高二物理人教版选修3-2课件：第四章4法拉第电磁感应定律.pptxVIP

第四章 电磁感应 学案4 法拉第电磁感应定律 目标定位 1.理解和掌握法拉第电磁感应定律，并能应用于计算 感应电动势的大小. 2.能够运用EBlv或EBlvsin 计算导体切割磁感线 时的感应电动势. 3.知道反电动势的定义和在生产中的应用. 知识探究自我检测 一、法拉第电磁感应定律 问题设计 关于教材第2节“探究感应电流的产生条件”中的几个演 示实验，思考下列问题： (1)在实验中，电流表指针偏转原因是什么？ 知识探究 答案 穿过闭合电路的变化产生E感产生I感. (2)电流表指针偏转角度大小跟感应电动势的大小有什么 关系？ (3)在图1中，将条形磁铁从同一高度插 入线圈中，快插入和慢插入有什么相同 和不同？ 图1 答案 磁通量变化相同，但磁通量变化的快慢不同，即 电流表指针偏转程度不同. 要点提炼 1.内容：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电 路的 成正比. 2.公式：E ，其中n为 ，总是取 . 一般用来求t时间内感应电动势的 . 磁通量的变化率 线圈匝数绝对值 平均值 3.对法拉第电磁感应定律的理解 没有 (3)产生感应电动势的那部分导体相当于 .如果电路没 有闭合，这时虽然没有 ，但电动势依然存在. 斜率 斜率 电源 感应电流 二、导线切割磁感线时的感应电动势 问题设计 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的有效长度为l， ab以速度v匀速切割磁感线，求回路中产生的 感应电动势. 图2 答案 设在t时间内导体棒由原来的位置运 动到a1b1，如图所示，这时线框面积的变化 量为 Slvt 穿过闭合电路磁通量的变化量为BSBlvt 要点提炼 1.当导体平动 切割磁感线，即B、l、v两 两垂直时(如图3所示)，EBlv. 2.公式中l指 ：即导体在与v垂直 的方向上的投影长度. 图3 垂直 有效切割长度 图4 图4甲中的有效切割长度为：l ； 图乙中的有效切割长度为：l ； 图丙中的有效切割长度为：沿v1的方向运动时，l ； 沿v2的方向运动时，l .R 如图5所示，如果长为l的直导线的运动方向与直导 线本身是垂直的，但与磁感线方向有一个夹角 (90)，则此时直导线上产生的感应电动势表达 式是什么？ 延伸思考 图5 答案 如图所示，可以把速度v分解为两个分量： 垂直于磁感线的分量v1vsin 和平行于磁感线的 分量v2vcos .后者不切割磁感线，不产生感应电 动势；前者切割磁感线，产生的感应电动势为 EBlv1Blvsin . 典例精析 一、法拉第电磁感应定律的理解 例1 下列几种说法中正确的是 ( ) A.线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大 B.线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大 C.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 D.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 解析 本题考查对法拉第电磁感应定律的理解，关键是 抓住感应电动势的大小和磁通量的变化率成正比.感应电 动势的大小和磁通量的大小、磁通量变化量的大小以及 磁场的强弱均无关系，它由磁通量的变化率决定，故选 D. 答案 D 二、E 的应用 例2 一个200匝、面积为20 cm2的线圈，放在磁场中， 磁场的方向与线圈平面成30角，若磁感应强度在0.05 s 内由0.1 T增加到0.5 T，在此过程中穿过线圈的磁通量的 变化量是 Wb；磁通量的平均变化率是 Wb/s；线 圈中的感应电动势的大小是 V. 解析 磁通量的变化量为BSsin (0.50.1)201040.5 Wb4104 Wb 磁通量的平均变化率为 根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小为： 答案 4104 8103 1.6 例3 如图6甲所示，平行导轨MN、PQ水平放置，电阻不 计，两导轨间距d10 cm，导体棒ab、cd放在导轨上，并 与导轨垂直.每根棒在导轨间的部分，电阻均为R1.0 . 用长为L20 cm的绝缘丝线将两棒系住.整个装置处在匀 强磁场中，t0的时刻，磁场方向竖直向下，丝线刚好处 于未被拉伸的自然状态.此后，磁感应强度B随时间t的变 化如图乙所示.不计感应电流磁场的影响，整个过程丝线 未被拉断.求：(1)02.0 s的时间内，电路中感应电流的 大小与方向；(2)t1.0 s时，丝线的拉力大小. 图6 由楞次定律可知电流方向为顺时针方向 (2)导体棒在水平方向上受丝线拉力和安培力平衡 由题图乙可知t1.0 s时B0.1 T 则FTFABId1.0105 N. 答案 (1)1.0103 A 顺时针 (2)1.0105 N 三、EBlv的应用 例4 试写出如图7所示的各种情况下导线中产生的感应 电动势的表达式导线长均为l，速度为v，磁感应强度均 为B，图(3)、(4)中导线垂直纸面. 图7 答案 (1)E0(2)EBlv(3)E0(4)EBlvcos 课堂要点小结 1 2 3 4 1.(对法拉第电磁感应定律的理解)如图8所示，闭 合金属导线框放置在竖直向上的匀强磁场中，匀 强磁场的磁感应强度随时间变化，下列说法正确的 是( ) A.当磁感应强度增加时，线框中的感应电流可能减小 B.当磁感应强度增加时，线框中的感应电流一定增大 C.当磁感应强度减小时，线框中的感应电流一定增大 D.当磁感应强度减小时，线框中的感应电流可能不变 自我检测 图8 1 2 3 4 解析 由法拉第电磁感应定律可知，感应电流的大小取 决于磁通量的变化率，与磁感应强度的增与减无关，选 项A、D正确. 答案 AD 1 2 3 4 2.(EBlv的应用)如图9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v0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 图9 1 2 3 4 解析 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. 答案 C 1 2 3 4 3.(E 的应用)单匝矩形线圈在匀强磁场中 匀速转动，转轴垂直于磁场,若线圈所围面积 的磁通量随时间变化的规律如图10所示，则 OD过程中( ) A.线圈中O时刻感应电动势最大 B.线圈中D时刻感应电动势为零 C.线圈中D时刻感应电动势最大 D.线圈中O至D时间内的平均感应电动势为0.4 V 图10 1 2 3 4 答案 ABD 1 2