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

第二节 法拉第电磁感应定律 一．法拉第电磁感应定律的理解 1.法拉第电磁感应定律：不管电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就会产生感应电动势。 注意： （1）有感应电动势，不一定有感应电流； （2）有感应电流，则一定有感应电动势。 2.区分回路的电动势与部分导体上的电动势：如下图，回路abcd整体的电动势为零，但cb和 da杆上的电动势不为零。 3.感应电动势分为感生电动势和动生电动势。 （1）感生电动势：磁场随时间变化，导体或回路静止时所产生的电动势。 1）定义式： 2）拓展： 注意： ①磁通量与匝数n无关，但感应电动势E与匝数n有关。 ②利用求得的电动势是整个回路在时间内的平均感应电动势，而不是回路中某段导体的电动势。 ③具有普遍性，无论因什么方法引起的变化都适用，不要求一定是匀强磁场。 （2）动生电动势：磁场恒定，导体或回路运动时所产生的电动势。 1）平动型 ①公式： ②推导： 注意： Ⅰ：式中的是指导体的有效切割长度，即导体垂直于速度方向上的投影长度。 Ⅱ：式中的是指应理解为导体和磁场间的相对速度，当导体不动而磁场运动时，也有电动势产生。 Ⅲ：当B、、三个量的方向相互垂直，即θ = 90°时，感应电动势最大；当任意两个量的方向平行，即θ = 0°时，感应电动势为零。 2）转动型 ①公式：； 式中为金属杆长度，为金属杆a端线速度，为金属杆旋转角速度； ②推导一：利用杆的中点速度作为平均切割速度代入公式计算，即 ③推导二： 3）旋转型 公式： 例1.将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是（ ） A.感应电动势的大小与线圈的匝数无关 B.穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大 C.穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大 D.感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同 例2.如图所示，在匀强磁场中，MN、PQ是两条平行的金属导轨，而ab、cd为串有电压表和电流表的两根金属棒，除两电表外，其余部分电阻不计，当两棒以相同速度向右运动时，以下说法正确的是（ ） A.电压表有示数，电流表无示数 B.电压表无示数，电流表有示数 C.两表均无示数 D.两表均有示数 例2题图 例3题图 例3.（多选）一个面积S=4×10—2m2、匝数n=100的线圈放在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示，则下列判断正确的是（ ） A.在开始的2s内穿过线圈的磁通量变化率大小等于0.08Wb/s B.在开始的2s内穿过线圈的磁通量的变化量等于零 C.在开始的2s内线圈中产生的感应电动势大小等于8V D.在第3s末线圈中的感应电动势等于零 例4.如图所示，某实验小组在操场上做摇绳发电实验，长导线两端分别连在灵敏电流表的两个接线柱上，形成闭合电路。两位同学以每2s约3圈的转速匀速摇动AB段导线。假定被摇动的导线由水平位置1按图示方向第一次运动到竖直位置2的过程中，磁通量的变化量约为10—4Wb，则该过程回路中产生的感应电动势约为（ ） A.2×10—4V B.2.7×10—4V C.3×10—4V D.6×10—4V 例4题图 例5题图 例5.（多选）闭合回路由电阻R与导线组成，其内部磁感应强度B的大小按图乙所示规律变化，方向如图甲所示，则回路中（ ） A.电流方向为顺时针方向 B.电流越来越大 C.磁通量的变化率恒定不变 D.产生的感应电动势越来越大 例6.在竖直向下的匀强磁场中，将一水平放置的金属棒ab以水平初速0抛出，设在整个过程中，棒始终平动且空气阻力不计，则在金属棒运动过程中产生的感应电动势大小变化情况是（ ） A.越来越大 B.越来越小 C.保持不变 D.无法判断 例7.如图所示，两根相距为的平行直导轨ab、cd水平放置，b、d间连有一固定电阻R，导轨电阻可忽略不计。MN为放在ab和cd上的一导体杆，与ab垂直，其电阻也为R。整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于导轨所在平面（指向图中纸面内）。现对MN施力使它沿导轨方向以速度（如图）做匀速运动。令U表示M、N两端