18-19第1章13探究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小

1、1.3探究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)脈絡(luò)1. 知道感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的意義.2. 理解磁通量的變化率，理解法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容.（重點(diǎn)）3. 掌握法拉第電磁感應(yīng)定律的公式并會(huì)應(yīng)用.（重點(diǎn)、難點(diǎn)）4掌握公式E=BLv的推導(dǎo)過(guò)程，并會(huì)應(yīng)用它解題.（重點(diǎn)、難點(diǎn)）注扌油電邑博應(yīng)定津電動(dòng)聘問(wèn)-I大小f畫(huà)1.昂庫(kù)切割址嗆妊'住式池帕“蝌自主預(yù)習(xí)探新知知識(shí)梳理一、探究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小法拉第電磁感應(yīng)定律1. 探究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小（1）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的意義在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫做感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源.（2）實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論快速插入電流表示數(shù)大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟磁

2、通量變化的快慢有關(guān)慢慢插入電流表示數(shù)小2.法拉第電磁感應(yīng)定律定律內(nèi)容閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過(guò)這一電路的磁通量的變化率成正比.（2）表達(dá)式：E=ng.二、導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)1. 導(dǎo)體垂直切割磁感線(xiàn)時(shí)：E=BLv.2導(dǎo)線(xiàn)不垂直切割磁感線(xiàn)時(shí)，即v與B有一夾角9,如圖1-3-1所示.此時(shí)可將導(dǎo)線(xiàn)的速度V向垂直于磁感線(xiàn)和平行于磁感線(xiàn)兩個(gè)方向分解，則分速度V2=VC0S_9不使導(dǎo)線(xiàn)切割磁感線(xiàn)，使導(dǎo)線(xiàn)切割磁感線(xiàn)的分速度vi=vsin_9,從而使導(dǎo)線(xiàn)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=BLvi=BLvsin9圖1-3-1基礎(chǔ)自測(cè)1. 思考判斷(1) 線(xiàn)圈中磁通量越大，線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大.(X)

3、【提示】感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量無(wú)關(guān).(2) 線(xiàn)圈所處的磁場(chǎng)越強(qiáng)，線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大.(X)【提示】感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁場(chǎng)強(qiáng)弱無(wú)關(guān).(3) 線(xiàn)圈中磁通量變化越快，線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大.(V)(4) 條形磁鐵插入(或抽出)線(xiàn)圈的速度越大，線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大.(V)如圖1-3-2所示，線(xiàn)圈以恒定速度v從圖示位置向上離開(kāi)磁場(chǎng)過(guò)程中感應(yīng)電流逐漸變大.(X)圖1-3-2圖1-3-3【提示】感應(yīng)電流應(yīng)先增大后減小.(5) 如圖1-3-3所示，導(dǎo)體棒平動(dòng)切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為Blv.(V)將閉合多匝線(xiàn)圈置于僅隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)中，線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)方向垂直，關(guān)于線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和

4、感應(yīng)電流，下列表述正確的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：53932019】A.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與線(xiàn)圈的匝數(shù)無(wú)關(guān)B. 穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大C. 穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量變化越快，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向始終相同由法拉第電磁感應(yīng)定律E=n可知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小E與n有關(guān)，與即磁通量變化的快慢成正比，所以A、B錯(cuò)誤，C正確由楞次定律可知,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙引起感應(yīng)電流的原磁通量的變化，即原磁通量增加，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相反；原磁通量減小，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)同向，故D錯(cuò)誤根導(dǎo)體棒ab在垂直于紙面方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中自由下落，并始終保持水平方向且與磁場(chǎng)方向垂直如圖1-3-4所示

5、，則有（）圖1-3-4A.Uab=0B.Ua>Ub，Uab保持不變C.Ua>Ub，Uab越來(lái)越大D.UaVUb，Uab越來(lái)越大Dab棒向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，可由右手定則判斷感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向?yàn)閍-b,所以Ub>Ua，由Uab=E=BIV及棒自由下落時(shí)V越來(lái)越大，可知Uab越來(lái)越大，D項(xiàng)正確合作探究攻重難I仙法拉第電磁感應(yīng)定律1.、飛的對(duì)比物理量單位物理意義計(jì)算公式磁通量Wb表示某時(shí)刻或某位置時(shí)穿過(guò)某一面積的磁感線(xiàn)條數(shù)的多少二BS丄磁通量的變化量Wb表示在某一過(guò)程中穿過(guò)某一面積的磁通量=21變化的多少磁誦量的變化率AWb/s表示穿過(guò)某一面積的磁通量變化的快慢ASB_At頁(yè)=1ABtS2決定感

