第一章 第二节 感应电动势与电磁感应定律-2020-2021学年高中物理选修3-2【导学教程】同步辅导（鲁科版）word

第二节　感应电动势与电磁感应定律 [学习目标] 1．理解感应电动势的概念。 2．理解法拉第电磁感应定律的内容和数学表达式。[来源:学科网] 3．知道公式E＝Blv的推导过程及其与一般式之间的区别。 4．会用电磁感应定律解决有关问题。 一、感应电动势 1．定义 在电磁感应现象中产生的电动势。 2．产生条件 不管电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就会产生感应电动势。 3．方向判断 在内电路中，感应电动势的方向是由电源的负极指向电源的正极，跟内电路中的电流方向一致。产生感应电动势的部分电路就是电源，该部分电路中的电阻相当于电源内阻。 ►自主思考——判一判 1．(1)只有电路闭合时，且穿过电路的磁通量发生变化，电路中才会产生感应电动势。 (2)感应电动势的方向在电源内部由电源的正极指向负极。 (3)产生感应电动势的部分电路就是电源。 答案　(1)×　(2)×　(3)√ 二、电磁感应定律 1．法拉第电磁感应定律 (1)内容：电路中感应电动势的大小与穿过这一电路的磁通量变化率成正比。 (2)表达式：对单匝线圈E＝k，k为比列系数。在国际单位制中k＝1，上式可简化为E＝，对n匝线圈 E＝n。 (3)单位：在国际单位制中，感应电动势E的单位是伏，磁通量Φ的单位是韦伯，磁通量的变化量ΔΦ的单位是韦伯，时间Δt的单位是秒。 2．导线切割磁感线时的感应电动势 (1)导体在匀强磁场中运动，如图1－2－1甲所示，B、l、v两两垂直时，E＝Blv。 图1－2－1 (2)导体的运动方向与导体本身垂直，但与磁感线方向夹角为θ时(如图乙)，E＝Blvsinθ。 ►自主思考——判一判 2．(1)在电磁感应现象中，有感应电动势，就一定有感应电流。 (2)磁通量越大，磁通量的变化量也越大。 (3)穿过某电路的磁通量变化量越大，产生的感应电动势就越大。 (4)闭合电路置于磁场中，当磁感应强度很大时，感应电动势可能为零；当磁感应强度为零时，感应电动势可能很大。 答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√ 考点一　对法拉第电磁感应定律的理解与应用 [问题探究] 如图1－2－2所示，半径为r的n匝线圈套在边长为l的正方形abcd之外。匀强磁场局限在正方形区域内且垂直穿过正方形。当磁感应强度以的变化率均匀变化时，线圈中产生感应电动势的大小为多少？ 图1－2－2 提示　穿过线圈的磁通量Φ＝B·l2，由法拉第电磁感应定律得E＝n＝nl2。 [知识提炼] 1．磁通量Φ，磁通量的变化量ΔΦ，磁通量的变化率的比较 物理量 单位 物理意义 公式 磁通量Φ Wb 表示在某时刻或某位置时穿过某一面积的磁感线条数的多少 Φ＝BS⊥ 磁通量的变化量ΔΦ Wb 表示在某一过程中穿过某一面积的磁通量变化了多少 ΔΦ＝Φ2－Φ1 磁通量的变化率 Wb/s 表示穿过某一面积的磁通量变化的快慢 ＝ [说明]　Φ、ΔΦ、均与线圈匝数无关。磁通量和磁通量的变化率的大小没有直接关系，Φ很大时，可能很小，也可能很大；Φ＝0时，可能不为零。 2．对法拉第电磁感应定律的理解 (1)感应电动势的大小决定于穿过闭合电路的磁通量的变化率，而与Φ的大小、ΔΦ的大小没有必然联系。 (2)磁通量的变化率是Φ－t图象上某点切线的斜率。 (3)E＝n求出的是Δt时间内的平均感应电动势。 [特别提醒]　某时刻穿过线圈的磁通量等于零时，磁通量的变化率不一定等于零，故感应电动势不一定等于零，如磁通量的变化率很大，则感应电动势很大。 　如图1－2－3图甲所示，一个圆形线圈匝数n＝1 000匝、面积S＝2×10－2 m2、电阻r＝1 Ω。在线圈外接一阻值为R＝4 Ω的电阻。把线圈放入一个匀强磁场中，磁场方向垂直线圈平面向里，磁场的磁感应强度B随时间变化规律如图乙所示。求： 图1－2－3 (1)0～4 s内，回路中的感应电动势。 (2)t＝5 s时，电阻R两端的电压U。 [思路引导]　(1)根据法拉第电磁感应定律可求得回路中的感应电动势。 (2)根据欧姆定律可求得回路中的感应电流的大小。 [解析]　(1)根据法拉第电磁感应定律得，0～4 s内，回路中的感应电动势E＝n＝1 000×V＝1 V。 (2)在t＝5 s时，线圈的感应电动势为E′＝n＝1 000×V＝4 V 根据闭合电路欧姆定律得电路中的电流为 I＝＝A＝0.8 A 故电阻R两端的电压[来源:学+科+网] U＝IR＝0.8×4 V＝3.2 V。 [答案]　(1)1 V　(2)3.2 V [规律方法] 运用E＝n求解的三种思路 (1)磁感应强度B不变，垂直于磁场的回路面积S发生变化，则E＝nB。 (2)垂直于磁场的回路面积S不变，磁感应强度B发生变化，则E＝nS。 (3)磁感应强度B、垂直于磁场的回路面积S均发生变化，则E＝n。 [