高中物理 第四章 电磁感应 第4节 法拉第电磁感应定律讲义（含解析）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

第4节法拉第电磁感应定律1．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，与磁通量大小无关。2．导线切割磁感线时，感应电动势的大小为E＝Blvsinθ，其中θ表示v与B之间的夹角。3．电动机线圈中产生的反电动势的作用是阻碍线圈的转动。当电动机停止转动时，反电动势消失，电流会很大，容易烧毁电动机。一、电磁感应定律1．感应电动势(1)在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)在电磁感应现象中，若闭合导体回路中有感应电流，电路就一定有感应电动势；如果电路断开，这时虽然没有感应电流，但感应电动势依然存在。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，感应电动势的单位是伏特。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，如图甲所示，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，如图乙所示，E＝Blvsin_θ。甲乙3．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。如果要使线圈维持原来的转动，电源就要向电动机提供能量，此时，电能转化为其他形式的能。1．自主思考——判一判(1)产生感应电动势，不一定产生感应电流。(√)(2)感应电动势的大小与磁通量大小有关。(×)(3)感应电动势E和磁通量Φ均与线圈匝数有关。(×)(4)如图甲所示，线圈以恒定速度v从图示位置向上离开磁场过程中感应电流逐渐变大。(×)(5)如图乙所示，导体棒平动切割磁感线产生的电动势为Blv。(√)(6)当线圈减速转动时，也存在反电动势。(√)2．合作探究——议一议(1)产生感应电动势的电路一定是闭合的吗？提示：当闭合电路中磁通量发生变化时，会产生感应电动势和感应电流；如果电路不闭合，仍会产生感应电动势，但不会产生感应电流。(2)感应电动势和磁通量都和线圈的匝数成正比吗？提示：感应电动势的大小和线圈匝数成正比，但磁通量和线圈的匝数无关。法拉第电磁感应定律的应用1．磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ及磁通量的变化率的比较磁通量Φ磁通量的变化量ΔΦ磁通量的变化率物理意义某时刻穿过磁场中某个面的磁感线条数在某一过程中穿过某个面的磁通量的变化量穿过某个面的磁通量变化的快慢大小计算Φ＝BS⊥ΔΦ＝＝注意若穿过某个面有方向相反的磁场，则不能直接开始和转过180°时平面都与磁场垂直，但穿既不表示磁通量的大小，也不表示变化的多用Φ＝BS。应考虑相反方向的磁通量或抵消以后所剩余的磁通量过平面的磁通量是不同的，一正一负，ΔΦ＝2BS，而不是零少。在Φt图像中，可用图线的斜率表示2．对公式E＝n的理解(1)感应电动势的大小取决于穿过电路的磁通量的变化率，而与Φ、ΔΦ的大小没有必然关系，与电路的电阻R无关；感应电流的大小与E和回路总电阻R有关。(2)用公式E＝n所求的感应电动势为整个闭合电路的感应电动势，而不是回路中某部分导体两端的电动势。(3)公式E＝n只表示感应电动势的大小，不涉及其正负，计算时ΔΦ应取绝对值，至于感应电流的方向，可以用楞次定律去判定。[典例]如图甲所示，一个圆形线圈匝数n＝1000匝、面积S＝2×10－2m2、电阻r＝1Ω。在线圈外接一阻值为R＝4Ω的电阻。把线圈放入一个匀强磁场中，磁场方向垂直线圈平面向里，磁场的磁感应强度B随时间变化规律如图乙所示。求：(1)0～4s内，回路中的感应电动势；(2)t＝5s时，a、b两点哪点电势高？(3)t＝5s时，电阻R两端的电压U。[思路点拨](1)磁感应强度在0～4s内均匀增大，可由E＝n·S求感应电动势。(2)t＝5s时，磁感应强度正在均匀减小，线圈产生感应电动势，相当于电源。[解析](1)根据法拉第电磁感应定律得，0～4s内，回路中的感应电动势E＝n＝1000×V＝1V。(2)t＝5s时，磁感应强度正在减弱，根据楞次定律，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，即感应电流产生的磁场方向是垂直纸面向里，故a点的电势高。(3)在t＝...