2.2 法拉第电磁感应定律（word教参）-【优化探究】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修2（粤教版）

第二节　法拉第电磁感应定律 学习目标 核心素养 1.理解和掌握法拉第电磁感应定律，能够运用法拉第电磁感应定律定量计算感应电动势的大小。 2.能够运用E＝BLv或E＝BLvsin θ计算导体切割磁感线时的感应电动势。 3.知道E＝BLv与E＝n的区别和联系。 物理观念：感应电动势、动生电动势 科学思维：由E＝推导出E＝BLv 科学探究：探究感应电动势的决定因素 授课提示：对应学生用书第30页 [知识梳理] 一、法拉第电磁感应定律 1．感应电动势 (1)在电磁感应现象中产生的电动势称为感应电动势，产生感应电动势的那部分导体就相当于电源。 (2)在电磁感应现象中，若闭合回路中有感应电流，电路就一定有感应电动势；如果电路断开，这时虽然没有感应电流，但感应电动势依然存在。 2．磁通量的变化率 磁通量的变化率表示磁通量变化的快慢，用表示，其中ΔΦ表示磁通量的变化量，Δt表示发生磁通量变化所用的时间。 3．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)公式：E＝。 若闭合电路是一个匝数为n的线圈，则E＝n。 (3)在国际单位制中，磁通量的单位是韦伯，感应电动势的单位是伏特。 二、导线切割磁感线时的感应电动势 1．导线垂直于磁场运动，B、L、v两两垂直时，如图甲所示，E＝BLv。 2．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，如图乙所示，E＝BLvsin_θ。 [自主评价] 1．判断正误 (1)穿过某闭合线圈的磁通量的变化量越大，产生的感应电动势就越大。(×) (2)感应电动势的方向可用右手定则或楞次定律判断。(√) (3)穿过闭合回路的磁通量最大时，其感应电动势一定最大。(×) (4)导体棒在磁场中运动速度越大，产生的感应电动势一定越大。(×) 2．情景思考 生活中有一种手压式自发电手电筒，只要用手轻轻按压发电手柄，就可以为LED光源供电，连续按压发电手柄15秒所产生的电能可以维持LED光源持续发光。这种手电筒照明时不需要电池，那么它的电能是从哪里来的？ 提示：通过按手柄，使塑料齿轮带动铜丝线圈内磁性飞轮高速旋转，铜丝切割磁感线产生感应电流，使LED光源发光。 授课提示：对应学生用书第30页 要点一　对法拉第电磁感应定律的理解 　如图所示，在将条形磁铁从同一高度插入线圈的实验中： (1)快速插入和缓慢插入磁通量的变化量ΔΦ相同吗？指针偏转角度相同吗？ (2)分别用一根磁铁和两根磁铁以同样速度快速插入，磁通量的变化量ΔΦ相同吗？指针偏转角度相同吗？ 提示：(1)磁通量变化相同，但磁通量变化的快慢不同，快速插入比缓慢插入时指针偏转角度大。 (2)用两根磁铁快速插入时磁通量变化量较大，磁通量变化率也较大，指针偏转角度较大。 1．理解公式E＝n (1)感应电动势E的大小取决于穿过电路的磁通量的变化率，而与Φ的大小、ΔΦ的大小没有必然的关系，与电路的电阻R无关；感应电流的大小与感应电动势E和回路总电阻R有关。 (2)磁通量的变化率，是Φ­t图像上某点切线的斜率，可反映单匝线圈感应电动势的大小和方向。 (3)E＝n只表示感应电动势的大小，不涉及其正负，计算时ΔΦ应取绝对值。感应电流的方向可以用楞次定律判定。 (4)磁通量发生变化有三种方式 ①B不变，S变化，则；＝B· ②B改变，S不变，则·S；＝ ③B、S变化，则。＝ 2．由E＝n。，通过电路中导体横截面的电荷量q＝IΔt＝n＝可求得平均感应电动势，通过闭合电路欧姆定律可求得电路中的平均电流I＝ 3．注意：对于磁通量的变化量和磁通量的变化率来说，穿过一匝线圈和穿过n匝线圈是一样的，而感应电动势则不一样，感应电动势与匝数成正比。 　(多选)空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图(a)中虚线MN所示。一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为S，将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内，圆心O在MN上。t＝0时磁感应强度的方向如图(a)所示；磁感应强度B随时间t的变化关系如图(b)所示。则在t＝0到t＝t1的时间间隔内(　　) A．圆环所受安培力的方向始终不变 B．圆环中的感应电流始终沿顺时针方向 C．圆环中的感应电流大小为 D．圆环中的感应电动势大小为 [解析]　根据楞次定律可知在0～t0时间内，磁感应强度减小，感应电流的方向为顺时针，圆环所受安培力水平向左，在t0～t1时间内，磁感应强度反向增大，感应电流的方向为顺时针，圆环所受安培力水平向右，所以选项A错误，B正确；根据法拉第电磁感应定律得E＝，所以选项C正确，D错误。＝，根据欧姆定律可得I＝，根据电阻定律可得R＝ρ＝πr2·＝ [答案]　BC 综合法拉第电磁感应定律和楞次定律，对于面积一定的线圈，不管磁场的方向如何变化，只要磁感应强度B随时间t均匀变化，