2018版 第3章 第2節(jié) 法拉第電磁感應(yīng)定律

第頁(yè)二、法拉第電磁感應(yīng)定律學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)脈絡(luò)1．知道什么是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．2．掌握磁通量、磁通量變化量和磁通量變化率的區(qū)別．(難點(diǎn))3．理解法拉第電磁感應(yīng)定律．(重點(diǎn))4．學(xué)會(huì)用法拉第電磁感應(yīng)定律分析與解決一些簡(jiǎn)單的問(wèn)題．(重點(diǎn)、難點(diǎn))感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)eq\o([先填空])1．概念在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源．2．產(chǎn)生條件只要穿過(guò)回路的磁通量發(fā)生改變，在回路中就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．3．探究影響感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的因素實(shí)驗(yàn)1：部分電路的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，如圖3-2-1所示，改變導(dǎo)體AB的切割速度，觀察電流計(jì)示數(shù)大?。畧D3-2-1現(xiàn)象分析：導(dǎo)體AB切割速度越快，電流計(jì)示數(shù)越大，說(shuō)明感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大；切割速度越慢，電流計(jì)示數(shù)越小，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越?。畬?shí)驗(yàn)2：磁鐵在線圈中運(yùn)動(dòng)，如圖3-2-2所示，以不同的速度將條形磁鐵插入或拔出線圈時(shí)，比較電流計(jì)示數(shù)大?。畧D3-2-2現(xiàn)象分析：磁鐵插入或拔出的速度越快，電流計(jì)的示數(shù)越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大；反之，速度越慢，電流計(jì)的示數(shù)越小，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越?。覀儚拇磐康淖兓瘉?lái)看，上面實(shí)驗(yàn)由于磁通量都發(fā)生變化，均發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象．從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析可知：無(wú)論以何種方式改變磁通量，只要磁通量變化得越快，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大，即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的變化快慢有關(guān)．4．磁通量的變化率磁通量變化量跟發(fā)生這個(gè)變化所用時(shí)間的比值．eq\o([再判斷])1．電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．(√)2．只要穿過(guò)回路的磁通量發(fā)生改變，回路中就有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生．(√)3．線圈放在磁場(chǎng)越強(qiáng)的位置，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大．(×)eq\o([后思考])1．回路中有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)時(shí)一定有感應(yīng)電流嗎？【提示】不一定．回路閉合，有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定就有感應(yīng)電流；回路斷開(kāi)，有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)時(shí)沒(méi)有感應(yīng)電流．2．磁通量越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大嗎？【提示】不一定．由實(shí)驗(yàn)可知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的變化快慢有關(guān)．與磁通量大小無(wú)關(guān)．Φ、ΔΦ、eq\f(ΔΦ,Δt)的區(qū)別物理量磁通量Φ磁通量變化量ΔΦ磁通量變化率eq\f(ΔΦ,Δt)單位WbWbWb/s或V物理意義某時(shí)刻穿過(guò)某個(gè)面的磁感線條數(shù)穿過(guò)某個(gè)面的磁通量的變化量穿過(guò)某個(gè)面的磁通量變化的快慢大小計(jì)算Φ＝BS⊥，S⊥為在垂直B方向上S的投影面積ΔΦ＝|Φ2－Φ1|ΔΦ＝B·ΔS⊥ΔΦ＝ΔB·S⊥eq\f(ΔΦ,Δt)＝B·eq\f(ΔS⊥,Δt)或eq\f(ΔΦ,Δt)＝S⊥·eq\f(ΔB,Δt)1．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的條件是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：46852053】A．導(dǎo)體必須做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)B．導(dǎo)體回路必須閉合，且回路所包圍面積內(nèi)的磁通量發(fā)生變化C．無(wú)論導(dǎo)體回路是否閉合，只要它包圍面積內(nèi)的磁通量發(fā)生變化D．導(dǎo)體回路不閉合【解析】產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的條件是回路中的磁通量發(fā)生變化，與回路閉合與否無(wú)關(guān)，故C選項(xiàng)正確，B、D選項(xiàng)錯(cuò)誤；磁通量變化的方式很多，不一定是導(dǎo)體切割磁感線，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤．【答案】C2．一矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中向右做加速運(yùn)動(dòng)，如圖3-2-3所示，下列說(shuō)法中正確的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：46852054】圖3-2-3A．線圈中無(wú)感應(yīng)電流，有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)B．線圈中有感應(yīng)電流，也有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)C．