第3章 3．1　法拉第的探索 3．2　一條來之不易的規(guī)律——法拉第電磁感應定律

1、.31法拉第的探究32一條來之不易的規(guī)律法拉第電磁感應定律13分如下圖中磁感應強度B，電流I和安培力F之間的方向關系錯誤的選項是【解析】由左手定那么不難斷定ABC均正確，D選項錯誤，導線所受安培力方向應向左故答案為D.【答案】D23分多項選擇如圖3­1­1所示，一導體棒放置在處于勻強磁場中的兩條平行金屬導軌上，并與金屬導軌組成閉合回路當回路中通有電流時，導體棒受到安培力作用，要使安培力增大，可采用的方法有圖3­1­1A增大磁感應強度B減小磁感應強度C增大電流D減小電流【解析】此題考察安培力的計算，由FBIL可知A、C正確【答案】AC34分多項選擇在真空環(huán)

2、境中，原來做勻速直線運動的電子進入到與它運動方向垂直的勻強磁場中，在洛倫茲力的作用下，形成圓弧運動軌跡，下面的說法中正確的選項是 A電子所受的洛倫茲力是恒力B進入磁場后電子動能不變C進入磁場后電子的速度不變D電子所受洛倫茲力的方向始終與運動方向垂直【解析】電子所受的洛倫茲力方向總與速度方向垂直，洛倫茲力只改變速度的方向，不改變速度的大小，對電子總不做功，故B、D正確，A、C錯【答案】BD課標導思1.理解電磁感應現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)的歷史過程，體會科學家探究自然規(guī)律的科學態(tài)度和科學方法2通過實驗，知道電磁感應現(xiàn)象及其產(chǎn)生的條件重點3知道法拉第電磁感應定律會用電磁感應定律計算感應電動勢的大小難點一、法拉第的探

3、究1820年，丹麥物理學家奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應，它提醒了電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象之間存在的某種聯(lián)絡奧斯特發(fā)現(xiàn)了“電生磁的現(xiàn)象之后，激發(fā)人們?nèi)ヌ骄俊按派姷姆椒ǎ容^著名的物理學家有：安培、科拉頓等，都沒有成功或半途而廢英國科學家法拉第始終堅信自然界各種不同現(xiàn)象之間有著聯(lián)絡一直堅持探究電磁感應現(xiàn)象前后歷時數(shù)十年的探究，終于悟出了磁生電的根本原理磁生電是一種瞬間效應，磁作用對電流的感應是一種動態(tài)過程二、電磁感應定律1產(chǎn)生感應電流的幾種典型情況：正在變化的電流；正在變化著的磁場；運動的恒定電流；運動的磁鐵；在磁場中運動的導體2法拉第實驗1閉合電路的部分導體做切割磁感運動時，回路中電流表的指針偏轉(zhuǎn)如圖3&#

4、173;1­2所示圖3­1­2圖3­1­32磁鐵與螺線管有相對運動時也能產(chǎn)生電流：在條形磁鐵插入或撥出螺線管的瞬間，電流表的指針偏轉(zhuǎn)條形磁鐵在螺線管中保持不動時，電流表的指針不偏轉(zhuǎn)如圖3­1­3所示3如圖3­1­4，接通或斷開開關S，或接通S后挪動變阻器的滑片，改變原線圈A中的電流大小，副線圈B中電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)圖3­1­43從現(xiàn)象到本質(zhì)穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，電路中就產(chǎn)生電磁感應現(xiàn)象電磁感應現(xiàn)象中產(chǎn)生的電流叫感應電流4從定性到定量法拉第電磁感應定律1內(nèi)容：電路中感應電動勢的大

