4法拉第電磁感應定律第四章電磁感應學習目標1.理解和掌握法拉第電磁感應定律，能夠運用法拉第電磁感應定律定量計算感應電動勢的大小.2.能夠運用EBlv或EBlvsin 計算導體切割磁感線時產(chǎn)生的感應電動勢.3.知道反電動勢的定義和在生產(chǎn)中的應用.內(nèi)容索引自主預習預習新知 夯實基礎(chǔ)重點探究啟迪思維 探究重點達標檢測檢測評價 達標過關(guān)自主預習一、電磁感應定律一、電磁感應定律1.感應電動勢電磁感應現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫做感應電動勢，產(chǎn)生感應電動勢的那部分導體相當于 .2.法拉第電磁感應定律(1)內(nèi)容：閉合電路中感應電動勢的大小，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 ，感應電動勢的單位是 .電源變化率 . .韋伯伏二、導線切割磁感線時的感應電動勢反電動勢二、導線切割磁感線時的感應電動勢反電動勢1.導線垂直于磁場運動，B、l、v兩兩垂直時，如圖1所示，E .2.導線的運動方向與導線本身垂直，但與磁感線方向夾角為時，如圖2所示，E .Blv圖1Blvsin 圖23.反電動勢(1)定義：電動機轉(zhuǎn)動時，由于切割磁感線，線圈中產(chǎn)生的_ 作用的感應電動勢.(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即用即學即用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)生的感應電動勢一定越大.()(3)線圈放在磁場越強的位置，線圈中產(chǎn)生的感應電動勢一定越大.()(4)線圈中磁通量變化越快，線圈中產(chǎn)生的感應電動勢一定越大.()答案答案2.如圖3所示的情況中，金屬導體中產(chǎn)生的感應電動勢為Blv的是 .圖3甲、 乙、 丁重點探究導學探究導學探究如圖4所示，將條形磁鐵從同一高度插入線圈的實驗中.一、電磁感應定律答案圖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？答案答案答案用兩根磁鐵快速插入時磁通量變化量較大，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？答案答案指針偏轉(zhuǎn)角度大小取決于 的大小.知識深化知識深化1.感應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 是圖象上某點切線的斜率.例例1關(guān)于感應電動勢的大小，下列說法中正確的是A.穿過線圈的磁通量最大時，所產(chǎn)生的感應電動勢就一定最大B.穿過線圈的磁通量的變化量增大時，所產(chǎn)生的感應電動勢也增大C.穿過線圈的磁通量等于0，所產(chǎn)生的感應電動勢就一定為0D.穿過線圈的磁通量的變化率 越大，所產(chǎn)生的感應電動勢就越大答案解析解析解析根據(jù)法拉第電磁感應定律可知，感應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.當磁通量很大時，感應電動勢可能很小，甚至為0.當磁通量等于0時，其變化率可能很大，產(chǎn)生的感應電動勢也會很大，而增大時， 可能減小.如圖所示，t1時刻，最大，但E0；0t1時間內(nèi)增大， 但減小，E減小；t2時刻，0，但 最大，E最大.故D正確.導學探究導學探究如圖5所示，閉合電路一部分導體ab處于勻強磁場中，磁感應強度為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定律求回路中產(chǎn)生的感應電動勢.答案二、導線切割磁感線時的感應電動勢圖5答案答案設在t時間內(nèi)導體ab由原來的位置運動到a1b1，如圖所示，這時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)法拉第電磁感應定律得E Blv.知識深化知識深化導線切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢EBlv，公式中l(wèi)指有效切割長度，即導線在與v垂直的方向上的投影長度.解析解析導體桿切割磁感線的有效長度為Lsin ，故B正確.