第2節(jié)電磁感應(yīng)定律及其應(yīng)用

1、第2節(jié) 電磁感應(yīng)定律及其應(yīng)用學(xué)習(xí)目妹 1知道電源是一種把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，電動勢是描述電源這種本領(lǐng)強(qiáng)弱的物理量.2知道法拉第電磁感應(yīng)定律，會用電磁感應(yīng)定律計(jì)算感應(yīng)電動勢的大小.（重點(diǎn)+難點(diǎn)）3會用公式E= Blv計(jì)算導(dǎo)體在勻強(qiáng)磁場中垂直切割磁感線時(shí)感應(yīng)電動勢的大 小，知道該公式與法拉第電磁感應(yīng)定律的區(qū)別與聯(lián)系.（重點(diǎn)）4會用右手定則判斷導(dǎo)體垂直切割磁感線時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向，能區(qū)分左手定則、右手定則與安培定則.（重點(diǎn)）5.知道直流電與交流電之間的區(qū)別知道發(fā)電機(jī)的工作原理.6了解變壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理，知道理想變壓器原、畐U線圈兩端的電壓與它們匝數(shù)之間的關(guān)系.（難點(diǎn)）一、法拉第電磁

2、感應(yīng)定律1電動勢：電源是一種把其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能的裝置，電源本領(lǐng)的強(qiáng)弱用電動勢來 描述.電動勢用符號 E表示.單位：伏特（V）. 一節(jié)干電池的電動勢是 1.5 V，蓄電池的電動 勢是2.0 V.2. 感應(yīng)電動勢：如果導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運(yùn)動，其兩端就會產(chǎn)生電動勢，這種由于 電磁感應(yīng)現(xiàn)象而產(chǎn)生的電動勢叫感應(yīng)電動勢.3磁通量的變化率：單位時(shí)間內(nèi)穿過回路的磁通量的變化量叫做磁通量的變化率.4法拉第電磁感應(yīng)定律：回路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過該回路的磁通量的變化率成 比.公式：E=丄誥,n為線圈匝數(shù)，E、At的單位分別為 V、Wb、s.5. 導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大?。篍= Blv

3、.乩綁邂越 該式的適用條件是導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動時(shí)，磁感線，導(dǎo)體，切割速度三者兩兩相互垂直.1. 左手定則是用來判斷什么的？提示：判斷通電導(dǎo)線（或運(yùn)動電荷）在磁場中的受力方向.6. 右手定則：伸開右手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都和手掌在一個(gè)平面內(nèi)，讓磁感 線垂直穿入手心，拇指指向?qū)w的運(yùn)動方向, 那么其余四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向.二、發(fā)電機(jī)的工作原理1. 發(fā)電機(jī)：把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，和電動機(jī)的原理正好相反.2. 直流電：干電池和蓄電池等電源提供的電流，方向恒定丕變，稱為直流電，簡稱DC.3. 交流電：讓矩形線圈在磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生了大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化的電流叫做 交流

4、電，簡稱AC.2. 交流電和直流電的區(qū)別是什么? 提示：關(guān)鍵看電流方向是否變化.4. 交流發(fā)電機(jī)的工作原理左fit轉(zhuǎn)動線朋如圖所示，線圈平面從平行于磁感線的水平位置開始轉(zhuǎn)動，線圈的一個(gè)邊向上運(yùn)動， 另一個(gè)邊向下運(yùn)動，切割磁感線，線圈中產(chǎn)生了感應(yīng)電流.電流從線圈的一個(gè)邊流出，從另一個(gè)邊 流進(jìn).當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過半周后， 線圈的左右兩邊在磁場中的運(yùn)動方向發(fā)生了變化，原來向上運(yùn)動的改為向下運(yùn)動，原來向下運(yùn)動的改為向上運(yùn)動， 結(jié)果使得線圈中的電流方向發(fā)生了改變.這就產(chǎn)生了大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化的電流.三、變壓器的工作原理變壓器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理 （互感原理）工作的.兩個(gè)線圈組成，其中與電源相1 構(gòu)造：

