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第三章电磁感应二、法拉第电磁感应定律学习目标知识脉络1.知道什么是感应电动势．2．掌握磁通量、磁通量变化量和磁通量变化率的区别．(重点、难点)3．理解法拉第电磁感应定律．(重点)4．学会用法拉第电磁感应定律分析与解决一些简单的问题．(重点、难点)自主探新知预习一、感应电动势1．概念在电磁感应现象中产生的电动势叫__________，产生感应电动势的那部分导体相当于____．2．产生条件只要穿过回路的______发生变化，在回路中就产生感应电动势．感应电动势电源磁通量3．探究影响感应电动势大小的因素实验1：闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动，如图所示，改变导体AB的切割速度，观察电流计示数大小．现象分析：导体AB切割速度越快，电流计示数____，说明感应电动势____；切割速度____，电流计示数____，则感应电动势____．越大越大越慢越小越小实验2：磁铁在线圈中运动，如图所示，以不同的速度将条形磁铁插入或拔出线圈时，比较电流计示数大小．现象分析：磁铁插入或拔出的速度越快，电流计的示数____，产生的感应电动势____；反之，速度越慢，电流计的示数____，感应电动势____．越大越大越小越小我们从磁通量的变化来看，上面实验由于磁通量都发生变化，均发生电磁感应现象．从实验现象分析可知：无论以何种方式改变磁通量，只要磁通量变化得越快，产生的感应电动势就____，即感应电动势的大小与磁通量的变化快慢有关．4．磁通量的变化率磁通量变化量跟发生这个变化所用时间的____．越大比值二、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的______成正比．2．公式：E＝____，若为n匝线圈，则产生的电动势为E＝_____．3．在电磁感应现象中产生了感应电流，一定有其他能向____转化，在转化的过程中遵守____________．变化率ΔΦΔtnΔΦΔt电能能量守恒定律1．思考判断(1)电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势．()(2)只要穿过回路的磁通量发生改变，回路中就有感应电动势产生．()(3)线圈放在磁场越强的位置，产生的感应电动势一定越大．()√√×(4)线圈中磁通量的变化量越大，产生的感应电动势一定越大．()(5)线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势越大．()(6)线圈中磁通量变化率越大，产生的感应电流越大．()×√×2．感应电动势产生的条件是()A．导体必须做切割磁感线的运动B．导体回路必须闭合，且回路所包围面积内的磁通量发生变化C．无论导体回路是否闭合，只要它包围面积内的磁通量发生变化D．导体回路不闭合C[产生感应电动势的条件是回路中的磁通量发生变化，与回路闭合与否无关，故C选项正确，B、D选项错误；磁通量变化的方式很多，不一定是导体切割磁感线，故选项A错误．]3．如图所示，电流表与螺线管组成闭合电路．以下关于电流表指针偏转情况的陈述中正确的是()A．磁铁快速插入螺线管时比慢速插入螺线管时电流表指针偏转大B．磁铁快速插入螺线管和慢速插入螺线管，磁通量变化相同，故电流表指针偏转相同C．磁铁放在螺线管中不动时螺线管中的磁通量最大，所以电流表指针偏转最大D．将磁铁从螺线管中拉出时，磁通量减少，所以电流表指针偏转一定减小A[电流表的指针的偏转角度是由螺线管产生的感应电动势的大小决定，而感应电动势的大小取决于磁通量的变化率，所以选项A正确．]合作攻重难探究Φ、ΔΦ、ΔΦ/Δt的区别物理量磁通量Φ磁通量变化量ΔΦ磁通量变化率ΔΦΔt单位WbWbWb/s或V物理意义某时刻穿过某个面的磁感线条数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⊥，S⊥为在垂直B方向上S的投影面积ΔΦ＝|Φ2－Φ1|ΔΦ＝B·ΔS⊥ΔΦ＝ΔB·S⊥ΔΦΔt＝B·ΔS⊥Δt或ΔΦΔt＝S⊥·ΔBΔt【例1】一磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直于纸面向里，一面积为S的矩形线圈abcd如图所示放置，将abcd绕ad边转180°，则穿过线圈平面的磁通量的变化量为()A．