高中物理 第四章 电磁感应 4 法拉第电磁感应定律课件 新人教版选修3-2

4法拉第电磁感应定律 第四章电磁感应 1 理解法拉第电磁感应定律的内容 数学表达式 目标定位 二 导体切割磁感线时的感应电动势 三 公式E n与E Blvsin 的区别 栏目索引 一 法拉第电磁感应定律 对点检测自查自纠 一 法拉第电磁感应定律 知识梳理 1 感应电动势在中产生的电动势 叫感应电动势 产生感应电动势的那部分导体相当于 导体本身的电阻相当于 当电路断开时 有 或 无 感应电流 但 有 或 无 感应电动势 2 法拉第电磁感应定律 1 内容 闭合电路中感应电动势的大小 跟穿过这一电路的磁通量的 成正比 答案 化率 电磁感应现象 电源 电源内阻 无 有 变 3 对感应电动势的理解 1 磁通量的变化常由B的变化或S的变化引起 深度思考 1 感应电动势的大小与 或 的大小有没有关系 答案E的大小与 或 的大小没有关系 答案 典例精析 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 它由磁通量的变化率决定 故选D D 解析答案 解析磁通量的变化量是由磁感应强度的变化引起的 则 1 B1S 2 B2S 2 1 所以 BS 6 2 20 10 4Wb 8 10 3Wb答案8 10 3Wb 解析答案 例2如图1甲所示的螺线管 匝数n 1500匝 横截面积S 20cm2 方向向右穿过螺线管的匀强磁场的磁感应强度按图乙所示规律变化 1 2s内穿过线圈的磁通量的变化量是多少 图1 返回 解析答案 解题技巧 2 磁通量的变化率多大 答案4 10 3Wb s 3 线圈中感应电动势的大小为多少 解析根据法拉第电磁感应定律得感应电动势的大小 答案6V 返回 解题技巧 1 此公式适用于求平均电动势 2 计算电动势大小时 取绝对值不涉及正 负 二 导体切割磁感线时的感应电动势 答案 知识梳理 1 垂直切割 导体棒垂直于磁场运动 B l v两两垂直时 如图2甲所示 E 图22 不垂直切割 导体的运动方向与导体本身垂直 但与磁感线方向夹角为 时 如图乙所示 则E Blvsin Blv Blv1 3 公式E Blvsin 的理解 1 该公式可看成法拉第电磁感应定律的一个推论 通常用来求导体做切割磁感线运动时的感应电动势 2 式中l应理解为导体切割磁感线时的有效长度 即导体在与v垂直方向上的投影长度 如图3甲中 感应电动势E Blv 2Brv B rv 半圆弧形导线做切割磁感线运动 在图乙中 感应电动势E Blvsin Blv 3 公式中的v应理解为导体和磁场间的相对速度 当导体不动而磁场运动时 同样有感应电动势产生 图3 答案 深度思考 导体棒的运动速度越大 产生的感应电动势越大吗 答案导体棒切割磁感线时 产生的感应电动势的大小与垂直磁感线的速度有关 而速度大 垂直磁感线方向的速度不一定大 所以 导体棒运动速度越大 产生的感应电动势不一定越大 典例精析 例3如图4所示 一金属弯杆处在磁感应强度大小为B 方向垂直纸面向里的匀强磁场中 已知ab bc L 当它以速度v向右平动时 a c两点间的电势差为 A BLvB BLvsin C BLvcos D BLv 1 sin 解析导体杆切割磁感线的有效长度为Lsin 故B正确 B 解析答案 图4 返回 总结提升 返回 总结提升 在公式E BLv中 L是指导体棒的有效切割长度 即导体棒在垂直于速度v方向上的投影长度 三 公式E n与E Blvsin 的区别 知识梳理 1 研究对象不同 答案 2 实际应用不同 3 E的意义不同 切割磁感线运动 导体切割磁感线 瞬时 磁感应强度变化 平均 典例精析 例4如图5所示 导轨OM和ON都在纸面内 导体AB可在导轨上无摩擦滑动 若AB以5m s的速度从O点开始沿导轨匀速右滑 导体与导轨都足够长 它们每米长度的电阻都是0 2 磁场的磁感应强度为0 2T 问 图5 1 3s末夹在导轨间的导体长度是多少 此时导体切割磁感线产生的感应电动势多大 回路中的电流为多少 解析答案 解析夹在导轨间的部分导体切割磁感线产生的电动势才是电路中的感应电动势 3s末时刻 夹在导轨间导体的长度为 返回 解析答案 总结提升 2 3s内回路中的磁通量变化了多少 此过程中的平均感应电动势为多少 总结提升 返回 对点检测自查自纠 1 2 3 4 解析答案 1 对法拉第电磁感应定律的理解 关于感应电动势的大小 下列说法正确的是 A 穿过闭合电路的磁通量最大时 其感应电动势一定最大B 穿过闭合电路的磁通量为零时 其感应电动势一定为零C 穿过闭合电路的磁通量由不为零变为零时 其感应电动势一定为零D 穿过闭合电路的磁通量由不为零变为零时 其感应电动势一定不为零 解析磁通量的大小与感应电动势的大小不存在内在的联系 故A B错误 当磁通量由不为零变为零时 闭合电路的磁通量一定改变 一定有感应电流产生 有感应电流就一定有感应电动势 故C错 D对 D 1 2 3 4 解析答案 2 公式E n的应用 多选 如图6甲所示 线圈的匝数n 100匝 横截面积S 50cm2 线圈总电阻r 10 沿轴向有匀强磁场 设图示磁场方向为正 磁场的磁感应强度随时间做如图乙所示规律变化 则在开始的0 1s内 A 磁通量的变化量为0 25WbB 磁通量的变化率为2 5 10 2Wb sC a b间电压为0D 在a b间接一个理想电流表时 电流表的示数为0 25A 图6 解析通过线圈的磁通量与线圈的匝数无关 若设 2 B2S为正 则线圈中磁通量的变化量为 B2S B1S 代入数据得 0 1 0 4 50 10 4Wb 2 5 10 3Wb A错 答案BD 1 2 3 4 3 公式E n的应用 多选 单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动 穿过线圈的磁通量 随时间t的关系图象如图7所示 则 图7A 在t 0时刻 线圈中磁通量最大 感应电动势也最大B 在t 1 10 2s时刻 感应电动势最大C 在t 2 10 2s时刻 感应电动势为零D 在0 2 10 2s时间内 线圈中感应电动势的平均值为零 1 2 3 4 解析答案 1 2 3 4 t 1 10 2s时E最大 B对 0 2 10 2s时间内 0 E 0 D错 答案BC 1 2 3 4 4 公式E Blv的应用 多选 某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下 大小为4 5 10 5T 一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸 河宽100m 该河段涨潮和落潮时有海水 视为导体 流过 设落潮时 海水自西向东流 流速为2m s 下列说法正确的是 A 电压表记录的电压为5mVB 电压表记录的电压为9mVC 河南岸的电势较高D 河北岸的电势较高 返回 解析答案 1