5、小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比2公式En，n為線圈的匝數(shù)，E、t的單位分別為V、Wb、s.一、對產(chǎn)生感應電流的條件的理解1感應電流產(chǎn)生的條件：一是電路本身必須閉合，二是穿過回路本身的磁通量發(fā)生變化，主要表達在“變化上，回路中穿過的磁通量大小，是否為零不是產(chǎn)生感應電流的條件，假如穿過回路的磁通量很大但無變化，那么無論多么大，都不會產(chǎn)生感應電流【特別提醒】產(chǎn)生感應電流的條件與磁通量的變化有關，與磁通量的大小無關.2產(chǎn)生感應電流的方法1閉合電路的一部分導體做切割磁感線運動如圖3­1­5所示，導體AB做切割磁感線運動時，線路中有電流產(chǎn)生，而導體AB順著磁感線運動時，線路中

6、無電流產(chǎn)生圖3­1­52磁鐵在線圈中運動如圖3­1­6所示，條形磁鐵插入或拔出線圈時，線圈中有電流產(chǎn)生，但磁鐵在線圈中靜止不動時，線路中無電流產(chǎn)生圖3­1­63改變螺線管AB中的電流如圖3­1­7所示，將小螺線管AB插入大螺線管CD中不動，當開關S接通或斷開時，電流表中有電流通過；假設開關S一直接通，當改變滑動變阻器的阻值時，電流表中也有電流通過圖3­1­7二、如何區(qū)分磁通量、磁通量的變化量，磁通量的變化率物理量單位物理意義磁通量Wb表示某時刻或某位置時穿過某一面積的磁感線條數(shù)的多少磁通量的變化

7、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Wb/s表示穿過某一面積的磁通量變化的快慢1.是狀態(tài)量，是閉合回路在某時刻某位置穿過回路的磁感線的條數(shù)，當磁場與回路平面垂直時，BS.2是過程量，是表示閉合回路從某一時刻變化到另一時刻的磁通量的增減，即2­1.常見磁通量變化方式有：B不變，S變；S不變，B變；B和S都變，回路在磁場中相對位置改變?nèi)甾D(zhuǎn)動等總之，只要影響磁通量的因素發(fā)生變化，磁通量就會變化3.表示磁通量的變化快慢，即單位時間內(nèi)磁通量的變化，又稱為磁通量的變化率【特別提醒】、的大小沒有直接關系，這一點可與運動學中v、v、三者類比.值得指出的是：很大，可能很??；

8、很小，可能很大；0，可能不為零(如線圈平面轉(zhuǎn)到與磁感線平行時).當按正弦規(guī)律變化時，最大時，0，反之，當為零時，最大.三、對法拉第電磁感應定律的理解1感應電動勢的大小決定于穿過電路的磁通量的變化率，與的大小、的大小沒有必然的聯(lián)絡，與電路的電阻R也無關，而感應電流的大小與E和R有關2公式En適用于回路中磁通量發(fā)生變化產(chǎn)生的感應電動勢的計算，回路可以閉合，也可以不閉合感應電動勢是整個閉合電路的感應電動勢，不是電路中某部分導體的電動勢3公式只表示感應電動勢的大小，不涉及方向；切割磁感線產(chǎn)生的感應電流的方向用右手定那么來判斷【深化探究】產(chǎn)生感應電流和產(chǎn)生感應電動勢的條件一樣嗎？提示：不管電路是否閉合，

9、只要穿過回路的磁通量發(fā)生變化，回路中就會產(chǎn)生感應電動勢，而產(chǎn)生感應電流，還需要電路是閉合的一、對磁通量變化的認識磁通量是研究電磁感應現(xiàn)象的重要物理量如圖3­1­8所示，通過恒定電流的導線MN與閉合線框共面，第一次將線框由1平移到2，第二次將線框繞cd邊翻轉(zhuǎn)到2，設先后兩次通過線框的磁通量的變化量分別為1和2，那么圖3­1­8A1>2B12C1<2 D無法確定【解析】設線框在位置1時的磁通量為1，在位置2時的磁通量為2，直線電流產(chǎn)生的磁場在1處比在2處要強，假設平移線框，那么112；假設轉(zhuǎn)動線框，磁感線是從線框的正反兩面穿過的，一正一負，因此2

