高中物理 第1章 第2节 感应电动势与电磁感应定律讲义（含解析）鲁科版选修3-2-鲁科版高一选修3-2物理教案VIP免费

感应电动势与电磁感应定律1.感应电动势(1)定义：电磁感应现象都伴随着能量的转化，在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。(2)特性：产生感应电动势的那部分导体相当于电源。2．感应电动势与感应电流的关系为什么感应电动势比感应电流更能反映电磁感应的本质？解析：当穿过回路的磁通量发生变化时，回路中一定产生感应电动势，但不一定产生感应电流，只有回路闭合时，才产生感应电流，故感应电动势比感应电流更能反映电磁感应的本质。3．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变化率成正比。(2)表达式：E＝n，n表示线圈的匝数。(3)单位：在国际单位制中，感应电动势E的单位是V。4．导体切割磁感线运动时产生的感应电动势大小(1)导体垂直切割磁感线时，感应电动势大小E＝Blv，其中l是导体长度，v是导体速度，且v与B垂直。(2)导体速度v的方向与磁场的方向成θ角时，感应电动势大小E＝Blvsin_θ。磁通量变化量越大，感应电动势越大吗？解析：不一定。磁通量变化量大，但若所用时间较长，则感应电动势可能就小。物理量ΦΔΦ单位WbWbWb/s公式Φ＝B·SΔΦ＝Φ2－Φ1＝物理意义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表示在某一过程中穿过某一面积的磁通量变化的多少表示穿过某一面积的磁通量变化的快慢注意(1)适用条件：①匀强磁场；②S为与B垂直方向上的有效面积。(2)磁通量是标量，但有正负(1)S、θ不变，B改变。(2)B、θ不变，S改变。(3)B、S不变，θ改变Φt图像中，其斜率表示[典例1]一矩形线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直。先保持线框的面积不变，将磁感应强度在1s时间内均匀地增大到原来的两倍。接着保持增大后的磁感应强度不变，在1s时间内，再将线框的面积均匀地减小到原来的一半。先后两个过程中，线框中感应电动势的比值为()A.B．1C．2D．4[思路探究][解析]由法拉第电磁感应定律(设原来的磁感应强度和面积分别为B0、S0)有E1＝S0＝，E2＝2B0＝2B0＝，故E1＝E2，B正确。[答案]B[总结提能]因引起磁通量变化的方式不同，公式E＝n的应用一般有两种情况：(1)磁感应强度B不变，垂直于磁场的回路面积发生变化，ΔS＝|S2－S1|，此时E＝nB。(2)垂直于磁场的回路面积S不变，磁感应强度发生变化，ΔB＝|B2－B1|，此时E＝nS，其中叫磁感应强度的变化率，等于Bt图像切线的斜率。1．如图所示，一个50匝的线圈的两端与R＝99Ω的电阻相连，置于竖直向下的匀强磁场中，线圈的横截面积S＝20cm2，电阻r＝1Ω，磁感应强度以100T/s的变化率均匀减小。在这一过程中通过电阻R的电流为多大？解析：由法拉第电磁感应定律得线圈中产生的感应电动势为E＝n＝n·S＝10V由闭合电路欧姆定律得感应电流的大小为I＝＝0.1A答案：0.1A1．公式E＝Blv仅适用于导体垂直切割磁感线的情况，此时，B、L、v三者两两垂直。2．E＝Blv通常用来计算瞬时感应电动势的大小。3．式中的l应理解为导线切割磁感线时的有效长度，如果导线不和磁场垂直，l应是导线在垂直磁场方向投影的长度，如果切割磁感线的导线是弯曲的，如图所示，则应取与B和v垂直的等效直线长度，即ab的弦长。甲乙丙4．该式适用于导体上各点的速度相等时，即导体平动。当导体绕一端转动时，E＝Bl2ω。如图所示。[典例2]固定在匀强磁场中的正方形导线框abcd，边长为l，其中ab是一段电阻为R的均匀电阻丝，其余三边均为电阻可忽略的铜线。磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里。现有一段与ab段的材料、粗细、长度均相同的电阻丝PQ架在导线框上，如图所示。若PQ以恒定的速度v从ad滑向bc，当其滑过l的距离时，求通过aP段导线的电流为多大？[思路探究]――→――→[解析]PQ向右滑动，切割磁感线产生感应电动势，相当于电源，外电路由Pa与Pb并联而成，PQ滑过时的等效电路如图所示。PQ切割磁感线产生的电动势大小为E＝Blv外电路总电阻为R外＝＝R电路总电流为I＝＝＝由并联电路的电流关系知，aP段电流大小为IaP＝I＝[答案]2．如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一水平放置的金属棒ab以水平初速度v0抛出，设在整个过程中棒的方向不变且不计空气阻力，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(...