4法拉第電磁感應(yīng)定律,第四章電磁感應(yīng),學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.理解和掌握法拉第電磁感應(yīng)定律，能夠運(yùn)用法拉第電磁感應(yīng)定律定量計(jì)算感應(yīng)電動勢的大小. 2.能夠運(yùn)用EBlv或EBlvsin 計(jì)算導(dǎo)體切割磁感線時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢. 3.知道反電動勢的定義和在生產(chǎn)中的應(yīng)用.,內(nèi)容索引,自主預(yù)習(xí) 預(yù)習(xí)新知 夯實(shí)基礎(chǔ),重點(diǎn)探究 啟迪思維 探究重點(diǎn),達(dá)標(biāo)檢測 檢測評價(jià) 達(dá)標(biāo)過關(guān),自主預(yù)習(xí),一、電磁感應(yīng)定律 1.感應(yīng)電動勢 電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫做感應(yīng)電動勢，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于 . 2.法拉第電磁感應(yīng)定律 (1)內(nèi)容：閉合電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的 成正比. (2)公式： 若閉合電路是一個(gè)匝數(shù)為n的線圈，則E (3)在國際單位制中，磁通量的單位是 ，感應(yīng)電動勢的單位是 .,電源,變化率,.,.,韋伯,伏,二、導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動勢反電動勢 1.導(dǎo)線垂直于磁場運(yùn)動，B、l、v兩兩垂直時(shí)，如圖1所示，E . 2.導(dǎo)線的運(yùn)動方向與導(dǎo)線本身垂直，但與磁感線方向夾角為時(shí)，如圖2所示，E .,Blv,圖1,Blvsin ,圖2,3.反電動勢 (1)定義：電動機(jī)轉(zhuǎn)動時(shí)，由于切割磁感線，線圈中產(chǎn)生的_ 作用的感應(yīng)電動勢. (2)作用：反電動勢的作用是 線圈的轉(zhuǎn)動.,削弱電源電,動勢,阻礙,即學(xué)即用 1.判斷下列說法的正誤. (1)線圈中磁通量越大，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一定越大.() (2)線圈中磁通量的變化量越大，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一定越大. () (3)線圈放在磁場越強(qiáng)的位置，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一定越大. () (4)線圈中磁通量變化越快，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一定越大.(),答案,答案,2.如圖3所示的情況中，金屬導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為Blv的是 .,圖3,甲、乙、丁,重點(diǎn)探究,導(dǎo)學(xué)探究如圖4所示，將條形磁鐵從同一高度插入線圈的實(shí)驗(yàn)中.,一、電磁感應(yīng)定律,答案,圖4,(1)快速插入和緩慢插入磁通量的變化量相同嗎？指針偏轉(zhuǎn)角度相同嗎？,答案磁通量變化相同，但磁通量變化的快慢不同，快速插入比緩慢插入時(shí)指針偏轉(zhuǎn)角度大.,(2)分別用一根磁鐵和兩根磁鐵以同樣速度快速插入，磁通量的變化量相同嗎？指針偏轉(zhuǎn)角度相同嗎？,答案,答案用兩根磁鐵快速插入時(shí)磁通量變化量較大，磁通量變化率也較大，指針偏轉(zhuǎn)角度較大.,(3)指針偏轉(zhuǎn)角度取決于什么？,答案指針偏轉(zhuǎn)角度大小取決于 的大小.,知識深化 1.感應(yīng)電動勢的大小由穿過電路的磁通量的變化率 和線圈的匝數(shù)n共同決定，而與磁通量、磁通量的變化量的大小沒有必然聯(lián)系，和電路的電阻R無關(guān). 2.在t圖象中，磁通量的變化率 是圖象上某點(diǎn)切線的斜率.,例1關(guān)于感應(yīng)電動勢的大小，下列說法中正確的是 A.穿過線圈的磁通量最大時(shí)，所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢就一定最大 B.穿過線圈的磁通量的變化量增大時(shí)，所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢也增大 C.穿過線圈的磁通量等于0，所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢就一定為0 D.穿過線圈的磁通量的變化率 越大，所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢就越大,答案,解析,解析根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，感應(yīng)電動勢的大小與磁通量的變化率 成正比，與磁通量及磁通量的變化量沒有必然聯(lián)系.當(dāng)磁通量很大時(shí)，感應(yīng)電動勢可能很小，甚至為0.當(dāng)磁通量等于0時(shí)，其變化率可能很大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢也會很大，而增大時(shí)， 可能減小.,如圖所示，t1時(shí)刻，最大，但E0；0t1時(shí)間內(nèi)增大， 但減小，E減小；t2時(shí)刻，0，但 最大，E最大.故D正確.,導(dǎo)學(xué)探究如圖5所示，閉合電路一部分導(dǎo)體ab處于勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，ab的長度為l，ab以速度v勻速垂直切割磁感線，利用法拉第電磁感應(yīng)定律求回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢.,答案,二、導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動勢,圖5,答案設(shè)在t時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體ab由原來的位置運(yùn)動到a1b1，如圖所示， 這時(shí)閉合電路面積的變化量為Slvt 穿過閉合電路磁通量的變化量為BSBlvt 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得E Blv.,知識深化 導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢EBlv，公式中l(wèi)指有效切割長度，即導(dǎo)線在與v垂直的方向上的投影長度.,解析導(dǎo)體桿切割磁感線的有效長度為Lsin ，故B正確.,例2如圖6所示，一金屬彎桿處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，已知abbcL，當(dāng)它以速度v向右平動時(shí)，a、c兩點(diǎn)間的電勢差大小為 A.BLv B.BLvsin C.BLvcos D.BLv(1sin ),答案,解析,圖6,En 研究整個(gè)閉合回路，適用于各種電磁感應(yīng)現(xiàn)象；EBlv研究的是閉合回路的一部分，即做切割磁感線運(yùn)動的導(dǎo)體.,三、兩公式的簡單應(yīng)用,例3如圖7所示，水平放置的兩平行金屬導(dǎo)軌相距L0.50 m，左端接一電阻R0.20 ，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.40 T的勻強(qiáng)磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向下，長度也為0.50 m的導(dǎo)體棒ac垂直放在導(dǎo)軌上，并能無摩擦地沿導(dǎo)軌滑動，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒始終接觸良好且電阻均可忽略不計(jì).當(dāng)ac棒以v4.0 m/s的速度水平向右勻速滑動時(shí)，求： (1)ac棒中感應(yīng)電動勢的大小.,圖7,解析ac棒垂直切割磁感線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小為EBLv0.400.504.0 V0.80 V.,答案見解析,答案,解析,(2)回路中感應(yīng)電流的大小.,解析回路中感應(yīng)電流大小為I 4.0 A.,答案見解析,答案,解析,(3)維持ac棒做勻速運(yùn)動的水平外力的大小和方向.,解析ac棒受到的安培力大小為 F安BIL0.404.00.50 N0.80 N， 由右手定則知，ac棒中感應(yīng)電流由c流向a. 由左手定則知，安培力方向水平向左. 由于導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動，水平方向受力平衡， 則F外F安0.80 N，方向水平向右.,答案見解析,答案,解析,例4如圖8甲所示的螺線管，匝數(shù)n1 500匝，橫截面積S20 cm2，方向向右穿過螺線管的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度按圖乙所示規(guī)律變化. (1)2 s內(nèi)穿過線圈的磁通量的變化量是多少？,圖8,解析磁通量的變化量是 由磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化引起的， 則1B1S， 2B2S，21， 所以BS(62)20104 Wb8103 Wb,答案8103 Wb,答案,解析,(2)磁通量的變化率多大？,解析磁通量的變化率為 4103 Wb/s,答案4103 Wb/s,答案,解析,(3)線圈中感應(yīng)電動勢的大小為多少？,解析根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得感應(yīng)電動勢的大小 En 1 5004103 V6 V.,答案6 V,答案,解析,達(dá)標(biāo)檢測,解析由題意可知，線圈中磁場的面積為a2， 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知， 線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小為E ，故只有選項(xiàng)D正確.,1.(對法拉第電磁感應(yīng)定律的理解)如圖9所示，半徑為R的n匝線圈套在邊長為a的正方形abcd之外，勻強(qiáng)磁場垂直穿過該正方形，當(dāng)磁場以 的變化率變化時(shí)，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小為,答案,1,2,3,4,圖9,解析,2.(公式En 的應(yīng)用)(多選)如圖10甲所示，線圈的匝數(shù)n100匝，橫截面積S50 cm2，線圈總電阻r10 ，沿軸向有勻強(qiáng)磁場，設(shè)圖示磁場方向?yàn)檎?，磁場的磁感?yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間按如圖乙所示規(guī)律變化，則在開始的0.1 s內(nèi) A.磁通量的變化量為0.25 Wb B.磁通量的變化率為2.5102 Wb/s C.a、b間電壓為0 D.在a、b間接一個(gè)理想電流表時(shí)， 電流表的示數(shù)為0.25 A,答案,圖10,1,2,3,4,解析,解析通過線圈的磁通量與線圈的匝數(shù)無關(guān)，由于0時(shí)刻和0.1 s時(shí)刻的磁場方向相反，則磁通量穿入的方向不同，則(0.10.4)50 104 Wb2.5103 Wb，A項(xiàng)錯(cuò)誤；,1,2,3,4,磁通量的變化率 2.5102 Wb/s，B項(xiàng)正確；,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，當(dāng)a、b間斷開時(shí)，其間電壓等于線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，感應(yīng)電動勢大小為En 2.5 V且恒定，C項(xiàng)錯(cuò)誤；,在a、b間接一個(gè)理想電流表時(shí)相當(dāng)于a、b間接通而形成回路，回路總電阻即為線圈的總電阻，故感應(yīng)電流大小I 0.25 A，D項(xiàng)正確.,3.(公式EBLv的應(yīng)用)如圖11所示，空間有一勻強(qiáng)磁場，一直金屬棒與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，當(dāng)它以速度v沿與棒和磁感應(yīng)強(qiáng)度都垂直的方向運(yùn)動時(shí)，棒兩端的感應(yīng)電動勢大小為E，將此棒彎成兩段長度相等且相互垂直的折線，置于與磁感應(yīng)強(qiáng)度相互垂直的平面內(nèi)，當(dāng)它沿兩段折線夾角平分線的方向以速度v運(yùn)動時(shí)，棒兩端的感應(yīng)電動勢大小為E.則 等于,答案,圖11,解析,1,2,3,4,解析設(shè)折彎前金屬棒切割磁感線的長度為L，EBLv；,1,2,3,4,4.(公式En 的應(yīng)用)有一匝數(shù)為100匝的閉合線圈，單匝線圈的面積為100 cm2.線圈的總電阻為0.1 ，線圈中磁場均勻變化，其變化規(guī)律為B0.20.1t (T)，且磁場方向垂直于線圈平面向里，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢多大？感應(yīng)電流多大？,答案0.1 V1 A,答案,解析,1,2,3,4,解析由B0.20.1t (T)知，線圈磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率 0.1 T/s,由法拉第電磁感應(yīng)定律得,