第6.2节 法拉第电磁感应定律(1)-【帮课堂】2023-2024学年高二物理同步学与练（沪科版2020上海选择性必修第二册）

第六章 ·电磁感应定律 第2节 电磁感应定律（1） ◎目标导航 知识要点 难易度 1．磁通量Φ，磁通量的变化ΔΦ和磁通量的变化率 的区别 2．法拉第电磁感应定律 E＝n 3．动生电动势：E＝BLv ★★★ ★★★★ ★★★★ ◎知识精讲 一、法拉第电磁感应定律 1. 问题引入：楞次定律解决了感应电流的方向，那么感应电流的大小由什么决定的呢？ 2. 实验探究（定性） ①下图所示实验中，以相同速度分别将一根和两根条形磁铁快速插入或拔出螺线管，灵敏电流计指针的偏转角度有什么不同？可以得出什么结论？ 现象：插入时间相等时，一根条形磁铁时偏转角度小，两根条形磁铁时偏转角度大。 结论：在磁通量变化所用时间相同时，磁通量的变化量ΔФ越大，感应电流越大。 ②下图所示实验中，保证磁通量变化相同，将两根条形磁铁快速或缓慢插入螺线管，灵敏电流计指针的偏转角度有什么不同？可以得出什么结论？ 现象：快速插入时，指针的偏转角度大，缓慢插入时，指针的偏转角度小。 结论：在磁通量变化量相同时，所用的时间Δt越小，感应电流越大。 综合上述①和②，感应电流的大小跟磁通量的变化率有关，磁通量的变化率越大，感应电流越大。 3. 感应电动势 导体中电流是导体两端的电势差产生的，电磁感应的导体相当于电源。 定义：在电磁感应现象中产生的电动势就称为感应电动势。 用E表示，单位：伏特（V）。 当导体所在电路闭合时，电路中产生感应电流；若电路不闭合，即使没有感应电流，电动势也依然存在。所以电磁感应的本质是产生感应电动势。 4. 法拉第电磁感应定律 ①内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这个电路的磁通量的变化率成正比． ②公式：E＝ （通常由n匝线圈组成 E＝n，其中n为线圈匝数） 注意： （1）公式中ΔΦ取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向另行判断。 （2）计算Φ时跟匝数无关，每一匝线圈都会产生感应电动势，相互串联，感应电动势相加。 （3）如果磁通量变化不均匀，该公式算出的是Δt时间内感应电动势的平均值。 （4）磁通量的变化率对应Φ­t图线上某点切线的斜率。 ③对法拉第电磁感应定律的理解 (1) 磁通量的变化率和磁通量Φ没有直接关系． Φ很大时，可能很小，也可能很大；Φ＝0时，可能不为0. (2) 两种常见形式： ①线圈面积S不变，磁感应强度B均匀变化，则E＝n·S； ②磁感应强度B不变，线圈面积S均匀变化，则E＝nB·. (其中是Φ－t图像上某点切线的斜率. 为B－t图像上某点切线的斜率) (3) 表象：电路闭合时有感应电动势，感应电流。电路断开时有感应电动势，但无感应电流。 本质：磁通量变化为电磁感应的根本原因。产生感应电动势为电磁感应现象的本质。 即：磁通量变化感应电动势感应电流（安培力运动状态变化） (4) 电流方向：产生感应电动势的那部分导体在电路中相当于电源，电源内部，电流从负极流向正极。 例1. 下列几种说法中正确的是 (　　) A．线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大 B．线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大 C．线圈放在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大 D．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 例2. 一单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化关系如图所示。则在0~2s 内圈中感应电动势随时间如何变化?0~2s内线圈中感应电动势的平均值多大? 例3. 如图所示，A是面积为、匝的圆形金属线圈，其总电阻，线圈处在逐渐增大的均匀磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，线圈中的磁通量在按图所示规律变化，线圈与阻值的电阻连接，不计电压表对电路的影响．求： （1）感应电动势的大小； （2）通过的电流大小和方向（写或）； （3）电压表的示数． 二、动生电动势 1. 动生电动势：由于导体的相对运动而引起磁通量的变化，从而产生的感应电动势叫动生电动势 如图所示，闭合电路一部分导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度为B，ab的有效长度为L，ab以速度v匀速切割磁感线，设在Δt时间内导体ab由原来的位置运动到a1b1，如图所示，这时线框面积的变化量为ΔS＝LvΔt 穿过闭合电路磁通量的变化量为ΔΦ＝BΔS＝BLvΔt，E＝＝BLv. 2. 加深理解 ①导体和运动方向所在平面和磁感线平行时，不切割磁感线（没有被切断），E=0 ②当导体平动垂直切割磁感线时，即B、L、v两两垂直时，如下图所示，E＝BLv. ③公式中L指有效切割长度：即导体在与v垂直的方向上的投影长度（等效为两两垂直）． 图甲中的有效切割长度为：L＝cd×sin θ； 图乙中的有效切割长度为：L＝MN； 图丙中的有效切割长度为：沿v1的方向运动时，L＝R；沿v2的方向运动时，L＝R. ④如下图所示，如果长为L的直导线和速