湖北省宜昌市高中物理 第四章 电磁感应 第四节 法拉第电磁感应定律学案（无答案）新人教版选修32.doc

第四节 法拉第电磁感应定律 【学习目标】1知道感应电动势,及决定感应电动势大小的因素。2知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量，并能区别、。3理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。4知道e=blvsin如何推得。5. 会用解决问题。【新知预习】一.感应电动势定义：当闭合电路中 发生变化时，线路中产生 ，则必然有 ，此电动势叫感应电动势。产生感应电动势的那部分电路就是电源。决定感应电动势大小的因素是： 。二.法拉第电磁感应定律内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的 成正比，即e= 。若产生感应电动势的电路是一个有n匝的线圈，且穿过每匝线圈的磁感量变化率都相同，则整个线圈产生的感应电动势大小e= 。三.导线切割磁感线时的感应电动势导体棒平动垂直切割磁感线时电动势的大小问题情景：如图所示，导体棒ab在间距为l的两导轨上以速度v垂直感应线运动，磁场的磁感应强度为b，试分析导体棒ab运动时产生的感应电动势多大？思考：哪部分电路是电源？正负极分别位于何处？导体棒平动但不垂直切割磁感线时电动势的大小问题情景：如图所示，导体棒垂直磁感线以速度v运动，速度v与磁感线的夹角为,磁感应强度为b，试分析导体棒运动时产生的感应电动势多大？正负极位于何处？导体棒转动垂直切割磁感线时电动势的大小方向如何？比较：公式e=n与e=blvsin的区别与联系比较项目研究对象物理意义范围联系e=ne=blvsin四.反电动势问题情景：如右图所示，电动机线圈中的电流方向以及ab、cd两个边受力的方向都表明。既然线圈在磁场中运动，电动机线圈的转动会产生感应电动势。这个电动势是加强了电源产生的电流，还是削弱了电源的电流？是有利于线圈转动还是阻碍线圈的转动？讨论：如果电动机因机械阻力过大而停止转动，会发生什么情况？这时应采取什么措施？【导析探究】导析一：公式en的理解例1一个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；线圈中感应电动势的大小是_v.归纳小结：物理量单位物理意义计算公式磁通量wb表示某时刻或某位置时穿过某一面积的磁感线条数的多少 磁通量的变化量wb表示在某一过程中穿过某一面积的磁通量变化的多少 磁通量的变化率wb/s表示穿过某一面积的磁通量变化的 特别提醒对、而言，穿过一匝线圈和穿过n匝是一样的，而感应电动势则不一样，感应电动势与匝数成正比磁通量和磁通量的变化率的大小没有直接关系，很大时，可能很小，也可能很大；0时，可能不为零例2下列说法正确的是（ ）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线圈中的磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大c穿过线圈的磁通量为零，感应电动势一定为零d线圈中磁通量变化得越快，线圈中产生的感应电动势越大导析二：电动势的计算例3如图所示，两根相距为l的平行直导轨abdc，bd间连有一固定电阻r，导轨电阻可忽略不计mn为放在ab和dc上的一导体杆，与ab垂直，其电阻也为r.整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为b，磁场方向垂直于导轨所在平面(指向图中纸面内)现对mn施力使它沿导轨方向以速度v做匀速运动令u表示mn两端电压的大小，则()auvbl，流过固定电阻r的感应电流由b到dbuvbl，流过固定电阻r的感应电流由d到bcuvbl，流过固定电阻r的感应电流由b到dduvbl，流过固定电阻r的感应电流由d到b例4如图所示，a、b两个闭合线圈用同样的导线制成，匝数都为10匝，半径ra2rb，图示区域内有磁感应强度均匀减小的匀强磁场，则a、b线圈中产生的感应电动势之比为eaeb_，线圈中的感应电流之比为iaib_.例5如图所示，用一阻值为r的均匀细导线围成的金属环半径为a，匀强磁场的磁感应强度为b，垂直穿过金属环所在平面电阻为的导体杆ab，沿环表面以速度v向右滑至环中央时，杆的端电压为()abav bbav cbav dbav例6矩形线圈在匀强磁场中绕oo轴转动时，线圈中的感应电动势是否变化？为什么？设线圈的两个边长分别是l1和l2，转动时角速度是，磁场的磁感应强度为b，试证明：在图示位置时，线圈中的感应电动势为e=bs，式中s=l1l2，为线圈面积。导析三：电磁流量计例7如图所示是电磁流量计的示意图。圆管由非磁性材料制成，空间有匀强磁场。当管中的导电液体流过磁场区域时，测出管壁上mn两点的电动势e，就可以知道管中液体的流量q单位时间内流过管道横截面的液体的体积。已知管的直径为d，磁感应强度为b，则关于q的表达式正确的是（ ）a b c d【当堂检测】1.穿过一个单匝线圈的磁通量，始终为每秒钟均匀地增加2wb，则（ ）a.线圈中的感应电动势每秒钟增加2v b.线圈中的感应电动势每秒钟减少2vc.线圈中的感应电动势始终为2v d.线圈中不产生感应电动势2.一个矩形线圈，在匀强磁场中绕一个固定轴做匀速运动，当线圈处于如图所示位置时，此线圈（ ） a.磁通量最大，磁通量变化率最大，感应电动势最小b.磁通量最大，磁通量变化率最大，感应电动势最大c.磁通量最小，磁通量变化率最大，感应电动势最大d.磁通量最小，磁通量变化率最小，感应电动势最小3.如图所示，在匀强磁场（b=0.2t）中，电阻为0.5的金属杆以速度v=5m/s匀速向右平移，r=1.5，导轨间距l=0.2m且光滑并电阻不计，则（ ）金属杆电流的方向？ 画出等效电路图。电阻r两端的电压是多少伏？金属棒所受的安培力多大？方向怎样？4.如图所示，面积为0.2m2的100匝线圈处在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，已知磁感应强度随时间变化的规律为b=(2+0.2t)t，定值电阻r1=6,线圈电阻r2=4，求：磁通量变化率，回路中的感应电动势；a、b两点间电压uab 。5.如图所示，匀强磁场的磁感应强度为b，方向竖直向下，在磁场中有一边长为l的正方形导线框，ab边质量为m，其余