例例2如圖6所示，一金屬彎桿處在磁感應強度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場中，已知abbcL，當它以速度v向右平動時，a、c兩點間的電勢差大小為A.BLv B.BLvsin C.BLvcos D.BLv(1sin )答案解析圖6En 研究整個閉合回路，適用于各種電磁感應現(xiàn)象；EBlv研究的是閉合回路的一部分，即做切割磁感線運動的導體.三、兩公式的簡單應用例例3如圖7所示，水平放置的兩平行金屬導軌相距L0.50 m，左端接一電阻R0.20 ，磁感應強度B0.40 T的勻強磁場方向垂直于導軌平面向下，長度也為0.50 m的導體棒ac垂直放在導軌上，并能無摩擦地沿導軌滑動，導軌和導體棒始終接觸良好且電阻均可忽略不計.當ac棒以v4.0 m/s的速度水平向右勻速滑動時，求：(1)ac棒中感應電動勢的大小.圖7解析解析ac棒垂直切割磁感線，產(chǎn)生的感應電動勢的大小為EBLv0.400.504.0 V0.80 V.答案答案見解析答案解析(2)回路中感應電流的大小.解析解析回路中感應電流大小為I 4.0 A.答案答案見解析答案解析(3)維持ac棒做勻速運動的水平外力的大小和方向.解析解析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.由于導體棒勻速運動，水平方向受力平衡，則F外F安0.80 N，方向水平向右.答案答案見解析答案解析例例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磁場的磁感應強度按圖乙所示規(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解析解析磁通量的變化量是由磁感應強度的變化引起的，則1B1S，2B2S，21，所以BS(62)20104 Wb8103 Wb答案答案8103 Wb答案解析(2)磁通量的變化率多大？解析解析磁通量的變化率為 4103 Wb/s答案答案4103 Wb/s答案解析(3)線圈中感應電動勢的大小為多少？解析解析根據(jù)法拉第電磁感應定律得感應電動勢的大小En 1 5004103 V6 V.答案答案6 V答案解析達標檢測解析解析由題意可知，線圈中磁場的面積為a2，根據(jù)法拉第電磁感應定律可知，線圈中產(chǎn)生的感應電動勢大小為E ，故只有選項D正確.1.(對法拉第電磁感應定律的理解對法拉第電磁感應定律的理解)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，勻強磁場垂直穿過該正方形，當磁場以 的變化率變化時，線圈產(chǎn)生的感應電動勢的大小為答案1234圖9解析2.(公式公式En 的的應用應用)(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 ，沿軸向有勻強磁場，設圖示磁場方向為正，磁場的磁感應強度隨時間按如圖乙所示規(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 WbB.磁通量的變化率為2.5102 Wb/sC.a、b間電壓為0D.在a、b間接一個理想電流表時， 電流表的示數(shù)為0.25 A答案圖101234解析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時刻和0.1 s時刻的磁場方向相反，則磁通量穿入的方向不同，則(0.10.4)50 104 Wb2.5103 Wb，A項錯誤；1234磁通量的變化率 2.5102 Wb/s，B項正確；根據(jù)法拉第電磁感應定律可知，當a、b間斷開時，其間電壓等于線圈產(chǎn)生的感應電動勢，感應電動勢大小為En 2.5 V且恒定，C項錯誤；在a、b間接一個理想電流表時相當于a、b間接通而形成回路，回路總電阻即為線圈的總電阻，故感應電流大小I 0.25 A，D項正確.3.(公式公式EBLv的應用的應用)如圖11所示，空間有一勻強磁場，一直金屬棒與磁感應強度方向垂直，當它以速度v沿與棒和磁感應強度都垂直的方向運動時，棒兩端的感應電動勢大小為E，將此棒彎成兩段長度相等且相互垂直的折線，置于與磁感應強度相互垂直的平面內(nèi)，當它沿兩段折線夾角平分線的方向以速度v運動時，棒兩端的感應電動勢大小為E.則 等于 答案圖11解析1234解析解析設折彎前金屬棒切割磁感線的長度為L，EBLv；12344.(公式公式En 的的應用應用)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)生的感應電動勢多大？感應電流多大？答案答案0.1 V1 A答案解析1234解析解析由B0.20.1t (T)知，線圈磁感應強度的變化率 0.1 T/s由法拉第電磁感應定律得