5、如圖所示，變壓器由閉合的鐵芯和繞在鐵芯上的 連的，稱為原線圈；與負(fù)載相連的，稱為副線圈.2 原副線圈上的電壓關(guān)系假設(shè)原、副線圈兩端的電壓分別是Ui、U2,原、副線圈的匝數(shù)分別是ni, n2,對于可以忽略原、副線圈的電阻和各種電磁能量損失的理想變壓器來說，原、副線圈兩端的電壓之比等 于它們的匝數(shù)之比，即罟3. 理想變壓器可以忽略原副線圈的電阻和各種電磁能量損失的變壓器稱為理想變壓器.3 什么情況下變壓器是升壓變壓器？ 提示：副線圈匝數(shù) n2大于原線圈匝數(shù) ni時(shí)為升壓變壓器.知識點(diǎn)1法拉第電磁感應(yīng)定律的理解1. 、石的比較物理量單位物理意義磁誦量Wb表示某時(shí)刻或某位置時(shí)穿過某一面積的磁感線條數(shù)的

6、多少磁通量的變化 量Wb表示在某一過程中穿過某一面積磁通量變化的多少磁通量的變化率AtWb/s表示穿過某一面積的磁通量變化的快慢、普的大小沒有直接關(guān)系，這一點(diǎn)可與運(yùn)動學(xué)中v、z號三者類比值得指出的是：很大，A可能很??；很小，A可能很大；二0, A可能不為零(如線圈平面轉(zhuǎn)到與磁感線平行時(shí)).當(dāng)按正弦規(guī)律變化時(shí),最大時(shí)，0,反之，當(dāng)為零時(shí),最大.2.對 E = n的理解感應(yīng)電動勢的大小決定于穿過電路的磁通量的變化率云，與的大小、的大小沒有必然的聯(lián)系，與電路的電阻 R也無關(guān)，而感應(yīng)電流的大小與 E和R有關(guān).(2)公式E= n罟適用于回路中磁通量發(fā)生變化產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的計(jì)算,回路可以閉合，也可以不閉

7、合.感應(yīng) 電動勢是整個(gè)閉合電路的感應(yīng)電動勢，不是電路中某部分導(dǎo)體的電動勢.(3)公式只表示感應(yīng)電動勢的大小，不涉及方向；切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向用右手 定則來判斷.例1 下列幾種說法中正確的是 ()A 線圈中磁通量變化越大，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一定越大B .線圈中磁通量越大，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一定越大C.線圈放在磁場越強(qiáng)的位置，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一定越大 D 線圈中磁通量變化越快，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一定越大 思路點(diǎn)撥、罟三者無必然聯(lián)系.解析感應(yīng)電動勢的大小和磁通量的大小、磁通量變化量的大小以及磁場的強(qiáng)弱均無關(guān), 它由磁通量的變化率決定，故選D.答案D7人"汀1從同

8、一位置將一磁鐵緩慢地或迅速地插到閉合線圈中同樣位置處，不發(fā)生變化的物理量有()A .磁通量的變化率B.感應(yīng)電流的大小C.消耗的機(jī)械能D磁通量的變化量解析：選 D.磁鐵插入線圈的初末位置相同，則初位置的磁通量和末位置的磁通量也相同， 因此磁通量的變化量相同，D正確；由于插入的快慢不同，時(shí)間不同，因此磁通量的變化率不同，感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流以及轉(zhuǎn)化的電能也不同，消耗的機(jī)械能也不同，所以選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤.識.丿、1' 2 導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動勢1. E = BLv的適用條件是 B、L、v三者兩兩垂直.2. E = BLv通常用來計(jì)算瞬時(shí)感應(yīng)電動勢.3. 兩種電動勢求法比較(1) E=

9、 n*求的是回路中 At時(shí)間內(nèi)的平均電動勢.At(2) E= BLv既能求導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的瞬時(shí)感應(yīng)電動勢，又能求平均感應(yīng)電動勢，此時(shí)平均速度.(3)公式E= n罟和E= BLv是統(tǒng)的，前者當(dāng)t 0時(shí)，E為瞬時(shí)值，后者 v若代入平均速度了，則求出的是平均值，只是前者求平均感應(yīng)電動勢更方便，后者求導(dǎo)線的瞬時(shí)感應(yīng)電動勢更方便.例2|如圖所示，水平放置的平行金屬導(dǎo)軌，相距1 = 0.50 m,左端接一 xx電阻R= 0.20莒磁感應(yīng)強(qiáng)度 B = 0.40 T的勻強(qiáng)磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面，xlxx|x導(dǎo)體棒ac垂直放在導(dǎo)軌上，并能無摩擦地沿導(dǎo)軌滑動， 導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電 ""一阻均可