10、12.根據(jù)分析知1<2，選項C正確【答案】C磁通量變化的判斷1磁通量不是矢量，而是一個雙向標量，其正負表示與規(guī)定的正方向一樣或相反2確定磁通量變化時要注意考慮始末位置磁通量的符號1.有一根由金屬絲繞制成的閉合環(huán)套在條形磁鐵上，如圖3­1­9所示，當閉合環(huán)收縮導致它所圍的面積減小時：圖3­1­91穿過它的磁通量是否有變化？如有變化，怎樣變？2閉合環(huán)中是否存在感應電流，為什么？【解析】條形磁鐵內(nèi)部的磁感線方向由S極到N極，外部從N極到S極；條形磁鐵外部向下穿過閉合環(huán)的磁通量抵消了一部分內(nèi)部向上穿過的磁通量，當環(huán)收縮時被抵消的部分減少，所以穿過閉合環(huán)的磁

11、通量增加，由于穿過環(huán)的磁通量有變化，所以在環(huán)中產(chǎn)生感應電流【答案】1變化；增加2有；因為穿過閉合環(huán)的磁通量有變化二、感應電流有無的判斷多項選擇如圖3­1­10所示，豎直放置的長直導線通過恒定電流，有一矩形框與導線在同一平面內(nèi)，在以下情況中線圈產(chǎn)生感應電流的是圖3­1­10A導線中電流變大B線框向右平動C線框向下平動D線框以ab邊為軸轉(zhuǎn)動E線框以直導線為軸轉(zhuǎn)動【導析】根據(jù)產(chǎn)生感應電流的條件來判斷【解析】分析是否產(chǎn)生感應電流，關鍵就是分析穿過閉合線框的磁通量是否變化，而分析磁通量是否有變化，就是搞清楚磁感線的分布，亦即搞清楚磁感線的疏密變化和磁感線方向的變化

12、對A選項，因I增大而引起導線周圍的磁場增強，使穿過線框的磁通量增大，故A正確對B選項，因分開直導線方向越遠，磁感線分布越疏，因此線框向右平動時，穿過線框的磁通量變小，故B正確對C選項，由以下圖甲可知線框向下平動時穿過線框的磁通量不變，故C錯對D選項，可用一些特殊位置來分析，當線框在圖甲圖示的位置時，穿過線框的磁通量最大，當線框轉(zhuǎn)過90°時，通過線框的磁通量為零，因此可以斷定線框以ab軸轉(zhuǎn)動時磁通量一定變化，故D正確對E選項，先畫出俯視圖如以下圖乙所示，由圖可看出線框繞直導線轉(zhuǎn)動時，在任何一個位置穿過線框的磁感線條數(shù)均不變，因此無感應電流，故E錯【答案】ABD分析是否產(chǎn)生感應電流，關鍵

13、是分析穿過閉合線圈的磁通量是否變化，分析磁通量是否變化，可通過分析穿過線圈的磁感線條數(shù)是否變化.2如圖3­1­11所示，兩個線圈分別繞在一個鐵環(huán)上，線圈A接直流電源，線圈B接靈敏電流表，以下哪種情況不可能使線圈B中產(chǎn)生感應電流 【導學號：17592037】圖3­1­11A將開關S接通或斷開的瞬間B開關S接通一段時間之后C開關S接通后，改變變阻器滑片的位置時D拿走鐵環(huán)，再做這個實驗，開關S接通或斷開的瞬間【解析】根據(jù)法拉第對產(chǎn)生感應電流的五類概括知，A、C、D選項符合變化的磁場變化的電流產(chǎn)生感應電流的現(xiàn)象而開關S接通一段時間之后，線圈A中是恒定電流，故不能

