(讲义)第2章 第2节 法拉第电磁感应定律-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册(鲁科版2019)

第2节　法拉第电磁感应定律 1．理解和掌握法拉第电磁感应定律的内容和表达式。 2．能够运用法拉第电磁感应定律与E＝Blv或E＝Blvsin θ计算感应电动势的大小。 3．能通过实验探究“感应电动势与磁通量变化的关系”，分析总结归纳出电磁感应现象的本质。 4．通过法拉第电磁感应定律的应用，体会科学家的不断创造，推动了社会的进步。 知识点一　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，回路断开时，虽然没有感应电流，但感应电动势依然存在。 　电磁感应现象中，产生感应电动势的那部分导体相当于电源，电流由负极流向正极。 1．思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)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。 (×) (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)感应电动势的方向可用右手定则或楞次定律判断。 (√) 知识点二　电磁感应定律 1．磁通量的变化率 (1)定义：单位时间内磁通量的变化量。 (2)意义：表示磁通量变化的快慢。 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的变化率成正比。 (2)公式：E＝k。 ①在国际单位制中，E的单位是伏特(V)，Φ的单位是韦伯(Wb)，t的单位是秒(s)，k＝1，公式简化为E＝。 ②若闭合电路是一个匝数为n的线圈，则E＝n。 (3)标量性：感应电动势是标量，但有方向。其方向规定为从电源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．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＝Blvsin θ。 甲　　　　　　　　　乙 　E＝Blvsin θ中的l应理解为导线切割磁感线的有效长度。 2．思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)穿过闭合回路的磁通量最大时，其感应电动势一定最大。 (×) (2)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。 (×) (3)在匀强磁场中，只要导体棒的运动方向与磁场方向垂直，其电动势即可用E＝Blv求解。 (×) 3．填空 如图所示，在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动，MN中产生的感应电动势为E1；若磁感应强度增大为2B，其他条件不变，MN中产生的感应电动势变为E2。 通过电阻R的电流方向为a→c；E1与E2之比为1∶2。 (1)如图所示，将条形磁铁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？ (2)分别用一根磁铁和两根磁铁以同样速度快速插入，磁通量的变化量ΔΦ相同吗？指针偏转角度相同吗？ 提示：(1)磁通量变化相同，但磁通量变化快慢不同，快速插入比缓慢插入时指针偏转角度大。 (2)用两根磁铁快速插入时磁通量变化量较大，磁通量变化率也较大，指针偏转角度较大。 考点1　对法拉第电磁感应定律的理解和应用 1．理解公式E＝n (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，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Φ­t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或右手定则去判定。 (4)磁通量发生变化的常见三种方式 ①B不变，S变化，则＝B·； ②B变化，S不变，则＝·S； ③B、S变化，则＝。 2．由E＝n可求得平均感应电动势，通过闭合电路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。 【典例1】　如图所示，导线全部为裸导线，半径为r的圆内有垂直于平面的匀强磁场，磁感应强度为B，一根长度大于2r的导线MN以速度v在圆环上无摩擦地自左向右匀速滑动，电路的固定电阻为R。其余电阻忽略不计。试求MN从圆环的左端滑动到右端的过程中电阻R上的电流的平均值及通过的电荷量。 [解析]　由于ΔΦ＝B·ΔS＝B·πr2，完成这一变化所用的时间Δt＝ 故＝＝ 所以电阻R上的电流平均值为＝＝ 通过R的电荷量为q＝·Δt＝。 [答案]　 　 应用E＝n时应注意的三个问题 (1)此公式适用于求平均电动势。 (2)计算电动势大小时，ΔΦ取绝对值，不涉及正负。 (3)用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。 [跟进训练] 1．一矩形线框置于匀强磁场中，