4.4 法拉第电磁感应定律 学案 -2022-2023学年高二上学期物理人教版选修3-2

第4节 法拉第电磁感应定律 一、感应电动势 1．定义：在电磁感应现象中，产生的＿＿＿＿＿＿叫做感应电动势（E）。 【说明】 产生感应电动势的那部分导体相当于＿＿ ； 2．产生条件：只要穿过回路的磁通量＿＿＿＿＿＿＿＿＿， 电路中就产生感应电动势。 【说明】①电磁感应现象的根本原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿； ②电磁感应现象的本质是产生＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 3．感应电动势与感应电流的关系： (1)闭合回路中有感应电流，这个回路中就＿＿＿＿有感应电动势； (2)有感应电动势＿＿＿＿＿＿存在感应电流，原因是要看回路＿＿＿＿＿＿＿＿。 二、影响感应电动势大小的因素 1．提出问题：感应电动势与磁通量的变化有关吗? 2．实验探究： (1)在用导体切割磁感线产生感应电流的实验中，磁体的磁场越强、导体运动的速度越 ＿＿，产生的感应电流就越＿＿； (2)在向线圈抽出(或插入)条形磁铁产生感应电流的实验中，磁铁的磁性越强、抽出(或插入)的速度越＿＿，产生的感应电流就越＿＿。 3．实验结论：感应电动势的大小与磁通量变化的＿＿＿＿有关。 三、磁通量的变化率 1．定义：磁通量的＿＿＿＿＿＿跟产生这个变化所用时间的比值叫做磁通量的变化率； 2．表达式：磁通量的变化率表示为＿＿＿， 其中， ΔΦ=＿＿＿＿＿，Δt=＿＿＿＿＿； 3．单位：＿＿＿＿＿＿＿，符号＿＿＿＿； 4．物理意义：表示磁通量变化＿＿＿＿的物理量。 四、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=＿＿＿＿=＿＿＿，E=＿＿＿；(用国际单位时，k=1； n为线圈匝数) 3．单位：感应电动势E的单位是＿＿＿＿，符号＿＿＿。 【说明】 ①公式中ΔΦ取＿＿＿＿值，不涉及＿＿＿＿； ②电动势E为＿＿＿＿值； ③感应电流的方向另行判断。 4．理解：Φ、ΔΦ、ΔΦ/Δt的意义 物理量 物理意义 与电磁感应关系 磁通量 大小Ф 磁通量 变化ΔФ 磁通量 变化率 ΔΦ/Δt 五、导线切割磁感线时的感应电动势 如图，闭合线框一部分导体ab长L，处于匀强磁场中，磁感应强度是B，ab以速度v匀速切割磁感线，推导产生的感应电动势： 回路在时间t内增大的面积为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 穿过回路的磁通量的变化为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 产生的感应电动势为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 若导体运动方向跟磁感应强度方向有夹角 (导体斜切磁感线) 感应电动势 为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿(θ为v与B夹角) 【说明】 ①B∥v时， E =＿＿，当B⊥v时， E =＿＿＿＿； ②导线的长度L应为＿＿＿＿长度； ③速度v为平均值(瞬时值)，E就为＿＿＿＿值(＿＿＿＿值)。 六、反电动势 1．定义：此电动势＿＿＿＿电路中原来的电流，故称之为反电动势。 2．效果：电动机转动时产生的感应电动势总要＿＿＿＿电源产生的电流； 3．能量转化：线圈要维持原来的转动就必须向电动机提供＿＿＿＿， ＿＿＿＿转化为机械能。 【说明】 ①电动机中欧姆定律不成立； ②电动机通电不转时，可能会因电流过大烧毁。 练习 1．关于电磁感应，下述说法中正确的是（ ） A．穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大 B．穿过线圈的磁通量为零，感应电动势一定为零 C．穿过线圈的磁通量的变化越大，感应电动势越大 D．穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大 2．(多选)单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场。若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示，则线圈( ) A．0时刻感应电动势最大 B．在D时刻感应电动势为零 C．在D时刻感应电动势最大 D．在0到D时间内平均感应电动势为0.4V 3．一个匝数为100、面积为10cm2的线圈垂直磁场放置, 在0.5s内穿过它的磁场从1T增加到9T，则线圈中的感应电动势是＿＿＿V。 4．有一面积为S＝100cm2的金属环，电阻为R＝0.1Ω， 环中磁场变化规律如图所示，磁场方向垂直环面向里， 则在t1~ t2时间内金属环中产生的感应电动势 V， 通过金属环的电流 A， 通过金属环的电荷量为____C。 5．半径为R的半圆形导线在匀强磁场B中，以速度v向右匀速运动时，求半圆形导线产生的感应电动势E。 6．如图，匀强磁场的磁感应电动势为B，长为L的金属棒ab在垂直于B的平面内运动，速度v与L成θ角，求金属棒ab产生的感应电动势E。 7．矩形线圈在匀强磁场中绕 OO´ 轴转动时，线圈中的感应电动势随周期性变化。设线圈的两个边长分别为 L 1 和 L 2 ，转动角速度为