第2章 第2节 法拉第电磁感应定律-2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第二册【名师导航】同步Word教参(鲁科版)

第2节　法拉第电磁感应定律 学习目标：1.[物理观念]理解和掌握法拉第电磁感应定律的内容和表达式。　2.[科学思维]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。　3.[科学思维]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。 阅读本节教材，回答第35页“问题”并梳理必要知识点。 教材P35问题提示：磁通量发生变化时电路中会产生感应电动势，电路闭合时就有了电流。 一、感应电动势 1．在电磁感应现象中产生的电动势叫作感应电动势，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，回路断开时，虽然没有感应电流，但感应电动势依然存在。 二、电磁感应定律 1．磁通量的变化率 (1)定义：单位时间内磁通量的变化量。 (2)意义：磁通量的变化率表示磁通量变化的快慢。 2．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的变化率成正比。 (2)公式：E＝k。 ①在国际单位制中，E的单位是伏特(V)，Φ的单位是韦伯(Wb)，t的单位是秒(s)，k＝1，公式简化为E＝。 ②若闭合电路是一个匝数为n的线圈，则E＝n。 (3)标量性：感应电动势是标量，但有方向。其方向规定为从电源负极经过电源内部指向电源的正极，与电源内部电流方向一致。 3．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。 甲　　　　　　　　　乙 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (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)穿过闭合电路的磁通量变化越快，闭合电路中产生的感应电动势就越大。 (√) (3)感应电动势的方向可用右手定则或楞次定律判断。 (√) (4)穿过闭合回路的磁通量最大时，其感应电动势一定最大。 (×) (5)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。 (×) (6)在匀强磁场中，只要导体棒的运动方向与磁场方向垂直，其电动势即可用E＝BLv求解。 (×) 2.如图所示，在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动，MN中产生的感应电动势为E1；若磁感应强度增大为2B，其他条件不变，MN中产生的感应电动势变为E2。通过电阻R的电流方向及E1与E2之比分别为(　　) A．c→a,2∶1 B．a→c,2∶1 C．a→c,1∶2 D．c→a,1∶2 C　[由右手定则判断可得，电阻R上的电流方向为a→c，由E＝Blv知E1＝Blv，E2＝2Blv，则E1∶E2＝1∶2，故选项C正确。] 3．下列各图中，相同的条形磁铁穿过相同的线圈时，线圈中产生的感应电动势最大的是(　　) A　　　　B　　　　C　　　　 D D　[感应电动势的大小为E＝n＝n，根据题设条件，相同的磁铁运动速度越大，穿过线圈所用时间越小，磁通量变化率就越大，产生的感应电动势就越大，故A项中线圈产生的感应电动势比B项中线圈产生的感应电动势大，C项线圈中磁通量一直为零，磁通量变化率为零，D项中线圈的磁通量变化率是A项中线圈的两倍，所以D项中线圈产生的感应电动势最大。] 对法拉第电磁感应定律的理解和应用 (教师用书独具)教材P36“迷你实验室”答案提示：与强磁铁插入的快慢有关。 (1)如图所示，将条形磁铁从同一高度插入线圈的实验中。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？ 提示：磁通量变化相同，但磁通量变化快慢不同，快速插入比缓慢插入时指针偏转角度大。 (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：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去判定。 (4)磁通量发生变化有三种方式 ①B不变，S变化，则＝B·； ②B变化，S不变，则＝·S； ③B、S变化，则＝。 2．由E＝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＝＝，通过电路中导体横截面的电荷量Q＝IΔt＝n。 【例1】　如图所示，导线全部为裸导线，半径为r的圆内有垂直于平面的匀强磁场，磁感应强度为B，一根