第二章 2 法拉第电磁感应定律-（教师WORD）2021-2022学年高中物理【精讲精练】人教版选择性必修 第二册 新课标辅导

2　法拉第电磁感应定律 [学业要求与核心素养] 1．知道什么是感应电动势，知道产生电动势的导体相当于电源。 2．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。 3．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。 一、感应电动势 1．在电磁感应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电源。 3．在电磁感应现象中，只要闭合回路中有感应电流，这个回路就一定有感应电动势；回路断开时，虽然没有感应电流，但感应电动势依然存在。 4．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。 二、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。 三、导线切割磁感线时的感应电动势 1．导线垂直切割磁感线时，E＝Blv，此式常用来计算瞬时感应电动势的大小。 2．导线不垂直切割磁感线时，即v与B有一夹角θ，如图2－2－1所示。此时可将导线的速度v向垂直于磁感线和平行于磁感线两个方向分解，则分速度v2＝vcos_θ不使导线切割磁感线，使导线切割磁感线的分速度v1＝vsin_θ，从而使导线产生的感应电动势为E＝Blv1＝Blvsin_θ。 图2－2－1 |自我诊断| 1．判断下列说法的正误。 (1)线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大。(×) (2)线圈中磁通量的变化量ΔΦ越大，线圈中产生的感应电动势一定越大。(×) (3)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。(×) (4)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。(√) (5)对于E＝Blv中的B、l、v三者必须相互垂直。(√) (6)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．如图2－2－2所示的情况中，金属导体中产生的感应电动势为Blv的是甲乙丁。 图2－2－2 知识点一　对电磁感应定律的理解 [问题探究] 如图2－2－3所示，我们可以通过实验探究电磁感应现象中感应电流方向的决定因素和遵循的物理规律。 图2－2－3 (1)在实验中，电流表指针偏转原因是什么？ (2)电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系？ (3)在图中，将条形磁铁从同一高度插入线圈中，快插入和慢插入有什么相同和不同？ 答：(1)穿过闭合电路的Φ变化⇒产生E感⇒产生I感。 (2)由闭合电路欧姆定律知I＝，当电路的总电阻一定时，E感越大，I感越大，指针偏转程度越大。 (3)磁通量变化相同，但磁通量变化的快慢不同，即电流表指针偏转程度不同。 [归纳升华] 1．Φ、ΔΦ、的比较 物理量 单位 物理意义 计算公式 磁通量Φ Wb 表示某时刻或某位置时穿过某一面积的磁感线条数的多少 Φ＝B·S⊥ 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的多少 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 ＝ 2.感应电动势E＝n的两种基本形式 (1)当垂直于磁场方向的线圈面积S不变，磁感应强度B发生变化时，ΔΦ＝ΔB·S，则E＝nS，其中叫磁感应强度B的变化率。 (2)当磁感应强度B不变，垂直于磁场方向的线圈面积S发生变化时，ΔΦ＝B·ΔS，则E＝nB。 3．磁通量的变化率：是Φ－t图像上某点切线的斜率大小。磁感应强度的变化率是B－t图像上某点切线斜率的大小。 4．E＝n的意义：E＝n求出的是Δt时间内的平均感应电动势。 [例1]　如图2－2－4甲所示的螺丝管，匝数n＝1 500匝，横截面积S＝20 cm2，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， 图2－2－4 (1)2 s内穿过线圈的磁通量的变化量是多少？ (2)磁通量的变化率多大？ (3)线圈中感应电动势的大小为多少？ [解析]　(1)磁通量的变化量是由磁感应强度的变化引起的，则Φ1＝B1S，Φ2＝B2S，ΔΦ＝Φ2－Φ1， 所以ΔΦ＝ΔBS＝(6－2)×20×10－4 Wb＝8×10－3 Wb (2)磁通量的变化率为 ＝ Wb/s＝4×10－3 Wb/s (3)根据法拉第电磁感应定律得感应电动势的大小 E＝n＝1 500×4×10－3 V＝6 V。 [答案]　(1)8×10－3 Wb　(2)4×10－3 Wb/s　(3)6 V 核心素养·思维升华 (1)计算电动势大小时，ΔΦ取绝对值不涉及正、负。 (2)＝·S，为Φ－t图像的斜率，为B－t图像的斜率。 ●针对训练 1．如图2－2－5甲所示，一个