高中物理 第四章 电磁感应现象 4 法拉第电磁感应定律讲义 新人教版选修3-2-新人教版高三选修3-2物理教案VIP免费

4法拉第电磁感应定律知识内容选考要求课时要求法拉第电磁感应定律d1.理解磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量，能区别磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率.2.理解法拉第电磁感应定律，并能应用解决简单的实际问题.3.能够应用E＝Blv计算导体垂直切割磁感线时的感应电动势.4.了解反电动势的概念，知道电动机由于机械故障停转时烧毁的原因.一、电磁感应定律1.感应电动势电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势，产生感应电动势的那部分导体相当于电源.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)公式：E＝.若闭合电路是一个匝数为n的线圈，则E＝n.(3)在国际单位制中，磁通量的单位是韦伯(Wb)，感应电动势的单位是伏特(V).二、导线切割磁感线时的感应电动势反电动势1.导线垂直于磁场运动，B、l、v两两垂直时，如图1所示，E＝Blv.2.导线的运动方向与导线本身垂直，但与磁感线方向夹角为θ时，如图2所示，E＝Blvsinθ.图1图23.反电动势(1)定义：电动机转动时，由于切割磁感线，线圈中产生的削弱电源电动势作用的感应电动势.(2)作用：反电动势的作用是阻碍线圈的转动.1.判断下列说法的正误.(1)在电磁感应现象中，有感应电流，就一定有感应电动势；反之，有感应电动势，就一定有感应电流.(×)(2)线圈中磁通量的变化量ΔΦ越大，线圈中产生的感应电动势一定越大.(×)(3)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.(×)(4)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.(√)2.图3甲、乙中，金属导体中产生的感应电动势分别为E甲＝，E乙＝.图3答案BlvBlvsinθ一、对电磁感应定律的理解如图所示，将条形磁铁从同一高度插入线圈的实验中.(1)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？(3)指针偏转角度取决于什么？答案(1)磁通量变化相同，但磁通量变化的快慢不同，快速插入比缓慢插入时指针偏转角度大.(2)用两根磁铁快速插入时磁通量变化量较大，磁通量变化率也较大，指针偏转角度较大.(3)指针偏转角度大小取决于的大小.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的大小没有必然联系，和电路的电阻R无关.2.当ΔΦ仅由B的变化引起时，则E＝n；当ΔΦ仅由S的变化引起时，则E＝n；当ΔΦ由B、S的变化同时引起时，则E＝n≠n.3.在Φ－t图象中，图象上某点切线的斜率表示磁通量的变化率；在B－t图象中，某点切线的斜率表示磁感应强度的变化率.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0D.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答案D解析根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，与磁通量Φ及磁通量的变化量ΔΦ没有必然联系.当磁通量Φ很大时，感应电动势可能很小，甚至为0.当磁通量Φ等于0时，其变化率可能很大，产生的感应电动势也可能很大，而ΔΦ增大时，可能减小.如图所示，t1时刻，Φ最大，但E＝0；0～t1时间内ΔΦ增大，但减小，E减小；t2时刻，Φ＝0，但最大，E最大.故D正确.例2如图4甲所示，一个圆形线圈的匝数n＝1000匝，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于线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，求：图4(1)前4s内的感应电动势的大小及电阻R上消耗的功率；(2)前5s内的平均感应电动势.答案(1)1V0.16W(2)0解析(1)前4s内磁通量的变化量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.I＝＝A，PR＝I2R＝()2×4W＝0.16W(2)由题图乙知，4～6s内的＝－0.2T/s，则第5s末的磁感应强度B2′＝0.2T，前5s内磁通量的变化量...