第二章 第二节 法拉第电磁感应定律（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册（粤教版2019）

第二节　法拉第电磁感应定律 课程内容要求 核心素养提炼 通过实验，理解法拉第电磁感应定律 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，分析问题，获得结论． 3．科学探究：会应用法拉第电磁感应定律推导公式E＝BLv.利用公式进行有关计算 [对应学生用书P36] 1．问题的提出 (1)现象：在向线圈中插入条形磁体的实验中，磁体的磁场越强、插入的速度越快，电流表指针偏角越大，即产生的感应电流越大． (2)分析：在回路电阻一定时，感应电流的大小可能与磁通量变化的快慢有关． 2．实验探究 (1)实验方法 实验装置如图所示，线圈的两端与电压表相连．将强磁体从长玻璃管上端由静止下落，穿过线圈．分别使线圈距离上管口20 cm、30 cm、40 cm和50 cm，记录电压表的示数以及发生的现象．分别改变线圈的匝数、磁体的强度，重复上面的实验，得出定性的结论． (2)实验结论 线圈距上管口距离越大，强磁体穿过线圈的速度越大，引起的磁通量变化越快，电压表指针偏角越大，即线圈两端的电压越大；线圈匝数越多、磁体越强，线圈两端的电压越大． 1．感应电动势 (1)产生条件：穿过电路的磁通量发生变化，与电路是否闭合无关． (2)产生感应电动势的那部分导体相当于电源． 2．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变化率成正比． (2)大小：E＝(单匝线圈)；E＝n(n匝线圈). [判断] (1)闭合电路中的磁通量变化量越大，感应电动势越大．(×) (2)穿过闭合电路的磁通量变化越快，闭合电路中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．(√) 1．垂直切割 B、L、v两两垂直时，如图甲所示，E＝BLv． 2．不垂直切割 导线的运动方向与导线本身垂直，与磁感线方向夹角为θ时，如图乙所示，则E＝BLv1＝BLv_sin_θ． [思考] 导体棒运动速度越大，产生的感应电动势越大吗？ 提示　导体棒切割磁感线时，产生的感应电动势的大小与垂直磁感线的速度有关，而速度大，垂直磁感线方向的速度不一定大，所以导体棒运动速度越大，产生的感应电动势不一定越大． [对应学生用书P38] 探究点一　法拉第电磁感应定律的理解和应用 如图甲中导线运动得越快，产生的感应电流越大，图乙中磁铁插入的速度越快，感应电流越大，说明了什么？ 提示　感应电动势与磁通量的变化率有关． 1．磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ及磁通量的变化率的比较 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 当B、S互相垂 直时，大小计算 Φ＝BS⊥ 注意 若穿过某个面有方向相反的磁场，则不能直接用Φ＝BS.应考虑相反方向的磁通量或抵消以后所剩余的磁通量 开始和转过180°时平面都与磁场垂直，但穿过平面的磁通量是不同的，一正一负，ΔΦ＝2BS，而不是零 既不表示磁通量的大小，也不表示变化的多少．在Φ­t图像中，可用图线的斜率表示 2．公式E＝n的理解 感应电动势的大小由磁通量变化的快慢，即磁通量变化率决定，与磁通量Φ、磁通量变化量ΔΦ无关． 在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环．规定导体环中电流的正方向如图甲所示，磁场方向竖直向上为正．当磁感应强度B随时间t按图乙变化时，下列能正确表示导体环中感应电流随时间变化情况的是(　　) B　[根据法拉第电磁感应定律有：E＝n＝nS，因此在面积、匝数不变的情况下，感应电动势与磁场的变化率成正比，即与B­t图像中的斜率成正比，由图像可知：0～2 s，斜率不变，故形成的感应电流不变，根据楞次定律可知感应电流方向顺时针即为正值，而2～4 s斜率不变，电流方向为逆时针，即为负值，整个过程中的斜率大小不变，所以感应电流大小不变，故A、C、D错误，B正确．] [规律方法]　应用E＝n求解的三种思路 (1)磁感应强度B不变，垂直于磁场的回路面积S发生变化，则E＝nB. (2)垂直于磁场的回路面积S不变，磁感应强度B发生变化，则E＝nS. (3)磁感应强度B、垂直于磁场的回路面积S均发生变化，则E＝n. [训练1]　如图所示，面积为S、匝数为N的矩形线圈固定在绝缘的水平面上，线圈的一半面积处于竖直向下的匀强磁场中．磁场的磁感应强度随时间均匀变化，其变化率为K.已知某时刻磁感应强度为B0，穿过线圈的磁通量为Φ，产生的感应电动势为E，则(　　) A．Φ＝B0S　　　　　　　 B．Φ＝NB0