6、應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小的因素(1) 電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與電路中磁通量的大小無(wú)關(guān)，與磁通量變化的大小無(wú)關(guān)，與磁通量變化的快慢有關(guān).(2) 電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟穿過(guò)這個(gè)回路的磁通量的變化率成正比.若產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的電路是一個(gè)n匝線(xiàn)圈，且穿過(guò)每匝線(xiàn)圈的磁通量變化率都相同，則整個(gè)線(xiàn)圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的數(shù)學(xué)表達(dá)式為E=nAAT3.對(duì)公式E=nA的理解當(dāng)At較長(zhǎng)時(shí)，E=n±f求出的是平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；當(dāng)蟲(chóng)趨于零時(shí)，E=n號(hào)求出的是瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).(2)若電路的磁通量變化僅由B的變化引起，貝UE=nABAtS;若電路的磁通量變化僅由S的變化引起，貝UE=nBAt.個(gè)如圖1-3-5

7、甲所示的螺線(xiàn)管，匝數(shù)n=1500匝，橫截面積S=20cm2,方向向右穿過(guò)螺線(xiàn)管的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度按圖1-3-5乙所示規(guī)律變化。甲乙圖1-3-5(1) 2s內(nèi)穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量的變化量是多少？(2) 磁通量的變化率多大？(3) 線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為多少？思路點(diǎn)撥：由=ABS求磁通量變化量；由"Af求磁通量變化率；由E=nAAt求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).【解析】(1)磁通量的變化量是由磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化引起的，則1=BiSC2=B2S=2-0143所以=ABS=(62)X20X10-Wb=8X10-Wb.(2)磁通量的變化率為8X10-33=Wb/s=4X10-3Wb/s.根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律

8、得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小3E=n云=1500X4X10-3V=6V【答案】(1)8X10-3Wb(2)4X10-3Wb/s(3)6V應(yīng)用E=時(shí)應(yīng)注意的三個(gè)問(wèn)題(1)此公式適用于求平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).(2)計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小時(shí)，取絕對(duì)值不涉及正、負(fù).云為-t圖像的斜率,ABAt為B-t圖像的斜率.針對(duì)訓(xùn)練如圖1-3-6所示，半徑為r的n匝線(xiàn)圈套在邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形abed之外，人B勻強(qiáng)磁場(chǎng)局限在正方形區(qū)域內(nèi)且垂直穿過(guò)正方形，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度以AB均勻變化時(shí)，線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為()圖1-3-62AB2ABL云nL2D磁場(chǎng)的有效面積S=L2，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)2AB電動(dòng)勢(shì)大小E=n云

9、=nL云，選項(xiàng)D正確.仙J導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)1. 在E=BLv的公式中三個(gè)物理量B、L、v必須兩兩垂直.若不垂直可分解到垂直的方向上求解三個(gè)參量中任兩個(gè)平行則E=0.2. 公式中L為導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)的有效直長(zhǎng)度.若導(dǎo)線(xiàn)為彎曲的，則應(yīng)取跟B和v垂直的方向上的投影長(zhǎng)度，如圖1-3-7所示.圖1-3-7該式適用于導(dǎo)體上各點(diǎn)的速度相等時(shí)，即導(dǎo)體平動(dòng)時(shí).當(dāng)導(dǎo)體繞一端轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，E=2bL%如圖1-3-8所示.(推導(dǎo)思路：E=BLV，而V=號(hào)圖1-3-83. 該公式通常用來(lái)求導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)速度為v時(shí)的瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)，若v為平均速度,則E為平均電動(dòng)勢(shì).E-nAtEBLvsin0區(qū)別研究對(duì)象某個(gè)回路回路中做切割磁感線(xiàn)