10、忽略不計(jì)，當(dāng) ac棒以v= 4.0 m/s的速度水平向右勻速滑動時(shí)，求："(1) ac棒中感應(yīng)電動勢的大小；回路中感應(yīng)電流的大小和方向.思路點(diǎn)撥導(dǎo)體棒做切割磁感線運(yùn)動，用公式 E= Blv求產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的大小，導(dǎo)體棒相當(dāng)于電源，進(jìn)一步求出電流的大小.解析(1)ac 棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 E = Blv = 0.40X 0.50X 4.0 V = 0.80 V.E 0.80(2) 感應(yīng)電流的大小I = R= 020 A = 4.0 A.由右手定則判斷電流方向?yàn)閏t a.答案(1)0.80 V (2)4.0 A 方向 cta(1)閉合電路的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動，且B、I、v兩兩垂直

11、時(shí)，即可應(yīng)用E = Blv計(jì)算.切割的導(dǎo)體棒相當(dāng)于電源，右手四指的指向?yàn)殡娫磧?nèi)部電流方向.(由負(fù)極指向正極)4 2.如圖所示，一架飛機(jī)的兩翼尖之間的距離是40 m，水平飛行的速度是 300m/s.求它在地磁場豎直分量為3X 10一5T的地區(qū)內(nèi)飛行時(shí)，兩翼尖之間產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢.解析：這屬于導(dǎo)體棒切割磁感線求電動勢問題，應(yīng)考慮用公式E= BLv.根據(jù)公式E = BLv代入數(shù)據(jù)得E= BLv = 3X 10-5X 40X 300 V = 0.36 V.答案：0.36 VJU變壓器的工作原理及應(yīng)用規(guī)律1變壓器的工作原理 變壓器的構(gòu)造如圖甲所示，乙是變壓器的符號.fflfrtic 芯當(dāng)交變電流通過原線

12、圈時(shí)，由于電流的大小和方向在不斷改變，所以鐵芯中的磁場也在不斷變化，這樣變化的磁場就在副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，由于原、副線圈匝數(shù)不同，所以副線圈中輸出的電壓與原線圈中的電壓不同，這樣就達(dá)到了改變交流電電壓的目的.2. 變壓器的應(yīng)用規(guī)律理想變壓器中，原、畐U線圈兩端的電壓之比等于它們的匝數(shù)之比U_ niU2 n2.（2）理想變壓器的輸出功率等于輸入功率，P 入 = P出，即Uili = U2I2.原、副線圈中的電流之比等于匝數(shù)的反比11 n2二.（僅適用于一個(gè)副線圈的電路）例為了安全，機(jī)床上照明電燈用的電壓是36 V，這個(gè)電壓是把220 V的電壓降壓后得到的如果變壓器的原線圈是1 100匝，能量

13、損失不計(jì)，副線圈應(yīng)該是多少匝？思路點(diǎn)撥根據(jù)變壓器的變壓比 學(xué)=世計(jì)算即可.U2 n211 n Don 1 1 nn解析對于理想的變壓器而言，由社=n得22_= nr，故副線圈的匝數(shù)應(yīng)為n2=180匝.答案副線圈應(yīng)該是180匝7人ii3臺理想變壓器，原、副線圈的匝數(shù)比n 1 : n2= 2 : 1，原線圈接入220 V交流電電壓，則副線圈輸出的電壓是（）A . 440 VB.220 VC. 110 VD.55 V解析：選C.根據(jù)理想變壓器的變壓比，U1 : U2= n1 : n2 = 2 : 1, U1= 220 V ,所以U2= 110V.鞏固提升隨堂檢測1. 決定閉合電路中感應(yīng)電動勢大小的因

