(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(粤教版2019)

第二节　法拉第电磁感应定律 1．知道什么是感应电动势。知道产生感应电动势的导体相当于电源。 2．理解和掌握法拉第电磁感应定律的内容和表达式。 3．能够运用法拉第电磁感应定律定量计算感应电动势的大小。 4．能够运用E＝BLv或E＝BLv sin θ计算导体切割磁感线时的感应电动势。 知识点一　影响感应电动势大小的因素 1．猜想依据 感应电流的产生条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化。 2．实验方法 通过改变所用条形磁铁的个数，改变螺线管中磁通量的变化量ΔΦ。 通过改变条形磁铁插入或拔出螺线管的快慢，改变螺线管中磁通量变化所用的时间Δt。 3．实验表明：感应电动势的大小跟磁通量变化的快慢，即磁通量的变化率有关，用表示。 知识点二　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＝n，n为线圈匝数，ΔΦ是磁通量的变化量。 3．单位 在国际单位制中，ΔΦ的单位是韦伯，Δt的单位是秒，E的单位是伏特。 知识点三　导体棒切割磁感线时的感应电动势 1．磁场方向、导体棒与导体棒的运动方向三者两两相互垂直时，E＝BLv。 2．如图所示，导体棒与磁场方向垂直，导体棒的运动方向与导体棒本身垂直，但与磁场方向夹角为θ时，E＝BLv sin θ。 3．单位关系 1 V＝1 T·1 m·1 m/s。 1．思考判断(正确的画“√”，错误的画“×”) (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。 (√) (4)穿过闭合回路的磁通量最大时，其感应电动势一定最大。 (×) (5)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。 (×) (6)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。 (×) 2．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的电流方向及E1与E2之比分别为(　　) A．c→a，2∶1　　　　　 B．a→c，2∶1 C．a→c，1∶2　 D．c→a，1∶2 C　[由右手定则判断可得，电阻R上的电流方向为a→c，由E＝BLv知E1＝BLv，E2＝2BLv，则E1∶E2＝1∶2，故选项C正确。] 3．下列各图中，相同的条形磁铁穿过相同的线圈时，线圈中产生的感应电动势最大的是(　　) A　　　　B　　　　C　　　　D D　[感应电动势的大小为E＝n＝n，根据题设条件，相同的磁铁运动速度越大，穿过线圈所用时间越小，磁通量变化率就越大，产生的感应电动势就越大，故A项中线圈产生的感应电动势比B项中线圈产生的感应电动势大，C项线圈中磁通量一直为零，磁通量变化率为零，D项中线圈的磁通量变化率是A项中线圈的两倍，所以D项中线圈产生的感应电动势最大。] (1)如图所示，在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？ 提示：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)如图所示的装置，由一块安装在列车车头底部的强磁铁和埋设在轨道下面的一组线圈及电学测量仪器组成(记录测量仪器未画出)。当列车经过线圈上方时，由于穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中就会产生感应电动势。请思考： 如果已知强磁铁的磁感应强度B、线圈垂直列车运行方向的长度L、感应电动势E，能否测出列车的运行速度呢？ 提示：由E＝BLv可以测出列车的运行速度。 　对法拉第电磁感应定律的理解和应用 1．Φ、ΔΦ、的比较 物理量 单位 物理意义 计算公式 磁通量Φ Wb 表示某时刻或某位置时穿过某一面积的磁感线条数的多少 Φ＝B·S⊥ 磁通量的变化量ΔΦ Wb 表示在某一过程中穿过某一面积的磁通量变化的多少 ΔΦ＝Φ2－Φ1 磁通量 的变化率 Wb/s 表示穿过某一面积的磁通量变化的快慢 ＝ 2．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)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