10、運(yùn)動(dòng)的那部分導(dǎo)體研究?jī)?nèi)容(1) 求的是A時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，E與某段時(shí)間或某個(gè)過(guò)程對(duì)應(yīng)(2) 當(dāng)A-0時(shí)，E為瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(1) 若v為瞬時(shí)速度，公式求的是瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(2) 若v為平均速度，公式求的是平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(3) 當(dāng)B、L、v三者均不變時(shí)，平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等適用范圍對(duì)任何電路普遍適用只適用于導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的情況聯(lián)系(1) E-BLvsinB可由E-在一定條件下推導(dǎo)出來(lái)(2) 整個(gè)回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零時(shí)，回路中某段導(dǎo)體的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不一定為零5.公式E=n罟與E=BLvsinB的區(qū)別與聯(lián)系:如圖1-3-9所示，導(dǎo)軌0M和ON都在紙面內(nèi)，導(dǎo)體AB可在導(dǎo)軌上無(wú)摩擦

11、滑動(dòng)，若AB以5m/s的速度從0點(diǎn)開(kāi)始沿導(dǎo)軌勻速右滑，導(dǎo)體與導(dǎo)軌都足夠長(zhǎng)，它們每米長(zhǎng)度的電阻都是0.2約磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.2T.問(wèn)：圖1-3-9(1)3s末夾在導(dǎo)軌間的導(dǎo)體長(zhǎng)度是多少？此時(shí)導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大？回路中的電流為多少？3s內(nèi)回路中的磁通量變化了多少？此過(guò)程中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為多少？思路點(diǎn)撥：由L=vttan30°求導(dǎo)體棒有效長(zhǎng)度，由E=BLv及IR求電動(dòng)勢(shì)及電流；由=|21|求，由E=求平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).【解析】(1)夾在導(dǎo)軌間的部分導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)才是電路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).3s末時(shí)刻，夾在導(dǎo)軌間導(dǎo)體的長(zhǎng)度為：L=vttan30=5X3Xtan30

12、m=53m此時(shí)：E=BLv=0.2X5.3X5V=53V電路電阻為R=(15+53+103)X0.2骸8.196Q所以1=R1.06A.(2)3s內(nèi)回路中磁通量的變化量=BS0=0.2X|x15X53Wb=1532Wb3s內(nèi)回路產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：15,32E=1°33V【答案】(1)5,3m5.3V1.06A(2)號(hào)弘4.33VE=BLv和E=n號(hào)本質(zhì)上是統(tǒng)一的.前者是后者的一種特殊情況.但是，當(dāng)導(dǎo)體做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，用E=BLv求E比較方便；當(dāng)穿過(guò)電路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，用n普At)求E比較方便.針對(duì)訓(xùn)練如圖1-3-10所示，空間有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一直金屬棒與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直

13、，當(dāng)它以速度v沿與棒和磁感應(yīng)強(qiáng)度都垂直的方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，棒兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為$將此棒彎成兩段長(zhǎng)度相等且相互垂直的折線(xiàn)，置于與磁感應(yīng)強(qiáng)度相垂直的平面內(nèi)，當(dāng)它沿兩段折線(xiàn)夾角平分線(xiàn)的方向以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)，棒兩端的感應(yīng)電!£動(dòng)勢(shì)大小為£，則等于（）£【導(dǎo)學(xué)號(hào)：53932019】D.圖1-3-10C.B由法拉第電磁感應(yīng)定律知直金屬棒運(yùn)動(dòng)時(shí)其兩端電動(dòng)勢(shì)尸BLv，將此棒彎成兩段長(zhǎng)度相等且互相垂直的折線(xiàn)，并放于與磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直的平面內(nèi)，并沿折線(xiàn)夾角平分線(xiàn)的方向以相同的速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)，£二亡BLv,則-嚴(yán)vBLv夕故選B.當(dāng)堂達(dá)標(biāo)固雙基1.穿過(guò)一個(gè)單匝閉合線(xiàn)圈的磁通量始終為每秒均勻增加2Wb，則（）【導(dǎo)學(xué)號(hào)：53932019】A.線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)每秒增加2VB. 線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)每秒減少2VC. 線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)始終為2V線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)始終為一個(gè)確定值，但由于線(xiàn)圈有電阻，電動(dòng)勢(shì)小于C由E=n云知：石恒定，n=1,所以E=2V.如圖1-3-11所示，在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，將一個(gè)水平放置的金屬棒ab以水平初速度vo拋出，設(shè)運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中不計(jì)空氣阻力，則金屬棒在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小將()圖1-3-11A.越來(lái)越大B.越來(lái)越小C.保持不變D.無(wú)法確定C金屬棒做平拋運(yùn)動(dòng)，水平速度不變，且水平速度即為金屬棒垂直切割磁感線(xiàn)