高中物理（人教版）法拉第电磁感应定律

第4章电磁感应第4节法拉第电磁感应定律※知道感应电动势的概念，理解决定感应电动势大小的因素※知道反电动势的概念，了解反电动势的作用※※掌握不同条件下感应电动势的表达式及其应用学习目标1．感应电动势(1)在_________现象中产生的电动势。(2)产生感应电动势的那部分导体相当于_____。(3)在电磁感应现象中，只要闭合回路中有感应电流，这个回路就一定有__________；回路断开时，虽然没有感应电流，但__________依然存在。知识点1、电磁感应定律电磁感应电源感应电动势感应电动势2．法拉第电磁感应定律(1)内容：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。(2)表达式：E＝_____(单匝线圈)，E＝_____(多匝线圈)。变化率知识点2、导体切割磁感线时的感应电动势1．垂直切割导体棒垂直于磁场运动，B、l、v两两垂直时如图所示，E＝____。Blv2．非垂直切割导线的运动方向与导线本身垂直，但与磁感线方向夹角为θ时，如图所示，E＝________。Blvsinθ1．定义电动机转动时，由于切割磁感线，线圈中产生的______电源电动势作用的电动势。2．作用______线圈的转动。知识点3、反电动势削弱阻碍重点难点一、对法拉第电磁感应定律的理解1．表述电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。2．公式注意：产生感应电动势的那部分导体相当于电源，感应电动势即该电源的电动势。二、导线切割磁感线时的感应电动势1．对公式E＝Blvsinθ的理解(1)该公式可看成法拉第电磁感应定律的一个推论，通常用来求导体运动速度为v时的瞬时电动势，若v为平均速度，则E为平均电动势。(2)当B、l、v三个量方向相互垂直时，E＝Blv；当有任意两个量的方向平行时，E＝0。(3)式中的l应理解为导体切割磁感线时的有效长度。如图所示，导体切割磁感线的情况应取与B和v垂直的等效直线长度，即ab的长度。(4)该式适用于导体平动时，即导体上各点的速度相等时。(6)公式中的v应理解为导线和磁场的相对速度，当导线不动而磁场运动时，也有电磁感应现象产生。E＝Blvsinθ区别研究对象整个闭合回路回路中做切割磁感线运动的那部分导体适用范围各种电磁感应现象只适用于导体切割磁感线运动的情况计算结果求得的是Δt内的平均感应电动势求得的是某一时刻的瞬时感应电动势区别适用情景用于磁感应强度B变化所产生的电磁感应现象(磁场变化型)用于导体切割磁感线所产生的电磁感应现象(切割型)联系E＝Blvsinθ是由E＝n在一定条件下推导出来的，该公式可看做法拉第电磁感应定律的一个推论特别提醒：若磁场本身在变化的同时，电路中还有一部分导体切割磁感线运动，则上述两种情况都同时存在，应分别分析，总电动势等于感生电动势和动生电动势的和或差。三、电磁感应现象中的电路问题1．题型特点在电磁感应现象中，闭合电路中磁通量发生变化(或部分导体切割磁感线)，在回路中将产生感应电动势和感应电流。在题目中常涉及电流、电压、电功等的计算，还可能涉及电磁感应与力学、能量等知识的综合分析。2．解题思路(1)明确哪部分导体或电路产生感应电动势，该导体或电路就是电源，其他部分是外电路。(2)用法拉第电磁感应定律或切割公式确定感应电动势的大小，用楞次定律或右手定则确定感应电动势的方向。(3)画出等效电路图。注意分清内外电路。(4)运用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点、电功率、电功等公式联立求解。3．一个常用的结论特别提醒：(1)电源内部电流的方向是从负极流向正极，即从低电势流向高电势。(2)求解电路中通过的电荷量时，一定要用平均电动势。题型1、法拉第电磁感应定律的应用(1)平均感应电动势；(2)转落时，通过各电阻的平均电流。(线圈的电阻忽略不计)解析：线圈由位置Ⅰ转落至位置Ⅱ的过程中，穿过线圈的磁通量Φ发生变化，即产生感应电动势，视这一线圈为一等效电源，线圈内部为内电路，线圈外部为外电路，然后根据闭合电路欧姆定律求解。(1)设线圈在位置Ⅰ时，穿过它的磁通量为Φ1，线圈在位置Ⅱ时，穿过它的磁通量为Φ2，有Φ1＝BSsin30°＝1×10－2Wb，Φ2＝2×10－2Wb，所以ΔΦ＝Φ2－Φ1＝1×10－2Wb(2)将具有感应电动势的线圈等效为电源，其外电路的总电阻通过各电阻的电流I′＝0.25A。答案：(1)1V

(2)0.25A题型2、运动导体切割磁感线产生的电动势答案：AC点评：此类题一般采用解析式法，推导感应电动势、感应电流及功率、焦耳热的表达式。求出导体棒切割磁感线的有效长度和三角形的周长很重要，并且注意切割磁感线的有效长度、回路总电阻是随时间变化的。题型3、探究·应用(1)火车的加速度；(2)火车在t1～t2时间内的平均速度和安装在火车首节车厢下面的磁铁产生的匀强磁场长度。解析：(1)根据法拉第电磁感应定律可知，线圈中产生的感应电动势E＝nBL2v不计线圈电阻，t1时刻线圈两端电压u1＝nBL2v