2.2法拉第电磁感应定律（导学案）-2022-2023学年高二物理同步备课精编优选课件+导学案（人教版2019选择性必修第二册）

第2节　法拉第电磁感应定律 【知识梳理】 一、电磁感应定律 1．感应电动势： (1)产生条件：穿过电路的磁通量发生变化，与电路是否闭合无关。 (2)产生感应电动势的那部分导体相当于电源。 2．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)大小：E＝(单匝线圈)；E＝n(n匝线圈)。 二、导体切割磁感线时的感应电动势 1．垂直切割：B、l、v两两垂直时，如图甲所示，E＝Blv。 　　　 2．不垂直切割：导线的运动方向与导线本身垂直，与磁感线方向夹角为θ时，如图乙所示，则E＝Blv1＝Blvsinθ。 【方法突破】 一、对法拉第电磁感应定律的理解和应用 ■方法归纳 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量Q＝IΔt＝n。 【例1】关于感应电动势，下列说法中正确的是（    ）。 A．穿过导电线圈的磁通量越大，产生的感应电动势越大 B．穿过导电线圈的磁通量的变化越大，产生的感应电动势越大 C．穿过导电线圈的磁通量变化越快，产生的感应电动势越大 D．穿过导电线圈的磁通量为零，产生的感应电动势一定为零 【针对训练1】单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场，若线圈所围面积的磁通量随时间变化的规律如图所示（D点横坐标是 0.005 s），则（　　） A．线圈中0时刻感应电动势为零 B．线圈中D时刻感应电动势为零 C．线圈中D时刻感应电动势最大 D．线圈中0至D时间内平均感应电动势为0.2 V 二、导线切割磁感线时的感应电动势 ■方法归纳 1．对公式E＝BLvsin θ中各量的理解 (1)对 θ的理解：当B、L、v三个量方向互相垂直时， θ＝90°，感应电动势最大；当有任意两个量的方向互相平行时，θ＝0°，感应电动势为零。 (2)对L的理解：式中的L应理解为导线切割磁感线时的有效长度，如果导线不和磁场垂直，L应是导线在与磁场垂直方向投影的长度；如果切割磁感线的导线是弯曲的，如图所示，则应取与B和v垂直的等效直线长度，即ab的弦长。 (3)对v的理解： ①公式中的v应理解为导线和磁场间的相对速度，当导线不动而磁场运动时，也有电磁感应现象产生。 ②公式E＝BLv一般用于导线各部分切割磁感线速度相同的情况，若导线各部分切割磁感线的速度不同，可取其平均速度求电动势。如图所示，导体棒在磁场中绕A点在纸面内以角速度ω匀速转动，磁感应强度为B，平均切割速度＝vC＝，则E＝BL＝BωL2。 2．公式E＝BLvsin θ与E＝n的对比 E＝n E＝BLvsin θ 区别 研究对象 整个闭合回路 回路中做切割磁感线运动的那部分导体 适用范围 各种电磁感应现象 只适用于导体切割磁感线运动的情况 计算结果 Δt内的平均感应电动势 某一时刻的瞬时感应电动势 联系 E＝BLvsin θ是由E＝n在一定条件下推导出来的，该公式可看作法拉第电磁感应定律的一个推论 【例2】如图所示，两根相距为l的平行直导轨ab、cd，b、d间连有一定值电阻，阻值为R，MN为放在ab和cd上的一导体杆，与ab垂直，其电阻值为，导轨电阻可忽略不计。整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于导轨所在平面（指向图中纸面内），现对MN施力使它沿导轨方向以速度v（如图）做匀速运动。令U表示MN两端的电压，则（　　） A．，流过定值电阻R的感应电流由b到d B．，流过定值电阻R的感应电流由b到d C．，流过定值电阻R的感应电流由b到d D．，流过定值电阻R的感应电流由d到b 【针对训练2】一直径为d、电阻为r的均匀光滑金属圆环水平放置在方向竖直向下的匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B，如图所示。一根长为d、电阻为的金属棒ab始终在圆环上以速度v（方向与棒垂直）匀速平动，与圆环接触良好。当ab棒运动到圆环的直径位置时，ab棒中的电流为（　　） A． B． C． D． 【巩固提升】 1．如图所示是手机无线充电板的充电原理示意图。充电板接交流电源，对充电板供电，充电板内的送电线圈可产生交变磁场，从而使手机内的受