線圈中無(wú)感應(yīng)電流，無(wú)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)D．無(wú)法確定【解析】由于磁通量不變，則無(wú)感應(yīng)電流、無(wú)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．【答案】C3．如圖3-2-4所示，電流表與螺線管組成閉合電路．以下關(guān)于電流表指針偏轉(zhuǎn)情況的陳述中正確的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：46852055】圖3-2-4A．磁鐵快速插入螺線管時(shí)比慢速插入螺線管時(shí)電流表指針偏轉(zhuǎn)大B．磁鐵快速插入螺線管和慢速插入螺線管，磁通量變化相同，故電流表指針偏轉(zhuǎn)相同C．磁鐵放在螺線管中不動(dòng)時(shí)螺線管中的磁通量最大，所以電流表指針偏轉(zhuǎn)最大D．將磁鐵從螺線管中拉出時(shí)，磁通量減少，所以電流表指針偏轉(zhuǎn)一定減小【解析】電流表的指針的偏轉(zhuǎn)角度是由螺線管產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小決定，而感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小取決于磁通量的變化率，所以選項(xiàng)A正確．【答案】A感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小只取決于比值eq\f(ΔΦ,Δt)，與Φ、ΔΦ均無(wú)關(guān).法拉第電磁感應(yīng)定律eq\o([先填空])1．內(nèi)容：電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過(guò)這一電路的磁通量的變化率成正比．2．公式：E＝eq\f(ΔΦ,Δt)，若為n匝線圈，則產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為E＝neq\f(ΔΦ,Δt).3．在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生了感應(yīng)電流，一定有其他能向電能轉(zhuǎn)化，在轉(zhuǎn)化的過(guò)程中遵守能量守恒定律．eq\o([再判斷])1．線圈中磁通量的變化量越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大．(×)2．線圈中磁通量變化越快，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大．(√)3．線圈中磁通量變化率越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大．(×)eq\o([后思考])1．閉合線圈中部分導(dǎo)線以不同速度切割磁感線，觀察到電流表指針偏轉(zhuǎn)角度有何不同？【提示】速度越大，電流表指針偏轉(zhuǎn)角度越大，即產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大．2．電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生了電能，是否遵守能量守恒定律？【提示】電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生了電流，一定有其他能向電能轉(zhuǎn)化，在轉(zhuǎn)化過(guò)程中遵守能量守恒定律．1．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與磁通量的變化率eq\f(ΔΦ,Δt)成正比，而不能理解為與磁通量Φ或磁通量的變化量ΔΦ成正比．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與磁通量Φ、磁通量的變化量ΔΦ的大小沒(méi)有必然的聯(lián)系．2．(1)對(duì)公式E＝neq\f(ΔΦ,Δt)的認(rèn)識(shí)①適用于回路中磁通量發(fā)生變化產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算，回路可以閉合，也可以不閉合．②感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是整個(gè)電路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．(2)導(dǎo)體切割磁感線的電動(dòng)勢(shì)：在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，長(zhǎng)度為L(zhǎng)的導(dǎo)體以速度v沿垂直導(dǎo)體的方向在與磁場(chǎng)垂直的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝BLv.3．產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的條件：產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的條件與產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件不同，不論電路是否閉合，只要穿過(guò)回路的磁通量發(fā)生變化，回路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；而產(chǎn)生感應(yīng)電流，還需要電路是閉合的．例如導(dǎo)體在磁場(chǎng)中切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．4．如圖3-2-5所示，將一條形磁鐵插入某一閉合線圈，第一次用0.05s，第二次用0.1s．設(shè)插入方式相同，試求：圖3-2-5(1)兩次線圈中平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比；(2)兩次線圈中平均電流之比；(3)兩次通過(guò)線圈的電荷量之比.【導(dǎo)學(xué)號(hào)：46852056】【解析】(1)由法拉第電磁感應(yīng)定律得eq\f(\x\to(E1),\x\to(E2))＝eq\f(ΔΦ,Δt1)·eq\f(Δt2,ΔΦ)＝eq\f(Δt2,Δt1)＝eq\f(2,1).(2)利用歐姆定律可得eq\f(\x\to(I1),\x\to(I2))＝eq\f(\x\to(E1),R)·eq\f(R,\x\to(E2))＝eq\f(\x\to(E1),\x\to(E2))＝eq\f(2,1).(3)由q＝eq\x\to(I)t得eq\f(q1,q2)＝eq\f(\x\to(I1)Δt1,\x\to(I2)Δt2)＝eq\f(1,1).【答案】(1)2∶1(2)2∶1(3)1∶15．如圖3-2-6所示，導(dǎo)體棒ab在間距為L(zhǎng)的兩導(dǎo)軌上以速度v垂直磁感線運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.試分析導(dǎo)體棒ab運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為多大．【導(dǎo)學(xué)號(hào)：46852057】圖3