4T-法拉第电磁感应定律C-自感涡流T-能力提升

中国教育培训领军品牌环球雅思学科教师辅导教案学员编号:年级：高三课时数：3学员姓名：辅导科目：物理学科教师：授课类型T-法拉第电磁感应定律C-自感、涡流T-能力提升星级★★★★★★★★★教学目的1、会计算感应电动势；2、掌握自感。涡流现象。授课日期及时段2014年月日10：10——12：10教学内容感应电流、感应电动势产生的条件我们已学过，那么确切的感应电动势的多少？一、要点提纲：1、法拉第电磁感应定律.（1）内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量变化率成正比。（2）公式：tE（单匝线圈）或tnE（n匝线圈）.对表达式的理解：①E∝ttkE。对于公式tkE，k为比例常数，当E、ΔΦ、Δt均取国际单位时，k=1，所以有tE。若线圈有n匝，且穿过每匝线圈的磁通量变化率相同，则相当于n个相同的电动势t串联，Ⅱ.同步讲解Ⅰ.课堂导入中国教育培训领军品牌（本式是确定感应电动势的普遍规律，适用于所有电路，此时电路不一定闭合）.②在tnE中（这里的ΔΦ取绝对值，所以此公式只计算感应电动势E的大小，E的方向根据楞次定律或右手定则判断），E的大小是由匝数及磁通量的变化率（即磁通量变化的快慢）决定的，与Φ或ΔΦ之间无大小上的必然联系（类比学习：关系类似于a、v和Δv的关系）。③当Δt较长时，tnE求出的是平均感应电动势；当Δt趋于零时，tnE求出的是瞬时感应电动势。2、E=BLv的推导过程.如图所示闭合线圈一部分导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度是B，ab以速度v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势?推导：回路在时间t内增大的面积为：ΔS=L（vΔt）.穿过回路的磁通量的变化为：ΔΦ=B·ΔS=BLv·Δt.产生的感应电动势为：BLvttBLvtE（v是相对于磁场的速度）.若导体斜切磁感线（即导线运动方向与导线本身垂直，但跟磁感强度方向有夹角），如图所示，则感应电动势为E=BLvsinθ（斜切情况也可理解成将B分解成平行于v和垂直于v两个分量）3、E=BLv的四个特性.（1）相互垂直性.公式E=BLv是在一定得条件下得出的，除了磁场是匀强磁场外，还需要B、L、v三者相互垂直，实际问题中当它们不相互垂直时，应取垂直的分量进行计算。若B、L、v三个物理量中有其中的两个物理量方向相互平行，感应电动势为零。（2）L的有效性.公式E=BLv是磁感应强度B的方向与直导线L及运动方向v两两垂直的情形下，导体棒中产生的感应电动势。L是直导线的有效长度，即导线两端点在v、B所决定平面的垂线方向上的长度。实际上这个性质是“相互垂直线”的一个延伸，在此是分解L，事实上，我们也可以分解v或者B，让B、L、v三者相互垂直，只有这样才能直接应用公式E=BLv。E=BL(vsinθ)或E=Bv(Lsinθ)E=B·2R·v有效长度——直导线（或弯曲导线）在垂直速度方向上的投影长度.中国教育培训领军品牌（3）瞬时对应性.对于E=BLv，若v为瞬时速度，则E为瞬时感应电动势；若v是平均速度，则E为平均感应电动势。（4）v的相对性.公式E=BLv中的v指导体相对磁场的速度，并不是对地的速度。只有在磁场静止，导体棒运动的情况下，导体相对磁场的速度才跟导体相对地的速度相等。4、公式tnE和E=BLvsinθ的区别和联系.（1）两公式比较.tnEE=BLvsinθ区别研究对象整个闭合电路回路中做切割磁感线运动的那部分导体适用范围各种电磁感应现象只适用于导体切割磁感线运动的情况计算结果一般情况下，求得的是Δt内的平均感应电动势一般情况下，求得的是某一时刻的瞬时感应电动势适用情形常用于磁感应强度B变化所产生的电磁感应现象（磁场变化型）常用于导体切割磁感线所产生的电磁感应现象（切割型）联系E=Blvsinθ是由tnE在一定条件下推导出来的，该公式可看作法拉第电磁感应定律的一个推论或者特殊应用。