14、素是（）A .磁通量B.磁感應(yīng)強(qiáng)度C.磁通量的變化率D.磁通量的變化量解析：選C.由法拉第電磁感應(yīng)定律知E = n普,E %罟選項(xiàng)c正確.2當(dāng)線圈中的磁通量發(fā)生變化時(shí)，下列說法中正確的是（）A .線圈中一定有感應(yīng)電流B .線圈中有感應(yīng)電動勢，其大小與磁通量成正比C.線圈中一定有感應(yīng)電動勢D .線圈中有感應(yīng)電動勢，其大小與磁通量的變化量成正比解析：選 C.線圈中的磁通量發(fā)生變化時(shí)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，線圈中有感應(yīng)電動勢 產(chǎn)生，其大小與磁通量的變化率成正比，但線圈必須閉合才能有感應(yīng)電流，故只有C正確.3關(guān)于發(fā)電機(jī)和變壓器，下列說法中正確的是()A .發(fā)電機(jī)是將電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的裝置B 發(fā)電機(jī)輸

15、出的電流都是交流電C.原線圈匝數(shù)大于副線圈的變壓器為升壓變壓器D 原線圈匝數(shù)大于副線圈的變壓器為降壓變壓器解析：選D.發(fā)電機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)為電能的裝置，發(fā)電機(jī)有直流發(fā)電機(jī)和交流發(fā)電機(jī)，故A、U i niB錯(cuò)；由U2= 可知當(dāng)ni> n2時(shí)，U1> U2，即變壓器為降壓變壓器，故C錯(cuò).4穿過一個(gè)單匝線圈的磁通量，始終為每秒鐘均勻地增加2 Wb，則()A .線圈中的感應(yīng)電動勢每秒鐘增加2 VB 線圈中的感應(yīng)電動勢每秒鐘減少2VC.線圈中的感應(yīng)電動勢始終是 2 VD .線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢解析：選C.由穿過線圈的磁通量始終每秒均勻增加2 Wb可知，石=2 Wb/s, E = 2 V ,故

16、C項(xiàng)正確.5.在一磁感應(yīng)強(qiáng)度 B = 0.5 T的勻強(qiáng)磁場中，垂直于磁場方向水平放置著兩根相距為h = 0.1m的平行金屬導(dǎo)軌 MN與PQ,導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì).在兩根導(dǎo)軌的端點(diǎn)N、Q之間連接一阻值R= 0.3 Q的電阻，導(dǎo)軌上跨放著一根長為 L = 0.2 m,每米長電阻r = 2.0 Q的金屬棒ab, 金屬棒與導(dǎo)軌正交放置，交點(diǎn)為 c、d，當(dāng)金屬棒以速度 v= 4.0 m/s向左勻速運(yùn)動時(shí)，試求：(1) 電阻R中的電流大小和方向；(2) 使金屬棒做勻速運(yùn)動的外力；(3) 金屬棒ab兩端點(diǎn)間的電勢差.解析：金屬棒向左勻速運(yùn)動時(shí)，等效電路如圖所示，在閉合回路中，金屬棒的 于電源，內(nèi)阻rcd= h

17、r，電動勢 Ecd= Bhv.cd部分相當(dāng)(1) 根據(jù)歐姆定律，R中電流為1= 嚴(yán)=豎 =0.4 AR+ rcd R+ hr方向從N流向Q.(2) 使棒勻速運(yùn)動的外力與安培力是一對平衡力，方向向左，大小為 F = F 安=BhI = 0.5 X 0.1 X 0.4 N = 0.02 N.金屬棒ab兩端的電勢差等于 Uac+ Ucd+ Udb,由于Ucd= IR = Ecd Ir cd，因此也可以寫成Uab= Eab lrcd= BLv Ir cd = 0.5X 0.2X 4 V 0.4X 0.1 X 2 V = 0.32 V.答案：（1）0.4 A 方向從N流向Q（2）0.02 N （3）0.

