第2章 第2节 法拉第电磁感应定律（Word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理选择性必修第二册（鲁科版2019）

第2节　法拉第电磁感应定律 核心素养导学 物理观念 (1)形成感应电动势的概念。 (2)理解法拉第电磁感应定律。 (3)知道E＝Blvsin θ是法拉第电磁感应定律的一种特殊形式。 科学思维 (1)经历分析推理得出法拉第电磁感应定律的过程，体会用变化率定义物理量的方法。 (2)经历推理得出E＝Blvsin θ的过程，体会矢量分解的方法。 科学探究 实验探究感应电动势与磁通量变化率的关系，分析总结归纳出电磁感应现象的本质。 科学态度与责任 知道E＝和E＝Blv的内在联系，感悟事物的共性与个性的关系，体会辩证唯物主义的方法与观点。 一、感应电动势 1．定义：在电磁感应现象中产生的电动势。 2．产生条件 不管电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就会产生感应电动势。 3．决定因素 研究表明，感应电动势的大小与电路中磁通量变化的快慢有关。 二、电磁感应定律 1．法拉第电磁感应定律 (1)内容：电路中感应电动势的大小与穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。 (2)表达式：对单匝线圈E＝k，k为比例常数。在国际单位制中k＝1，上式可简化为E＝。对n匝线圈E＝n。 (3)单位：在国际单位制中，感应电动势E的单位是伏特，磁通量Φ的单位是韦伯，磁通量的变化量ΔΦ的单位是韦伯，时间Δt的单位是秒。 2．导体切割磁感线时的感应电动势 (1)导体在匀强磁场中运动，如图甲所示，B、l、v两两垂直时，E＝Blv。 (2)导体的运动方向与导体本身垂直，但与磁感线方向夹角为θ时(如图乙)，E＝Blvsin_θ。 3．拓展一步 (1)感生电动势：由磁场变化引起磁通量变化而产生的感应电动势。 (2)动生电动势：导体切割磁感线产生的电动势。 (1)正确区别Φ、ΔΦ、，其中为磁通量变化率。 (2)当l不垂直于B或导体弯曲时，应确定导体切割磁感线的有效长度。　　 1.如图所示，将条形磁铁从同一高度插入线圈中，快速插入和缓慢插入有什么相同和不同？ 提示：线圈中的磁通量变化相同，但磁通量变化快慢不同。快速插入时电流表指针偏转角度较大。 2．如图，产生感应电动势的线圈相当于直流电路中的电池。判断下列说法的正误。 (1)电路中有感应电动势，一定产生感应电流。(×) (2)穿过某回路的磁通量越大，产生的感应电动势就越大。(×) (3)闭合电路垂直放在强磁场中，感应电动势可能为0。(√) 3．导体棒长度为l，从中间弯成90°后，以速度v运动时，如图所示，产生的感应电动势多大？ 提示：E＝Blv。 新知学习(一) [任务驱动] 如图所示，我们可以通过实验探究电磁感应现象中感应电流方向的决定因素和遵循的物理规律。 (1)在实验中，电流表指针偏转的原因是什么？ (2)电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系？ 提示：(1)插入磁铁时，线圈中的磁通量发生变化，线圈中产生了感应电流。 (2)感应电动势越大，感应电流越大，电流表指针偏转程度越大。　　　　 [重点释解] 1．对法拉第电磁感应定律的理解 (1)感应电动势的大小由线圈的匝数和穿过线圈的磁通量的变化率共同决定，与磁通量Φ的大小、变化量ΔΦ的大小没有必然联系。 (2)磁通量的变化率对应Φ­t图线上某点切线的斜率。 (3)公式E＝n求解的是一个回路中某时间内的平均电动势，在磁通量均匀变化时，瞬时值才等于平均值。 2．应用法拉第电磁感应定律的三种情况 (1)磁通量的变化是由面积变化引起时，ΔΦ＝BΔS，则E＝n。 (2)磁通量的变化是由磁场变化引起时，ΔΦ＝ΔBS，则E＝n，S为线圈在磁场范围内的有效面积。 (3)磁通量的变化是由于面积和磁场变化共同引起时，则根据定义求，ΔΦ＝|Φ末－Φ初|，E＝n≠n。 [典例体验] [典例]　(2022·福建厦门调研)将P、Q两单匝闭合圆形导线环按如图所示放置，导线环Q恰好与正方形的匀强磁场区域边界内切，磁场方向垂直于两导线环的平面，P、Q导线环的半径之比rP∶rQ＝2∶1。若磁感应强度均匀增大，则P、Q导线环中感应电动势之比为(　 ) A．1∶1 B．4∶1 C．4∶π D．2∶π [解析]　匀强磁场的磁感应强度随时间均匀增大，设＝k，k为常量；由图可知穿过P的磁场的面积SP＝(2rQ)2＝4rQ2，穿过Q的磁场的面积SQ＝πrQ2，根据法拉第电磁感应定律有E＝n＝·S，所以P、Q导线环中感应电动势之比为＝＝，A、B、D错误，C正确。 [答案]　C /方法技巧/ 公式E＝n的应用技巧 (1)首先确定磁通量变化的原因，根据Φ＝BS，看是B发生变化还是S发生变化；其次求出ΔΦ的大小，并确定相应时间Δt；最后代入公式求出E的大小，且不能忘记线圈总匝数n。 (2)注意S是线圈和磁场共同确定的有效面积，不一定等于线圈的面积。 [针对训练] 1．(2022·济南高二检测