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*,*,*,第一章,电磁感应,第四节法拉第电磁感应定律,1,学习目标,1.,理解和掌握法拉第电磁感应定律，能够运用法拉第电磁感应定律定量计算感应电动势的大小,.,2.,能够运用,E,BL,v,或,E,BL,v,sin,计算导体切割磁感线时的感应电动势,2,内容索引,知识探究,题型探究,达标检测,3,知识探究,1,4,一、电磁感应定律,导学探究,回顾,“,探究感应电流的产生条件,”,中的三个实验，并回答下列问题：,(1),如图,1,所示，将条形磁铁从同一高度插入线圈的实验中，快速插入和缓慢插入有什么相同和不同？指针偏转程度相同吗？,磁通量变化相同，但磁通量变化的快慢不同，快速插入比缓慢插入时指针偏转程度大,答案,图,1,5,(2),三个实验中哪些情况下指针偏转角度会大一些？指针偏转大小取决于什么？,导体棒切割磁感线运动实验中，导体棒运动越快，,越大，,I,越大，,E,越大，指针偏转程度越大,将条形磁铁插入线圈的实验中，条形磁铁快速插入,(,或拔出,),比缓慢插入,(,或拔出,),时的,大，,I,大，,E,大，指针偏转程度大,模仿法拉第的实验中，开关断开,(,或闭合,),瞬间比开关闭合状态下移动滑动变阻器的滑片时,大，,I,大，,E,大，指针偏转程度大,指针偏转大小取决于,的大小,答案,6,知识梳理,1.,法拉第电磁感应定律,(1),内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的,_,成正比,.,(2),表达式：,E,_,，其中,n,是,_.,磁通量的变化率,线圈的匝数,7,2.,对,、,与,的理解,(1),：可形象地用某时刻穿过某个面的磁感线的条数表示,.,BS,，,S,是与,B,垂直的投影面的面积,.,(2),：某段时间内穿过某个面的磁通量的变化量，,2,1,，若只是,S,变化则,B,S,，若只是,B,变化，则,B,S,.,8,即学即用,判断下列说法的正误,.,(1),线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大,.(,),(2),线圈中磁通量的变化量,越大，线圈中产生的感应电动势一定越大,.,(,),(3),线圈放在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大,.(,),(4),线圈中磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势一定越大,.(,),9,二、导线切割磁感线时的感应电动势,导学探究,如图,2,所示，闭合电路一部分导体,ab,处于匀强磁场中，磁感应强度为,B,，,ab,的长度为,l,，,ab,以速度,v,匀速切割磁感线，利用法拉第电磁感应定律求回路中产生的感应电动势,.,答案,图,2,10,设在,t,时间内导体,ab,由原来的位置运动到,a,1,b,1,，,如图所示，这时闭合电路面积的变化量为,S,l,v,t,穿过闭合电路磁通量的变化量,为,B,S,Bl,v,t,根据法拉第电磁感应定律得,E,Bl,v,.,11,导线切割磁感线时产生的感应电动势的大小：,(1),导线垂直于磁场运动，,B,、,l,、,v,两两垂直时，,如图,3,所示，,E,.,(2),导线的运动方向与导线本身垂直，但与磁感,线方向夹角为,时，如图,4,所示，,E,.,知识梳理,Bl,v,图,3,图,4,Bl,v,sin,12,即学即用,如图,5,所示的情况中，金属导体中产生的感应电动势为,Bl,v,的是,_.,甲、乙、丁,图,5,13,2,题型探究,14,一、法拉第电磁感应定律的理解,1.,感应电动势的大小由穿过电路的磁通量的变化率,和线圈的匝数,n,共同决定，而与磁通量,、磁通量的变化量,的大小没有必然联系，和电路的电阻,R,无关,.,2.,在,t,图象中，磁通量的变化率,是图象上某点切线的斜率,.,15,例,1,关于感应电动势的大小，下列说法中正确的是,A.,穿过线圈的磁通量,最大时，所产生的感应电动势就一定最大,B.,穿过线圈的磁通量的变化量,增大时，所产生的感应电动势也增大,C.,穿过线圈的磁通量,等于,0,，所产生的感应电动势就一定为,0,D.,穿过线圈的磁通量的变化率,越大，所产生的感应电动势就越大,答案,解析,16,17,二、,E,n,的应用,1.,E,n,一般用来求,t,时间内感应电动势的平均值，其中,n,为线圈匝数，,取绝对值,.,2.,常见感应电动势的计算式：,(1),线圈面积,S,不变，磁感应强度,B,均匀变化：,为,B,t,图象上某点切线的斜率,),(2),磁感应强度,B,不变，线圈面积,S,均匀变化：,(3),磁感应强度,B,、垂直于磁场的回路面积,S,均发生变化：,18,例,2,如图,6,甲所示的螺线管，匝数,n,1 500,匝，横截面积,S,20 cm,2,，方向向右穿过螺线管的匀强磁场的磁感应强度按图乙所示规律变化,.,(1)2 s,内穿过线圈的磁通量的变化量是多少？