2.2法拉第电磁感应定律 导学案 -2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

2.2 法拉第电磁感应定律（第1课时） 【学习目标】 1.通过实验、分析推理得出法拉第电磁感应定律的过程，体会用变化率定义物理量的方法。 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。 【问题导入】 穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合导体回路中就有感应电流。通过如图所示的实验，探究说明：感应电流的大小跟哪些因素有关呢？ 【合作探究】 任务一、法拉第电磁感应定律 1．感应电动势：在 现象中产生的电动势。 2．感应电动势与感应电流的关系 (1)产生感应电动势的那部分导体就相当于 。 (2)电路中有感应电流，就 （ 填“一定”或“不一定”）有感应电动势。 (3)如果电路没有闭合，这时虽然没有感应 ， 依然可能存在。 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 成正比。 （2）表达式：E＝ (单匝线圈)；E＝ (n匝线圈)。 （3）在国际单位制中，E的单位是 ，Φ的单位是 ，t的单位是 ，k＝1，公式简化为E＝ 。 温馨提示：(1)正确区别、、，其中为磁通量变化率。(2)有感应电动势，不一定有感应电流。　　 任务二、法拉第电磁感应定律的理解及其应用 问题1.(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？ 例1、关于感应电动势的大小，下列说法中正确的是 (　　) A．穿过线圈的磁通量Φ最大时，所产生的感应电动势就一定最大 B．穿过线圈的磁通量的变化量ΔΦ增大时，所产生的感应电动势也增大 C．穿过线圈的磁通量Φ等于0，所产生的感应电动势就一定为0 D．穿过线圈的磁通量的变化率越大，所产生的感应电动势就越大 例2、单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场．若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示，则下列说法不正确的是（ ）A 0 t/s φ/×10－3Wb 1 2 0.01 B D A. 线圈中0时刻感应电动势最大 B. 线圈中D时刻感应电动势为零 C. 线圈中D时刻感应电动势最大 D. 线圈中0至D时间内平均感应电动势为0.4V 例3、一个匝数为100、面积为10cm2、电阻为 10Ω的线圈垂直磁场放置，把一个电阻为40Ω的电阻连接在线圈两端，在0. 5s内穿过线圈的磁场从9T减小到1T。求：B （1）线圈中的感应电动势； （2）通过电阻的电流； （3）线圈两端的电压。 例4.如图甲所示，一个圆形线圈匝数n＝1 000匝，面积S＝2×10－2 m2，电阻r＝1 Ω，在线圈外接一阻值为R＝4 Ω的电阻。把线圈放入一个匀强磁场中，磁场方向垂直线圈平面向里，磁场的磁感应强度B随时间变化规律如图乙所示。求： (1)0～4 s内，回路中的感应电动势； (2)t＝5 s时，电阻两端的电压U。 总结：对感应电动势的理解 (1)感应电动势的大小由穿过电路的磁通量的变化率和线圈的匝数n共同决定，而与磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ没有必然联系，与电路的电阻R无关． (2)磁通量的变化常由B的变化或S的变化引起． ①当ΔΦ仅由B的变化引起时，E＝nS ②当ΔΦ仅由S的变化引起时，E＝nB (3)E＝n计算的是Δt时间内的平均感应电动势，其中n为线圈匝数，ΔΦ取绝对值．当Δt→0时，E＝n的值才等于瞬时感应电动势． 2．在Φ－t图像中，磁通量的变化率是图像上某点切线的斜率． 法拉第电磁感应定律（第2课时） 【学习目标】　1.能够运用E＝Blv或E＝Blvsinθ计算导体切割磁感线时产生的感应电动势. 2.了解动生电动势的概念，知道导线切割磁感线，通过克服安培力做功把其他形式的能转化为电能． 3、知道导体转动切割磁感线产生的电动势 【学习任务一】导线切割磁感线时的感应电动势 （1）、垂直切割（如图所示） Δt时间内闭合电路的磁通量的变化量：ΔΦ＝ ＝ 根据法拉第电磁感应定律，E＝ ，由此求得感应电动势：E＝ 。 （2）、不垂直切割：如果导线的运动方向与导线本身是垂直的，但与磁感线方向有一个夹角θ(如图)。速度v可以分解为两个分量：垂直于磁感线的分量v1＝ 和平行于磁感线的分量v2＝ ，只有v1切割磁感线，产生的电动势为E＝Blv1＝ 。 （3）、导体棒切割磁感线产生感