2.2法拉第电磁感应定律-【堂堂清】2023-2024学年高二物理同步易混易错（人教版2019选择性必修第二册

第二章 电磁感应 第二节 法拉第电磁感应定律 [核心素养·明目标] 核心素养 学习目标 物理观念 具有与电磁感应定律等相关的比较清晰的相互作用观念和能量观念。 科学思维 能运用电磁感应定律解释生产生活中的电磁感应问题。 科学探究 通过实验探究，理解感应电动势的概念及其与磁通量变化的关系，会推导导体棒做切割磁感线运动时感应电动势的计算式。 科学态度与责任 通过学习电磁感应定律，结合前边学习的电流的磁效应，感悟科学的对称美。 知识点一　法拉第电磁感应定律 如图所示，将条形磁体从同一高度插入线圈的实验中。 (1)快速插入和缓慢插入，磁通量的变化量ΔΦ相同吗？电流计指针偏转角度相同吗？ (2)分别用同种规格的一根磁体和两根磁体以相同速度快速插入，磁通量的变化量ΔΦ相同吗？电流计指针偏转角度相同吗？ (3)感应电动势的大小取决于什么？ 答案提示：(1)相同　不同 (2)不同　不同 (3)取决于的大小。 1.感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势被称为感应电动势。产生感应电动势的那部分导体相当于电源。 2.决定感应电动势大小的因素：电路中的磁通量变化越快，电路中的感应电动势就越大，感应电动势的大小与电路中磁通量变化的快慢有关。 3.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。 (4)感应电动势的方向 ①感应电动势是标量，但有方向。 ②感应电动势的方向规定为从电源的负极经过电源内部指向电源的正极，与电源内部电流方向一致。 ③感应电动势的方向可由楞次定律判断。 知识点二　导线切割磁感线时的感应电动势 如图所示，闭合电路一部分导线ab处于匀强磁场中，磁感应强度为B，ab的长度为l，ab以速度v匀速垂直切割磁感线，试推导ab导线切割磁感线产生的感应电动势的表达式。 答案提示：在Δt内穿过闭合电路磁通量的变化量为ΔΦ＝BΔS＝BlvΔt，则根据法拉第电磁感应定律得E＝＝Blv。 1.导线垂直于磁场方向运动，B、l、v两两垂直时，导线中的感应电动势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，如图所示，导线中的感应电动势E＝Blvsin θ。 易错易混点1.对法拉第电磁感应定律的理解 易错易混点辨析： 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Φ ­t图像中，可用图线的斜率表示 提醒：注意磁通量的变化量和磁通量的变化率的区别。 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。 3.E＝n的三种基本形式 (1)ΔΦ仅由B变化引起，则E＝nS。 (2)ΔΦ仅由S变化引起，则E＝nB。 (3)磁感应强度B和线圈面积S均变化，则E＝n。 说明：注意n匝线圈可视为由n个单匝线圈串联组成，分析问题时不要忽视n的存在。 4.感应电动势E的大小与方向 (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，与Φ的大小及ΔΦ的大小没有必然联系。 (2)感应电动势的方向 ①方向规定：感应电动势是标量，但有方向，其方向规定为从电源的负极经过电源内部指向电源的正极，与电源内部电流方向一致。 ②判断方法：用楞次定律或右手定则判断感应电动势的方向。 5.应用电磁感应定律分析闭合电路的方法 例1.如图所示，面积为0.2 m2的100匝线圈处在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面向里，已知磁感应强度随时间变化的规律为B＝(2＋0.2t)T，定值电阻R1＝6 Ω，线圈电阻R2＝4 Ω，求： (1)回路中的感应电动势； (2)通过R1的电流大小及方向； (3)a、b两点间电压Uab。 解析：(1)由B＝(2＋0.2t)T可知＝0.2 T/s，磁通量变化率为＝S＝0.04 Wb/s。由法拉第电磁感应定律可知回路中的感应电动势为 E＝n＝100×0.04 V＝4 V。 (2)根据闭合电路欧姆定律得通过R1的电流为 I＝＝0.4 A 由楞次定律可得线圈中感应