0B．2BSC．BSD．12BS思路点拨：磁通量的变化量ΔΦ＝Φ2－Φ1，所以确定好初、末状态的磁通量是正确解题的关键．B[开始时穿过线圈平面的磁通量为Φ1＝BS，后来线圈翻转，穿过线圈的磁通量变为Φ2＝－BS，所以ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝2BS.故选B.][注意事项]磁通量有正负之分，其正负是这样规定的：任何一个面都有正、反两面，若规定磁感线从正面穿入为正磁通量，则磁感线从反面穿入时磁通量为负值．1．一磁感应强度为B的匀强磁场方向水平向右，一面积为S的矩形线圈abcd如图所示放置，平面abcd与竖直方向成θ角，将abcd绕ad轴转180°角，则穿过线圈平面的磁通量的变化量有()A．0B．2BSC．2BScosθD．2BSsinθC[开始时穿过线圈平面的磁通量为Φ1＝BScosθ，后来穿过线圈平面的磁通量为Φ2＝－BScosθ，则磁通量的变化量为ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝2BScosθ.]对法拉第电磁感应定律的理解1．感应电动势与磁通量的变化率ΔΦΔt成正比，而不能理解为与磁通量Φ或磁通量的变化量ΔΦ成正比．感应电动势与磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ的大小没有必然的联系．2．(1)对公式E＝nΔΦΔt的认识①适用于回路中磁通量发生变化产生的感应电动势的计算，回路可以闭合，也可以不闭合．②感应电动势是整个电路的电动势．(2)导体切割磁感线的电动势：在磁感应强度为B的匀强磁场中，长度为L的导体以速度v沿垂直导体的方向在与磁场垂直的平面内运动时产生的感应电动势为E＝BLv.【例2】如图所示，将一条形磁铁插入某一闭合线圈，第一次用0.05s，第二次用0.1s．设插入方式相同，试求：(1)两次线圈中平均感应电动势之比；(2)两次线圈中平均电流之比；(3)两次通过线圈的电荷量之比．[解析](1)由法拉第电磁感应定律得E1E2＝ΔΦΔt1·Δt2ΔΦ＝Δt2Δt1＝21.(2)利用欧姆定律可得I1I2＝E1R·RE2＝E1E2＝21.(3)由q＝It得q1q2＝I1Δt1I2Δt2＝11.[答案](1)2∶1(2)2∶1(3)1∶12．如图所示，导体棒ab在间距为L的两导轨上以速度v垂直磁感线运动，磁场的磁感应强度为B.试分析导体棒ab运动时产生的感应电动势为多大．[解析]由法拉第电磁感应定律知，在时间t内E＝ΔΦΔt＝ΔSΔtB＝vtLtB＝BLv.[答案]BLv当堂固双基达标1．决定闭合电路中感应电动势大小的因素是()A．磁通量B．磁感应强度C．磁通量的变化率D．磁通量的变化量C[由E＝ΔΦΔt知感应电动势的大小取决于ΔΦΔt，即磁通量的变化率．]2．(多选)根据法拉第电磁感应定律的数学表达式，电动势的单位V可以表示为()A．T/sB．Wb/sC．T·m2/sD．Wb·m2/sBC[由E＝ΔΦΔt＝ΔBSΔt知B、C正确．]3．法拉第电磁感应定律可以这样表述：闭合电路中感应电动势的大小()A．跟穿过这一闭合电路的磁通量成正比B．跟穿过这一闭合电路的磁感应强度成正比C．跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化率成正比D．跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化量成正比C[由法拉第电磁感应定律知E＝nΔΦΔt，所以E∝ΔΦΔt，故C项正确．]4．一个300匝的线圈，穿过它的磁通量在0.01s内由6×10－2Wb均匀地减小到3×10－2Wb.求线圈中的感应电动势的大小．[解析]E＝nΔΦΔt＝300×6×10－2－3×10－20.01V＝900V.[答案]900V