（2）两个公式的选用.①求解导体做切割磁感线运动产生感应电动势的问题时，两个公式都可以用。②求解某一过程（或某一段时间）内的感应电动势、平均电流、通过导体横截面的电荷量（q=IΔt）等问题，应选用tnE.③求解某一位置（或某一时刻）的感应电动势，计算瞬时电流、电功率及某段时间内的电功、电热等问题，应选用E=BLvsinθ。5、感应电动势的两种求解方法.（1）用公式tnE求解.tnE是普遍适用的公式，当ΔΦ仅由磁场的变化引起时，该式可表示为StBnE；若磁感应强度B不变，ΔΦ仅由回路在垂直于磁场方向上得面积S的变化引起时，则可表示为公式BtSnE，注意此时S并非线圈的面积，而是线圈内部磁场的面积。（2）用公式E=BLvsinθ求解.①若导体平动垂直切割磁感线，则E=BLv，此时只适用于B、L、v三者相互垂直的情况。②若导体平动但不垂直切割磁感线，E=BLvsinθ（此点参考P4“E=BLv的推导过程”）。中国教育培训领军品牌、反电动势.电源通电后，电流从导体棒的a端流向b端，用左手定则可判断ab棒受到的安培力水平向右，则ab棒由静止向右加速运动，而ab棒向右运动后，会切割磁感线，从而产生感应电动势（如图），此感应电动势的阻碍电路中原来的电流，即感应电动势的方向跟外加电压的方向相反，这个感应电动势称为“反电动势”。二、题型分类：【例1】．(2011年兰州高二检测)如果闭合电路中的感应电动势很大，那一定是因为()A．穿过闭合电路的磁通量很大B．穿过闭合电路的磁通量变化很大C．穿过闭合电路的磁通量的变化很快D．闭合电路的电阻很小解析：选C.根据法拉第电磁感应定律，感应电动势取决于穿过闭合电路的磁通量的变化率．即磁通量的变化快慢与磁通量大小、磁通量变化量大小、电路电阻无必然联系，所以C项正确，A、B、D错误．【例2】．穿过一个单匝线圈的磁通量始终保持每秒均匀地减少2Wb，则()A．线圈中感应电动势每秒增加2VB．线圈中感应电动势每秒减少2VC．线圈中无感应电动势你D．线圈中感应电动势大小不变答案：D【例3】如图所示，将直径为d，电阻为R的闭合金属环从匀强磁场B拉出，求这一过程中(1)磁通量的改变量．(2)通过金属环某一截面的电量中国教育培训领军品牌【例4】：下列说法正确的是（D）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、线圈中的磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大C、线圈处在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大D、线圈中磁通量变化得越快，线圈中产生的感应电动势越大【例2】．穿过一个单匝线圈的磁通量始终保持每秒均匀地减少2Wb，则()A．线圈中感应电动势每秒增加2VB．线圈中感应电动势每秒减少2VC．线圈中无感应电动势D．线圈中感应电动势大小不变答案：D【例4】.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()A．越来越大B．越来越小C．保持不变D．无法判断解析：选C.金属棒水平抛出后，在垂直于磁场方向上的速度不变，由E＝Blv知，电动势也不变，故C正确．【例5】如图所示，在磁感强度为0.1T的匀强磁场中有一个与之垂直的金属框ABCD，•框电阻不计，上面接一个长0.1m的可滑动的金属丝ab，已知金属丝质量为0.2g，电阻R＝0.2Ω，不计阻力，求金属丝ab匀速下落时的速度。(4m／s)中国教育培训领军品牌：将上题的框架竖直倒放，使框平面放成与水平成30°角，不计阻力，B垂直于框平面，求vm？答案：(2m／s)问2：上题中若ab框间有摩擦阻力，且μ＝0.2，求vm？