第二章 第2节 法拉第电磁感应定律-【高考领航】2023-2024学年高中物理选择性必修第二册同步核心辅导与测评（教科版）

第2节　法拉第电磁感应定律 新课程目标 核心素养 1.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。 2.能够运用E＝BLv或E＝BLvsin α计算导体切割磁感线时产生的感应电动势。 3.理解导体切割磁感线运动时通过克服安培力做功把其他形式的能转化为电能。 1.物理观念：了解感应电动势的概念，会判断等效电源，判断感应电动势的方向，解决实际问题。 2.科学思维：能在问题情境中区分磁通量、磁通量的变化、磁通量的变化率，会应用法拉第电磁感应定律E＝n及推导公式E＝BLv进行有关计算。 3.科学探究：通过实验找出影响感应电流大小的因素 　感应电动势 1．由电磁感应产生的电动势叫作感应电动势。 2．在电磁感应现象中，闭合回路中的感应电流也由感应电动势和回路的电阻决定。如果回路没有闭合，只要穿过回路的磁通量发生变化，虽然没有感应电流产生，但感应电动势依然存在。 　电磁感应定律 1．在实验中，快速改变穿过线圈的磁通量时，电流表指针偏转角度大，说明感应电流大；缓慢改变线圈的磁通量时，电流表指针偏转角度小，说明感应电流小。也就是说感应电动势的大小与磁通量的变化快慢有关。 2．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n匝线圈，则E＝n。 (3)在国际单位制中，感应电动势的单位是伏，磁通量的单位是韦伯，时间的单位是秒。 　导线切割磁感线的感应电动势 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α时，如图乙所示，E＝BLvsin_α。 　 甲　　　　　　　　　乙 [课前小练] 思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)在电磁感应现象中，有感应电动势，就一定有感应电流。(×) (2)穿过某电路的磁通量变化量越大，产生的感应电动势就越大。(×) (3)闭合电路置于磁场中，当磁感应强度很大时，感应电动势可能为零；当磁感应强度为零时，感应电动势可能很大。(√) (4)线圈中磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势就越大。(√) (5)导体棒在磁场中切割磁感线，就一定会产生感应电动势。(√) 　对法拉第电磁感应定律的理解和应用 [思考探究] 如图所示，在将条形磁体从同一高度插入线圈的实验中： 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？ 提示：磁通量变化相同，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。 [思维深化] 1．Φ、ΔΦ和的比较 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＝ ＝ 注意 当有相反方向的磁感线穿过时，应考虑相互抵消 计算时注意磁通量的正、负值 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)感应电动势的大小取决于穿过电路的磁通量的变化率，而与Φ、ΔΦ的大小没有必然关系，与电路的电阻R无关；感应电流的大小与E和回路总电阻R有关。 (2)用公式E＝n所求的感应电动势为整个闭合电路的感应电动势，而不是回路中某部分导体两端的电动势。 (3)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，至于感应电流的方向，可用楞次定律判定。 提醒：(1)Φ、ΔΦ、均与线圈匝数无关。 (2)Φ、ΔΦ、三者的大小之间没有直接关系，Φ很大，ΔΦ、可能很小，也可能很大；Φ＝0，可能不为零。 　如图甲所示，一个圆形线圈匝数n＝1 000匝、面积S＝2×10-2 m2、电阻r＝1 Ω。在线圈外接一阻值为R＝4 Ω的电阻。把线圈放入一个匀强磁场中，磁场方向垂直线圈平面向里，磁场的磁感应强度B随时间变化规律如图乙所示。求： 甲　　　　　　　　　　乙 (1)0～4 s内，回路中的感应电动势； (2)t＝5 s时，a、b两点哪点电势高； (3)t＝5 s时，电阻R两端的电压U。 解析：(1)根据法拉第电磁感应定律得，0～4 s内，回路中的感应电动势 E＝n＝1000× V＝1 V。 (2)t＝5 s时，磁感应强度正在减弱，根据楞次定律，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，即感应电流产生的磁场方向垂直纸面向里，故a点的电势高。 (3)在t＝5 s时，线圈的感应电动势为 E′＝n＝1000× V＝4 V 根据闭合电路欧姆定律得电路中的电流为 I＝＝ A＝0.8 A 故电阻R两端的电压U＝IR＝0.8×4 V＝3.2 V。 答案：(1)1 V　(2)a点的电势高　(3)3.2 V [针对训练] 1．(多选)单匝