第2章 2 法拉第电磁感应定律-【精讲精练】2023-2024学年高中物理选择性必修第二册人教版（教师用书）

2　法拉第电磁感应定律 [学业要求] 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＝Blv sin θ计算导体切割磁感线时的感应电动势。 一、感应电动势 阅读教材，并回答： (1)闭合电路中有感应电流，一定有电动势。若电路没有闭合，回路中有没有感应电流？有没有感应电动势？比较产生感应电动势的条件和产生感应电流的条件你有什么发现？ (2)图中闭合电路中哪一部分是电源？ 答：(1)没有　有　不管电路是否闭合，只要磁通量发生变化就产生感应电动势，只有闭合电路才能产生感应电流。　(2)导体棒 [概念·规律] 1．定义：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 阅读教材，并回答： 1．在教材节前“问题”实验中：切割磁感线的速度越快，磁场越强，产生的感应电流越大，说明了什么问题？ 答：见教材 2．教材图2.2­1“做一做”观察到的现象：增加线圈与磁体的距离时，电压表的示数越大；增加线圈的匝数，电压表的示数越大。这些现象说明了什么？ 答：增加线圈与磁体的距离时，磁体穿过线圈的速度增加，引起的磁通量变化率增加；增加线圈的匝数，线圈中感应电动势增加。 [概念·规律] 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 阅读教材，并回答： 1．根据教材图2.2­2求在这个过程中MN中感应电动势大小。 答：见教材 2．导线不垂直切割磁感线时，即v与B有一夹角θ，感应电动势大小如何求？ 答：见教材 [概念·规律] 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＝__v_cos_θ__不使导线切割磁感线，使导线切割磁感线的分速度v1＝__v_sin_θ__，从而使导线产生的感应电动势为E＝__Blv1__＝__Blv_sin_θ__。 探究点一　对法拉第电磁感应定律的理解 [交流讨论] 1．如图所示，将螺线管用导线与电表连接，依次用1根条形磁铁分别快速插入或拔出螺线管、用2根条形磁铁分别快速和慢速插入或拔出螺线管，并以定性描述的方式(如很大、较大、较小等)，将实验结果填入表中。 所用条形磁铁的数目 条形磁铁插入或拔出的方式 螺线管中磁通量变化的大小ΔΦ 电流表指针的偏转角度 感应电动势E的大小 1根 快速 2根 快速 2根 慢速 分析表中的实验结果，可以得到什么实验结论？ 答：表略　在控制条形磁铁插入或拔出螺线管的速度相同，以保证磁通量变化所用时间近似相等的情况下，磁通量的变化量ΔΦ越大，感应电动势E越大；在保持磁铁的数量相同，以保证磁通量变化量相等的情况下，磁通量变化的时间Δt越小，感应电动势E越大。从上面的实验结果可以初步看出，感应电动势的大小与磁通量变化快慢有关。 2．磁通量大，磁通量变化一定大吗？磁通量变化大，磁通量的变化率一定大吗？ 答：不一定　不一定 [归纳总结] 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B­t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。