高中物理 第四章 电磁感应 4 法拉第电磁感应定律教案 新人教版选修3-2-新人教版高二选修3-2物理教案VIP免费

4法拉第电磁感应定律[学科素养与目标要求]物理观念：1.知道感应电动势和反电动势的概念.2.理解和掌握法拉第电磁感应定律.科学思维：1.通过比较区分Φ、ΔΦ和.2.运用法拉第电磁感应定律推导出导线切割磁感线的电动势公式.3.在进行感应电动势的计算时培养综合分析能力.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(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＝＝APR＝I2R＝2×4W＝0.16W(2)由题图乙知，4～6s内的＝－0.1T/s，则第5s末的磁感应强度B2′＝0.2T，前5s内磁通量的变化量ΔΦ′＝Φ2′－Φ1＝S(B2′－B1)＝200×10－4×(0.2－0.2)Wb＝0由法拉第电...