14、使線圈B中產(chǎn)生感應電流【答案】B三、法拉第電磁感應定律的應用一個共有10匝的閉合矩形線圈，總電阻為10 ，置于程度面上假設穿過線框的磁通量在0.02 s內(nèi)，由垂直紙面向里，從6.4×102 Wb均勻減小到零，再反向均勻增加到9.6×102 Wb.那么在此時間內(nèi)，線圈內(nèi)導線中的感應電流大小為_A.【導析】1.求出磁通量的變化量；2用公式En求出感應電動勢的大小；3用公式I求出感應電流的大小【解析】設垂直紙面向外為正方向，在0.02 s內(nèi)，磁通量的變化21219.6×102 Wb6.4×102 Wb0.16 Wb根據(jù)法拉第電磁感應定律：En10×

15、V80 V根據(jù)閉合電路歐姆定律I A8.0 A.【答案】8.0計算時注意的問題磁通量的變化21.在0.02 s內(nèi)磁場的方向發(fā)生了一次反向設垂直紙面向外為正方向，那么2121.3有一正方形單匝線圈abcd處于勻強磁場中，線圈平面與磁場方向垂直，在t0.5 s的時間內(nèi)，磁通量由13 Wb均勻增加到26 Wb.求：1在t內(nèi)線圈中產(chǎn)生的感應電動勢2要使線圈中產(chǎn)生的感應電動勢更大，可采取什么措施？【解析】1由法拉第電磁感應定律得En V6 V.2由法拉第電磁感應定律知，要想增大感應電動勢可增加線圈匝數(shù)n或增大磁通量的變化率【答案】16 V2增加線圈匝數(shù)增大磁通量的變化率1以下現(xiàn)象中涉及電磁感應的是【解析

16、】A，D是磁場對運動電荷的作用，C是磁場對電流的作用，B是利用電磁感應現(xiàn)象【答案】B2如圖3­1­12所示，將一個矩形線圈放入勻強磁場中，假設線圈平面平行于磁感線，那么以下運動中，哪些在線圈中會產(chǎn)生感應電流圖3­1­12A矩形線圈做平行于磁感線的平移運動B矩形線圈做垂直于磁感線的平移運動C矩形線圈繞AB邊轉(zhuǎn)動D矩形線圈繞BC邊轉(zhuǎn)動【解析】A、B、D三個選項中在發(fā)生運動狀態(tài)的變化時，沒有引起磁通量的變化，故都沒有發(fā)生電磁感應現(xiàn)象，所以沒有感應電流的產(chǎn)生C選項中，線圈的磁通量發(fā)生了改變，故線圈中產(chǎn)生了感應電流【答案】C3假設某處的地磁場為勻強磁場，一同學在該

17、處手拿矩形線圈面向南方，如圖3­1­13所示，那么可以使線圈中產(chǎn)生感應電流的操作是圖3­1­13A上下挪動線圈B南北挪動線圈C東西挪動線圈D將線圈轉(zhuǎn)到程度【解析】根據(jù)感應電流的產(chǎn)生條件，只要讓通過線圈中的磁通量發(fā)生變化，回路中就能產(chǎn)生感應電流根據(jù)該處地磁場分布，無論線圈是上下、南北、還是東西挪動，通過線圈的磁通量均不變，不能產(chǎn)生感應電流而D項操作，線圈中的磁通量發(fā)生變化，能產(chǎn)生感應電流【答案】D4一個20匝、面積為200 cm2的圓形線圈放在勻強磁場中，磁場的方向與線圈平面垂直，假設該磁場的磁感應強度在0.05 s內(nèi)由0.1 T增加到0.5 T，在此過程中，穿過線圈的磁通量變化量為_，磁通量的平均變化率為_，線圈中感應電動勢的大小為_【解析】磁通量變化量為21B2SB1S0.5×0.02 Wb0.1×0.02 Wb0.008 Wb， Wb/s0.16 Wb/s，En20×0.16 V3.2 V.【答案】0.008 Wb0.16 Wb/s3.2 V5.如圖3­1­14所示，程度放置的平行金屬導軌，相距l(xiāng)0.50 m，左端接一電阻R0.20 ，磁感應強度B0