第二章 第二节 法拉第电磁感应定律-【正禾一本通】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修2同步课堂高效讲义教师用书（人教版 ）

第二节 法拉第电磁感应定律　► 对应学生用书P29 课标要求 核心素养 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，知道电路中电流的作用。 2．科学思维： (1)能正确理解法拉第电磁感应定律的意义，并会运用它进行有关计算。 (2)能推导公式E＝Blv，并理解E＝Blv和E＝n的区别与联系。 3．科学态度与责任：能够运用电磁感应规律解决生产、生活中的实际问题。 　高效导学第一步　预习新知，落实必备知识 　　　　　　　　　　　　　　　　 一、电磁感应定律 1．感应电动势 (1)在电磁感应现象中产生的电动势叫作感应电动势，产生感应电动势的那部分导体就相当于电源。 (2)在电磁感应现象中，若闭合导体回路中有感应电流，电路就一定有感应电动势；如果电路断开，这时虽然没有感应电流，但感应电动势依然存在。 2．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。 3．法拉第电磁感应定律 (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。 二、导线切割磁感线时的感应电动势 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θ时，如图乙所示，E＝Blv__sin__θ。 【概念辨析·试身手】 (1)线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势越大。(√) (2)感应电动势的方向可用右手定则或楞次定律判断。(√) (3)穿过闭合回路的磁通量最大时，其感应电动势一定最大。(×) (4)导体棒在磁场中运动速度越大，产生的感应电动势一定越大。(×) (5)穿过某闭合线圈的磁通量的变化量越大，产生的感应电动势就越大。(×) 　高效导学第二步　课堂探究，培优关键能力 要点一 | 法拉第电磁感应定律的理解及应用 　　　　　　　　　　　　　　　　 【要点培优】 1．公式E＝n的理解 (1)感应电动势E的大小取决于穿过电路的磁通量的变化率，而与Φ的大小、ΔΦ的大小没有必然的关系，也与电路的电阻R无关；感应电流的大小与感应电动势E和回路总电阻R有关。 (2)磁通量的变化率，是Φ ­t图像上某点切线的斜率，可反映单匝线圈感应电动势的大小和方向。 (3)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。感应电流的方向可以用楞次定律去判定。 (4)磁通量发生变化有三种方式 ①B不变，S变化，则＝B·； ②B改变，S不变，则＝·S； ③B、S都变化，则＝。 2．电荷量的计算 由E＝n可求得平均感应电动势，通过闭合电路的欧姆定律可求得电路中的平均电流I＝＝，通过电路中导体横截面的电荷量Q＝IΔt＝n。 3．注意：对于磁通量的变化量和磁通量的变化率来说，穿过一匝线圈和穿过n匝线圈是一样的，而感应电动势则不一样，感应电动势与匝数成正比。 [思考·探究] 如图所示的是探究电磁感应的装置。 探究：将条形磁铁快速插入和缓慢插入时现象有什么不同？ 提示：快速插入时，电流表指针偏转角度较大，感应电流较大。 【应用培优】 [例1] 如图甲所示，轻质细线吊着一质量m＝3.1 kg，半径R＝0.5 m，匝数n＝100匝的圆形线圈，其总电阻r＝3.14 Ω，在圆形线圈的圆心位置以下区域分布着垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B的大小随时间t的变化关系如图乙所示。重力加速度g取10 m/s2，π取3.14。求： (1)0～4 s内P、Q哪一点电势高； (2)0～4 s内通过线圈的电流； (3)第5 s末细线对圆形线圈的拉力大小。 解析：(1)0～4 s内磁通量向外增加，由楞次定律和安培定则可知P点电势高。 (2)0～4 s内由法拉第电磁感应定律得产生的感应电动势E1＝n＝nS＝100×××3.14×0.52 V≈2 V， 由闭合电路的欧姆定律得线圈中的感应电流大小I1＝＝ A＝0.625 A。 (3)4～6 s由法拉第电磁感应定律得E2＝n＝n，由闭合电路的欧姆定律得，线圈中的感应电流大小I2＝，解得I2＝2.5 A，由乙图可知，第5 s末的磁感应强度B＝0.2 T，第5 s末的安培力FA＝nI2B·，解得FA＝50 N，第5 s末细线对圆形线圈的拉力FT＝mg＋FA，代入数据解得FT＝81 N。 答案：(1)P　(2)0.625 A　(3)81 N [训练]1.如图甲所示的螺线管，匝数n＝1 500匝，横截面积S＝20 cm2，方向向右穿过螺线管的匀强磁场的磁感应强度按图乙所示规律变化。 (1)2 s内穿过线圈的磁通量的变化量是多少？ (2)