18、32 V課時(shí)作業(yè)一、選擇題1. 法拉第發(fā)現(xiàn)了磁生電的現(xiàn)象，不僅推動了電磁理論的發(fā)展，而且推動了電磁技術(shù)的發(fā)展，引領(lǐng)人類進(jìn)入了電氣時(shí)代下列哪些器件工作時(shí)用到了磁生電的現(xiàn)象（）A .電視機(jī)的顯像管B.電動機(jī)C.指南針D.發(fā)電機(jī)解析：選 D.電視機(jī)的顯像管應(yīng)用了帶電粒子在磁場中偏轉(zhuǎn)的原理，電動機(jī)應(yīng)用了通電導(dǎo)線在磁場中受力的原理，指南針應(yīng)用了同名磁極相斥異名磁極相吸的原理，發(fā)電機(jī)應(yīng)用了電磁感應(yīng)的原理.2. 電磁感應(yīng)中，感應(yīng)電動勢的大小跟（）A .穿過閉合電路的磁通量大小有關(guān)B .穿過閉合電路的磁通量的變化大小有關(guān)C. 穿過閉合電路的磁通量變化的快慢有關(guān)D. 此閉合電路的電阻值有關(guān)解析：選 C.根據(jù)法拉

19、第電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電動勢的大小正比于回路中磁通量的變化率， 也就是磁通量變化的快慢.3. 如圖所示，在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，將一個(gè)水平放置的金屬棒ab以水平初速度 V0拋出，設(shè)運(yùn)動的整個(gè)過程中棒的取向不變且不計(jì)空氣阻力，則金屬棒在運(yùn)動過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小將（）A .越來越大B.越來越小C.保持不變D.無法確定解析：選C.由于導(dǎo)體棒在磁場中做平拋運(yùn)動，導(dǎo)體棒在水平方向上以V0做勻速運(yùn)動，而 v丄=V0是不變的，故 E= BLv= BLV0也是不變的.4. 將輸入電壓為 220 V，輸出電壓為6 V的理想變壓器改繞成輸出電壓為30 V的變壓器，副線圈原來是30匝，原線圈匝數(shù)不變，則副線圈新

20、增繞的匝數(shù)為（）A . 120 匝B.150 匝C. 180 匝D.220 匝解析：選A.根據(jù)公式 申=皿可知，原線圈匝數(shù)為U2 n2n1 =屮 n2= 220x 30= 1 100（匝）, U26U2n2+ An當(dāng)副線圈輸出電壓為 30 V時(shí)，crn,n 1U2'1 100X 30所以 An= n2= 30= 120（匝）.U12205如圖所示，理想變壓器原、畐U線圈的匝數(shù)比n1 : n2 = 4 : 1，原線圈兩端連接光滑導(dǎo)軌,副線圈與電阻R相連組成閉合回路.當(dāng)直導(dǎo)線AB在勻強(qiáng)磁場中沿導(dǎo)軌勻速地向右做切割磁 感線運(yùn)動時(shí)，安培表 A1的讀數(shù)為12 mA，那么安培表 A2的讀數(shù)為（ ）

21、B和副線圈中的電流12之間的關(guān)系是（)A . 0B.3 mAC. 48 mAD.與R大小有關(guān)解析：選A.導(dǎo)線AB切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E = BLv，為定值，故變壓器原線圈中磁通量無變化，副線圈中無感應(yīng)電動勢，所以A2的示數(shù)為零.6理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10 : 1，以下說法中正確的是 （）A .穿過原、副線圈每一匝磁通量之比是10 : 1B .穿過原、副線圈每一匝磁通量的變化率相等C.原、副線圈每一匝產(chǎn)生的電動勢瞬時(shí)值之比是10 : 1D .正常工作時(shí)原、副線圈的輸入、輸出功率之比為10 : 1解析：選 B.根據(jù)變壓器原理可知，原、副線圈形成電流是由于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，故每匝磁通 量及磁通量的變化率相同，選項(xiàng)B正確，A錯(cuò).對理想變壓器由p1= P2、曙影故C、D 錯(cuò)誤.R時(shí)，原線圈中的電流 117用一理想變壓器向一負(fù)載R供電，如圖所示.當(dāng)增大負(fù)載電阻A . I2增大，|1也增大B. I2增大,11卻減小C. I2減小，I1也減小D . I2減小，I1卻增大I2減小.根據(jù)U1I1 =解析：選 C.U1不變，n1、n2不變，則U2不變;U2I2, I1也減小.&如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 0.2 T的勻強(qiáng)磁場中，長為0.5 m的導(dǎo)