,图,6,答案,解析,8,10,3,Wb,磁通量的变化量是由磁感应强度的变化引起的，则,1,B,1,S,，,2,B,2,S,，,2,1,，,所以,BS,(6,2),20,10,4,Wb,8,10,3,Wb,19,(2),磁通量的变化率多大？,答案,解析,4,10,3,Wb/s,磁通量的变化率为,图,6,20,(3),线圈中感应电动势的大小为多少？,答案,解析,6 V,根据法拉第电磁感应定律得感应电动势的大小,图,6,21,针对训练,(,多选,),单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量,随时间,t,的关系图象如图,7,所示，则,A.,在,t,0,时刻，线圈中磁通量最大，感应电动,势也最大,B.,在,t,1,10,2,s,时刻，感应电动势最大,C.,在,t,2,10,2,s,时刻，感应电动势为零,D.,在,0,2,10,2,s,时间内，线圈中感应电动势,的平均值为零,答案,解析,图,7,22,由法拉第电磁感应定律知,E,故,t,0,及,t,2,10,2,s,时刻，,E,0,，,A,错，,C,对；,t,1,10,2,s,时,E,最大，,B,对；,0,2,10,2,s,时间内，,0,，,E,0,，,D,错,.,23,三、,E,BL,v,的应用,例,3,如图,8,所示，,PQRS,为一正方形导线框，它以恒定速度向右进入以,MN,为边界的匀强磁场中，磁场方向垂直线框平面，,MN,与线框的边成,45,角，,E,、,F,分别为,PS,和,PQ,的中点,.,关于线框中的感应电流,A.,当,E,点经过边界,MN,时，感应电流最大,B.,当,P,点经过边界,MN,时，感应电流最大,C.,当,F,点经过边界,MN,时，感应电流最大,D.,当,Q,点经过边界,MN,时，感应电流最大,图,8,当,P,点经过边界,MN,时，有效切割长度最长，感应电动势最大，所以感应电流最大,.,答案,解析,24,(1),图,9,甲中的有效切割长度为：沿,v,1,方向运动时，,L,sin,；沿,v,2,方向运动时，,L,(2),图乙中的有效切割长度为：沿,v,1,方向运动时，,L,2,R,；沿,v,2,方向运动时，,L,0.,导线切割磁感线产生的感应电动势,E,BL,v,，公式中,L,指有效切割长度，即导线在与,v,垂直的方向上的投影长度,.,规律总结,图,9,25,(3),图丙中的有效切割长度为：沿,v,1,方向运动时，,L,沿,v,2,方向运动时，,L,R,.,图,9,26,达标检测,3,27,1.,穿过一个单匝闭合线圈的磁通量始终为每秒均匀增加,2 Wb,，则,A.,线圈中感应电动势每秒增加,2 V,B.,线圈中感应电动势每秒减少,2 V,C.,线圈中感应电动势始终为,2 V,D.,线圈中感应电动势始终为一个确定值，但由于线圈有电阻，电动势小于,2 V,1,2,3,4,答案,解析,28,2.,如图,10,所示，空间有一匀强磁场，一直金属棒与磁感应强度方向垂直，当它以速度,v,沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时，棒两端的感应电动势大小为,E,，将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折线，置于与磁感应强度相互垂直的平面内，当它沿两段折线夹角平分线的方向以速度,v,运动时，棒两端的感应电动势大小为,E,.,则,等于,1,2,3,4,图,10,答案,解析,29,1,2,3,4,设折弯前金属棒切割磁感线的长度为,L,，,E,BL,v,；,30,3.,如图,11,所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一个水平放置的金属棒,ab,以水平初速度,v,0,抛出，设运动的整个过程中不计空气阻力，则金属棒在运动过程中产生的感应电动势大小将,A.,越来越大,B.,越来越小,C.,保持不变,D.,无法确定,答案,解析,1,2,3,4,图,11,金属棒做平抛运动，水平速度不变，且水平速度即为金属棒垂直切割磁感线的速度，故感应电动势保持不变,.,31,4.,有一匝数为,100,匝的线圈，单匝线圈的面积为,100 cm,2,.,线圈的总电阻为,0.1,，线圈中磁场均匀变化，其变化规律如图,12,所示，且磁场方向垂直于线圈平面向里，线圈中产生的感应电动势多大？,图,12,1,2,3,4,0.1 V,答案,解析,32,1,2,3,4,33,
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