第2章 第2节 法拉第电磁感应定律（教师用书Word）-【状元桥·优质课堂】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册（人教版2019）

第2节　法拉第电磁感应定律 [学习目标] 1.理解并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(科学思维).2.能够运用E＝Blv或E＝Blvsin θ计算导体切割磁感线时产生的感应电动势(科学思维).3.了解动生电动势的概念，知道导线切割磁感线通过克服安培力做功把其他形式的能转化为电能(物理观念)． 知识点一　电磁感应定律 1．感应电动势 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．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＝n，其中n为线圈的匝数． (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. 知识点二　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. 3．导体棒切割磁感线产生感应电流，导体棒所受安培力的方向与导体棒运动的方向相反，导体棒克服安培力做功，把其他形式的能转化为电能． 1．判断下列说法的正误． (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)感应电动势的方向可用右手定则或楞次定律判断．(√) (3)穿过闭合回路的磁通量最大时，其感应电动势一定最大．(×) (4)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．关于感应电动势的大小，下列说法正确的是(D) A．穿过闭合电路的磁通量最大时，其感应电动势一定最大 B．穿过闭合电路的磁通量为零时，其感应电动势一定为零 C．穿过闭合电路的磁通量由不为零变为零时，其感应电动势一定为零 D．穿过闭合电路的磁通量由不为零变为零时，其感应电动势一定不为零 解析　磁通量的大小与感应电动势的大小不存在内在的联系，选项A、B错误；当磁通量由不为零变为零时，闭合电路的磁通量一定改变，一定有感应电动势，选项C错误，D正确. 考点一　法拉第电磁感应定律 【情境导学】 如图所示，将条形磁铁从同一高度插入线圈． (1)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？ (2)分别用一根磁铁和两根磁铁以相同速度快速插入，磁通量的变化量ΔΦ相同吗？指针偏转角度相同吗？ (3)指针偏转角度取决于什么？ 答案　(1)磁通量的变化量相同，但磁通量变化的快慢不同，快速插入比缓慢插入时指针偏转角度大． (2)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． (3)指针偏转角度的大小取决于的大小． 【知识拓展】 1．感应电动势大小 感应电动势的大小由穿过电路的磁通量的变化率和线圈的匝数n共同决定，而与磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ的大小没有必然联系，和电路的电阻R无关． 2．感应电动势的表达式 (1)当ΔΦ仅由B的变化引起时，则E＝n； (2)当ΔΦ仅由S的变化引起时，则E＝n； (3)当ΔΦ由B、S的变化同时引起时，则E＝n≠n. 3．Φ、ΔΦ与三者之间的关系 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 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 ＝ 4．对两种图像的理解 在Φ－t图像中，图像上某点切线的斜率表示磁通量的变化率；在B－t图像中，某点切线的斜率表示磁感应强度的变化率. 【例题1】 如图甲所示，螺线管匝数n＝1 000匝，横截面积S＝10 cm2，螺线管导线电阻r＝1 Ω，电阻R＝4 Ω，磁感应强度B的B－t图像如图乙所示(以向右为正方向)，下列说法正确的是(　　) 　　 A．通过电阻R的电流方向不变 B．感应电流的大小保持不变 C．电阻R两端的电压为6 V D．C点的电势一直保持4.8 V不变 思维导引：(1)由楞次定律判断感应电流的方向，从而确定通过电阻R的电流方向；(2)由E＝n确定感应电动势，由闭合电路的欧姆定律求电流及电阻R两端电压．(3)由电流方向结合A点接地，可确定C点电势的大小及正负． 答案　B 解析　由楞次定律可知，0～1 s内，电流从C→R→A,1～2 s内，电流从A→R→C，选项A错误；由题图可知，＝6 T/s，大小不变，由法拉第电磁感应定律，可知感应电动势E＝n＝1 000×6×10×10－4 V＝6 V不变，所以感应电流的大小I＝＝ A＝1.2 A不变，选项B正确；由闭合电路的欧姆定律，可知电阻R两端的电压为U＝IR＝1.2×4 V＝4.8 V，选项C错误；