2018版 第3章 第2節(jié) 法拉第電磁感應(yīng)定律

第頁二、法拉第電磁感應(yīng)定律學(xué)習(xí)目標(biāo)知識脈絡(luò)1．知道什么是感應(yīng)電動勢．2．掌握磁通量、磁通量變化量和磁通量變化率的區(qū)別．(難點)3．理解法拉第電磁感應(yīng)定律．(重點)4．學(xué)會用法拉第電磁感應(yīng)定律分析與解決一些簡單的問題．(重點、難點)感應(yīng)電動勢eq\o([先填空])1．概念在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫感應(yīng)電動勢，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源．2．產(chǎn)生條件只要穿過回路的磁通量發(fā)生改變，在回路中就產(chǎn)生感應(yīng)電動勢．3．探究影響感應(yīng)電動勢大小的因素實驗1：部分電路的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運動，如圖3-2-1所示，改變導(dǎo)體AB的切割速度，觀察電流計示數(shù)大?。畧D3-2-1現(xiàn)象分析：導(dǎo)體AB切割速度越快，電流計示數(shù)越大，說明感應(yīng)電動勢越大；切割速度越慢，電流計示數(shù)越小，則感應(yīng)電動勢越小．實驗2：磁鐵在線圈中運動，如圖3-2-2所示，以不同的速度將條形磁鐵插入或拔出線圈時，比較電流計示數(shù)大?。畧D3-2-2現(xiàn)象分析：磁鐵插入或拔出的速度越快，電流計的示數(shù)越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大；反之，速度越慢，電流計的示數(shù)越小，感應(yīng)電動勢越小．我們從磁通量的變化來看，上面實驗由于磁通量都發(fā)生變化，均發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象．從實驗現(xiàn)象分析可知：無論以何種方式改變磁通量，只要磁通量變化得越快，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢就越大，即感應(yīng)電動勢的大小與磁通量的變化快慢有關(guān)．4．磁通量的變化率磁通量變化量跟發(fā)生這個變化所用時間的比值．eq\o([再判斷])1．電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫感應(yīng)電動勢．(√)2．只要穿過回路的磁通量發(fā)生改變，回路中就有感應(yīng)電動勢產(chǎn)生．(√)3．線圈放在磁場越強的位置，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一定越大．(×)eq\o([后思考])1．回路中有感應(yīng)電動勢時一定有感應(yīng)電流嗎？【提示】不一定．回路閉合，有感應(yīng)電動勢一定就有感應(yīng)電流；回路斷開，有感應(yīng)電動勢時沒有感應(yīng)電流．2．磁通量越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大嗎？【提示】不一定．由實驗可知，感應(yīng)電動勢的大小與磁通量的變化快慢有關(guān)．與磁通量大小無關(guān)．Φ、ΔΦ、eq\f(ΔΦ,Δt)的區(qū)別物理量磁通量Φ磁通量變化量ΔΦ磁通量變化率eq\f(ΔΦ,Δt)單位WbWbWb/s或V物理意義某時刻穿過某個面的磁感線條數(shù)穿過某個面的磁通量的變化量穿過某個面的磁通量變化的快慢大小計算Φ＝BS⊥，S⊥為在垂直B方向上S的投影面積ΔΦ＝|Φ2－Φ1|ΔΦ＝B·ΔS⊥ΔΦ＝ΔB·S⊥eq\f(ΔΦ,Δt)＝B·eq\f(ΔS⊥,Δt)或eq\f(ΔΦ,Δt)＝S⊥·eq\f(ΔB,Δt)1．感應(yīng)電動勢產(chǎn)生的條件是()【導(dǎo)學(xué)號：46852053】A．導(dǎo)體必須做切割磁感線的運動B．導(dǎo)體回路必須閉合，且回路所包圍面積內(nèi)的磁通量發(fā)生變化C．無論導(dǎo)體回路是否閉合，只要它包圍面積內(nèi)的磁通量發(fā)生變化D．導(dǎo)體回路不閉合【解析】產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的條件是回路中的磁通量發(fā)生變化，與回路閉合與否無關(guān)，故C選項正確，B、D選項錯誤；磁通量變化的方式很多，不一定是導(dǎo)體切割磁感線，故選項A錯誤．【答案】C2．一矩形線圈在勻強磁場中向右做加速運動，如圖3-2-3所示，下列說法中正確的是()【導(dǎo)學(xué)號：46852054】圖3-2-3A．線圈中無感應(yīng)電流，有感應(yīng)電動勢B．線圈中有感應(yīng)電流，也有感應(yīng)電動勢C．線圈中無感應(yīng)電流，無感應(yīng)電動勢D．無法確定【解析】由于磁通量不變，則無感應(yīng)電流、無感應(yīng)電動勢．【答案】C3．如圖3-2-4所示，電流表與螺線管組成閉合電路．以下關(guān)于電流表指針偏轉(zhuǎn)情況的陳述中正確的是()【導(dǎo)學(xué)號：46852055】圖3-2-4A．磁鐵快速插入螺線管時比慢速插入螺線管時電流表指針偏轉(zhuǎn)大B．磁鐵快速插入螺線管和慢速插入螺線管，磁通量變化相同，故電流表指針偏轉(zhuǎn)相同C．