高中物理 4.5 法拉第电磁感应定律学案 新人教版选修3-2-新人教版高二选修3-2物理学案VIP免费

法拉第电磁感应定律[目标定位]1.理解法拉第电磁感应定律的内容、数学表达式.2.会用E＝Blvsinθ和E＝n解决问题．一、法拉第电磁感应定律1．感应电动势在电磁感应现象中产生的电动势，叫感应电动势．产生感应电动势的那一部分导体相当于电源，导体本身的电阻相当于电源内阻．当电路断开时，无感应电流，但有感应电动势．2．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变化率成正比．(2)表达式：E＝(单匝线圈)，E＝n(n匝线圈)．想一想感应电动势的大小与Φ或ΔΦ的大小有没有关系？Φ的大小与n有没有关系？答案E的大小与Φ或ΔΦ的大小没有关系．Φ的大小与n没有关系．二、导体切割磁感线时的感应电动势1．导体垂直于磁场运动，B、l、v两两垂直时，如图1所示，E＝Blv.图12．导体的运动方向与导体本身垂直，但与磁感线方向夹角为θ时，如图2所示，E＝Blvsin_θ.图2三、反电动势1．电动机转动时，线圈中会产生反电动势，它的作用是阻碍线圈的转动，线圈要维持原来的转动就必须向电动机提供电能，电能转化为其他形式能．2．若电动机工作中由于机械阻力过大而停止转动，这时就没有了反电动势，线圈中电流会很大，可能会把电动机烧毁，这时应立即切断电源，进行检查.一、法拉第电磁感应定律的理解1．感应电动势E＝n，E只与成正比，与Φ、ΔΦ的大小无关．12．下列是两种常见的产生感应电动势的情况，其中线圈的匝数为n.(1)线圈面积S不变，磁感应强度B均匀变化：E＝n·S(为B－t图象上某点切线的斜率)(2)磁感应强度B不变，线圈面积S均匀变化：E＝nB·.3．用E＝n所求的一般为平均感应电动势，且所求的感应电动势为整个回路的感应电动势．例1下列几种说法中正确的是()A．线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大B．线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大C．线圈放在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大D．线圈中磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势一定越大解析感应电动势的大小和磁通量的大小、磁通量变化量的大小以及磁场的强弱均无关，它由磁通量的变化率决定，故选D.答案D例2如图3甲所示，一个圆形线圈的匝数n＝1000，线圈面积S＝200cm2，线圈的电阻r＝1Ω，线圈外接一个阻值R＝4Ω的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的磁场中，磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，求：图3(1)前4s内的平均感应电动势的大小以及通过R的电流方向；(2)前5s内的平均感应电动势的大小．解析(1)前4s内磁通量的变化ΔΦ＝Φ2－Φ1＝S(B2－B1)＝200×10－4×(0.4－0.2)Wb＝4×10－3Wb由法拉第电磁感应定律得E＝n＝1000×V＝1V.电流方向自下而上．(2)前5s内磁通量的变化ΔΦ′＝Φ2′－Φ1′＝S(B2′－B1′)＝200×10－4×(0.2－0.2)Wb＝0.由法拉第电磁感应定律E′＝n＝0.答案(1)1V(2)0针对训练1如图4所示，一两端闭合的正方形线圈共有n＝10匝，每边长L＝10cm，所用导线每米长的阻值R0＝2Ω，一个范围较大的匀强磁场与线圈平面垂直，当磁场以0.5T/s均匀增大时，在线圈导线中的电流有多大？2图4答案6.25×10－3A解析根据法拉第电磁感应定律：E＝n＝nL2.线圈的电阻：R＝n·4LR0据闭合电路欧姆定律：I＝＝＝·＝×0.5A＝6.25×10－3A.二、导体切割磁感线时的感应电动势公式E＝Blvsinθ的理解(1)该公式可看成法拉第电磁感应定律的一个推论，通常用来求导体做切割磁感线运动时的感应电动势．若B、l、v两两垂直，则E＝Blv.(2)式中l应理解为导线切割磁感线时的有效长度，即导体在与v垂直方向上的投影长度．如图5甲中，感应电动势E＝Blv＝2Brv≠Bπrv(半圆弧形导线做切割磁感线运动)．在图乙中，感应电动势E＝Blvsinθ≠Blv.图5例3如图6所示，一金属弯杆处在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，已知ab＝bc＝L，当它以速度v向右平动时，a、c两点间的电势差为()图6A．BLvB．BLvsinθC．BLvcosθD．BLv(1＋sinθ)解析导体杆切割磁感线的有效长度为Lsinθ.答案B三、公式E＝n与E＝Blvsinθ的区别1．研究对象不同E＝n研究整个闭合回路，适用于各种电磁感应现象；E＝Blvsinθ研究的是闭合回路的一部分，即做切割磁感线...