第2章 第2节 法拉第电磁感应定律-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修 第二册同步课堂高效讲义教师用书（粤教版）

第二节　法拉第电磁感应定律 【核心素养目标】 物理观念 知道感应电动势的概念，理解法拉第电磁感应定律。 科学思维 应用法拉第电磁感应定律解答有关问题。 科学探究 通过探究影响感应电动势大小的因素的过程，知道控制变量法是科学探究的常用方法。 科学态度与责任 通过法拉第电磁感应定律的发现过程，培养学生的学习兴趣和科学探究意识。 知识点一　电磁感应定律 如图所示，将条形磁体从同一高度插入线圈中： (1)将同一磁体分别快速插入和缓慢插入线圈的过程中，穿过线圈的磁通量的变化量ΔΦ相同吗？磁通量的变化率相同吗？指针偏转角度相同吗？指针偏转角度的大小原因是什么？ (2)分别用一根磁体和两根磁体(两个N极在同一端)以同样速度快速插入线圈的过程中，磁通量的变化量ΔΦ相同吗？磁通量的变化率相同吗？指针偏转角度相同吗？其原因是什么？ (3)通过上述原因分析，你会得到什么结论？ 提示：(1)磁通量的变化量相同，磁通量的变化率不同，快速插入比缓慢插入时指针偏转角度较大，原因是磁体快速插入时线圈中产生的感应电动势较大、感应电流较大。 (2)用两根磁体快速插入时磁通量变化量较大，磁通量的变化率也较大，指针偏转角度较大，原因是两根磁体快速插入时线圈中产生的感应电动势较大、感应电流较大。 (3)感应电动势的大小与磁通量的变化率有关。 1．感应电动势 (1)定义：在电磁感应现象中产生的电动势。 (2)电源：产生感应电动势的那部分导体相当于电源。 学生用书↓第44页 (3)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．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，后人称之为法拉第电磁感应定律。 (2)表达式： ①E＝(单匝线圈)； ②E＝n(n匝线圈)。 【判断正误】 1．在电磁感应现象中，有感应电动势，就一定有感应电流。(×) 2．线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大。(×) 3．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。(×) 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。(√) 1．Φ、ΔΦ与的比较 — 磁通量Φ 磁通量的变化量ΔΦ 磁通量的变化率 物理 意义 某时刻穿过磁场中某个面的磁感线条数 在某一过程中穿过某个面的磁通量的变化量 穿过某个面的磁通量变化的快慢 大小 计算 Φ＝BS ΔΦ＝ ＝ — 磁通量Φ 磁通量的变化量ΔΦ 磁通量的变化率 注意 若穿过某个面有方向相反的磁场，则不能直接用Φ＝BS计算。应考虑相反方向的磁通量抵消以后所剩余的磁通量 开始和转过180°时平面都与磁场垂直，则穿过平面的磁通量是不同的，一正一负，ΔΦ＝2BS，而不是0 既不表示磁通量的大小，也不表示变化的多少。在Φ -t图像中，可用图线的斜率表示 2．对公式E＝n的理解 (1)感应电动势的大小由匝数n和穿过电路的磁通量的变化率共同决定，与Φ、ΔΦ的大小无必然关系，与电路的电阻R无关。 (2)公式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，至于感应电动势的方向，可以用楞次定律或者右手定则判定。 一矩形线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直。先保持线框的面积不变，将磁感应强度在1 s时间内均匀地增大到原来的两倍。接着保持增大后的磁感应强度不变，在1 s时间内，再将线框的面积均匀地减小到原来的一半。先后两个过程中，线框中感应电动势的比值为(　　) A． B．1 C．2 D．4 B　[根据法拉第电磁感应定律E＝n，设线框匝数为n，面积为S0，初始时刻磁感应强度为B0，则第一种情况下的感应电动势为E1＝n＝nB0S0；第二种情况下的感应电动势为E2＝nB＝n＝nB0S0，所以两种情况下线框中的感应电动势相等，比值为1，故选项B正确。] 方法技巧 应用E＝n求解感应电动势的三种方法 1．磁感应强度B不变，垂直于磁场的回路面积S发生变化：E＝nB。 2．垂直于磁场的回路面积S不变，磁感应强度B发生变化：E＝nS。 3．磁感应强度B、垂直于磁场的回路面积S同时发生变化：E＝n。 针对练1．(2022·江苏高考)如图所示，半径为r的圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度B随时间t的变化关系为B＝B0＋kt，B0、k为常量，则图中半径为R的单匝圆形线圈中产生的感应电动势大小为(　　 ) A．πkr2 B．πkR2 C．πB0r2 D．πB0R2 A　[由题意可知磁场的变化率为＝＝k，根据法拉第电磁感应定律可知E＝＝＝kπr2，故选A。] 学生用书↓第45页 针对练2．通过某单匝闭合线圈的磁通量Φ随时间t的变化规律如图所示，下列说法正确的是(　　 ) A．0～0．3 s内线圈中的感应电动势在均匀增