磁鐵放在螺線管中不動時螺線管中的磁通量最大，所以電流表指針偏轉(zhuǎn)最大D．將磁鐵從螺線管中拉出時，磁通量減少，所以電流表指針偏轉(zhuǎn)一定減小【解析】電流表的指針的偏轉(zhuǎn)角度是由螺線管產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小決定，而感應(yīng)電動勢的大小取決于磁通量的變化率，所以選項A正確．【答案】A感應(yīng)電動勢的大小只取決于比值eq\f(ΔΦ,Δt)，與Φ、ΔΦ均無關(guān).法拉第電磁感應(yīng)定律eq\o([先填空])1．內(nèi)容：電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比．2．公式：E＝eq\f(ΔΦ,Δt)，若為n匝線圈，則產(chǎn)生的電動勢為E＝neq\f(ΔΦ,Δt).3．在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生了感應(yīng)電流，一定有其他能向電能轉(zhuǎn)化，在轉(zhuǎn)化的過程中遵守能量守恒定律．eq\o([再判斷])1．線圈中磁通量的變化量越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一定越大．(×)2．線圈中磁通量變化越快，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大．(√)3．線圈中磁通量變化率越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大．(×)eq\o([后思考])1．閉合線圈中部分導(dǎo)線以不同速度切割磁感線，觀察到電流表指針偏轉(zhuǎn)角度有何不同？【提示】速度越大，電流表指針偏轉(zhuǎn)角度越大，即產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大．2．電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生了電能，是否遵守能量守恒定律？【提示】電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生了電流，一定有其他能向電能轉(zhuǎn)化，在轉(zhuǎn)化過程中遵守能量守恒定律．1．感應(yīng)電動勢與磁通量的變化率eq\f(ΔΦ,Δt)成正比，而不能理解為與磁通量Φ或磁通量的變化量ΔΦ成正比．感應(yīng)電動勢與磁通量Φ、磁通量的變化量ΔΦ的大小沒有必然的聯(lián)系．2．(1)對公式E＝neq\f(ΔΦ,Δt)的認(rèn)識①適用于回路中磁通量發(fā)生變化產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的計算，回路可以閉合，也可以不閉合．②感應(yīng)電動勢是整個電路的感應(yīng)電動勢．(2)導(dǎo)體切割磁感線的電動勢：在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，長度為L的導(dǎo)體以速度v沿垂直導(dǎo)體的方向在與磁場垂直的平面內(nèi)運動時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E＝BLv.3．產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的條件：產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的條件與產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件不同，不論電路是否閉合，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(yīng)電動勢；而產(chǎn)生感應(yīng)電流，還需要電路是閉合的．例如導(dǎo)體在磁場中切割磁感線運動時，導(dǎo)體內(nèi)就產(chǎn)生感應(yīng)電動勢．4．如圖3-2-5所示，將一條形磁鐵插入某一閉合線圈，第一次用0.05s，第二次用0.1s．設(shè)插入方式相同，試求：圖3-2-5(1)兩次線圈中平均感應(yīng)電動勢之比；(2)兩次線圈中平均電流之比；(3)兩次通過線圈的電荷量之比.【導(dǎo)學(xué)號：46852056】【解析】(1)由法拉第電磁感應(yīng)定律得eq\f(\x\to(E1),\x\to(E2))＝eq\f(ΔΦ,Δt1)·eq\f(Δt2,ΔΦ)＝eq\f(Δt2,Δt1)＝eq\f(2,1).(2)利用歐姆定律可得eq\f(\x\to(I1),\x\to(I2))＝eq\f(\x\to(E1),R)·eq\f(R,\x\to(E2))＝eq\f(\x\to(E1),\x\to(E2))＝eq\f(2,1).(3)由q＝eq\x\to(I)t得eq\f(q1,q2)＝eq\f(\x\to(I1)Δt1,\x\to(I2)Δt2)＝eq\f(1,1).【答案】(1)2∶1(2)2∶1(3)1∶15．如圖3-2-6所示，導(dǎo)體棒ab在間距為L的兩導(dǎo)軌上以速度v垂直磁感線運動，磁場的磁感應(yīng)強度為B.試分析導(dǎo)體棒ab運動時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為多大．【導(dǎo)學(xué)號：46852057】圖3