答案：(1.3m／s)问3：若不计摩擦，而将B方向改为竖直向上，求vm？答案：(2.67m／s)问4：若此时再加摩擦μ＝0.2，求vm？答案：(1.6m／s)问5：如图所示在问2中的BC中间加ε＝0.3v、r＝0.8Ω的电池，求vm？答案：(20m／s)[概念规律题组]1．穿过一个单匝闭合线圈的磁通量始终为每秒均匀增加2Wb，则()A．线圈中感应电动势每秒增加2VB．线圈中感应电动势每秒减少2VC．线圈中感应电动势始终为2VD．线圈中感应电动势始终为一个确定值，但由于线圈有电阻，电动势小于2V2．一单匝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Ⅲ.达标检测中国教育培训领军品牌的一半．先后两个过程中，线框中感应电动势的比值为()A.12B．1C．2D．43.物理实验中，常用一种叫做“冲击电流计”的仪器测定通过电路的电荷量．如图1所示，探测线圈与冲击电流计串联后可用来测定磁场的磁感应强度．已知线圈的匝数为n，面积为S，线圈与冲击电流计组成的回路电阻为R.若将线圈放在被测匀强磁场中，开始时线圈平面与磁场垂直，现把探测线圈翻转180°，冲击电流计测出通过线圈的电荷量为q，由上述数据可测出被测磁场的磁感应强度为()图1A.qRSB.qRnSC.qR2nSD.qR2S4.单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场，若线圈所围面积的磁通量随时间变化的规律如图2所示，则O～D过程中()A．线圈中O时刻感应电动势最大B．线圈中D时刻感应电动势为零图2C．线圈中D时刻感应电动势最大D．线圈中O至D时间内的平均感应电动势为0.4V5.一根导体棒ab在水平方向的匀强磁场中自由下落，并始终保持水平方向且与磁场方向垂直．如图3所示，则有()A．Uab＝0B．φaφb，Uab保持不变图3C．φa≥φb，Uab越来越大D．φaφb，Uab越来越大6.如图4所示，平行导轨间有一矩形的匀强磁场区域．细金属棒PQ沿导轨从MN处匀速运动到M′N′的过程中，棒上感应电动势E随时间t的变化图示可能正确的是()图4[来源:学|科|网Z|X|X|K]中国教育培训领军品牌[方法技巧题组]7．试写出如图5所示的各种情况下导线中产生的感应电动势的表达式[导线长均为l，速度为v，磁感应强度为B，图(3)、(4)中导线垂直纸面]．图58．对反电动势的理解正确的是()[来源:学科网ZXXK]A．反电动势的作用是阻碍线圈的转动B．对电动机来说应尽量减小反电动势，最好没有反电动势C．反电动势阻碍转动的过程，是电能向其他形式能转化的过程D．由于反电动势的存在，使存在电动机的回路中的电流IE电源R总，所以在有反电动势工作的电路中，不能用闭合电路欧姆定律直接计算电流9.如图6所示，Q是单匝金属线圈，MN是一个螺线管，它的绕线方式没有画出，Q的输出端a、b和MN的输入端c、d之间用导线相连，P是在MN的正下方水平放置的用细导线绕制的软弹簧线圈．若在Q所处的空间加上与环面垂直的变化磁场，发现在t1至t2时间段内弹簧线圈处于收缩状态，则所加磁场的磁感应强度的变化情况可能是()图6[来源:Z_xx_k.Com]10.如图7所示，金属三角形导轨COD上放有一根金属棒MN.拉动MN，使它以速度v向右匀速运动，如果导轨和金属棒都是粗细相同的均匀导体，电阻率都相同，那么在MN运动的过程中，闭合回路的()图7A．感应电动势保持不变中国教育培训领军品牌．感应电流保持不变C．感应电动势逐渐增大D．感应电流逐渐增大11.如图8所示，A、B两个闭合线圈用同样的导线制成，匝数都为10匝，图8半径rA＝2rB，图示区域内有磁感应强度均匀减小的匀强磁场，则A、B线圈中产生的感应电动势之比为EA∶EB＝________，线圈中的感应电流之比为IA∶IB＝________.[创新应用题组