第四節(jié)法拉第電磁感應(yīng)定律第四節(jié)法拉第電磁感應(yīng)定律第四章電磁感應(yīng)第四章電磁感應(yīng)學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、反電動(dòng)勢(shì)的概念，了解反電動(dòng)勢(shì)的知道感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、反電動(dòng)勢(shì)的概念，了解反電動(dòng)勢(shì)的作用作用2知道磁通量的變化率是表示磁通量變化快慢的物理量及知道磁通量的變化率是表示磁通量變化快慢的物理量及與磁通量的變化量的區(qū)別與磁通量的變化量的區(qū)別3理解法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容和數(shù)學(xué)表達(dá)式，能用它理解法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容和數(shù)學(xué)表達(dá)式，能用它來(lái)解答有關(guān)問(wèn)題來(lái)解答有關(guān)問(wèn)題4知道公式知道公式EBlvsin 的推導(dǎo)，理解并會(huì)用它解答有關(guān)的推導(dǎo)，理解并會(huì)用它解答有關(guān)問(wèn)題問(wèn)題新 知 初 探 自 主 學(xué) 習(xí)新 知 初 探 自 主 學(xué) 習(xí)一、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)自研教材自研教材在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫做在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫做_產(chǎn)生感產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于_感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)電源電源成功體驗(yàn)成功體驗(yàn)判斷正誤判斷正誤(1)在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，只要有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就一定有感應(yīng)電在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，只要有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就一定有感應(yīng)電流流()(2)在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，只要有感應(yīng)電流就一定有感應(yīng)電動(dòng)在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，只要有感應(yīng)電流就一定有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)勢(shì)()(3)在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與感應(yīng)電流一定共生共在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與感應(yīng)電流一定共生共存存()提示：提示：(1)(2)(3)二、電磁感應(yīng)定律二、電磁感應(yīng)定律自主探究自主探究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟哪些因素有關(guān)？感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟哪些因素有關(guān)？在圖甲中，導(dǎo)線切割磁感線運(yùn)動(dòng)的速度越快、磁場(chǎng)越強(qiáng)，產(chǎn)在圖甲中，導(dǎo)線切割磁感線運(yùn)動(dòng)的速度越快、磁場(chǎng)越強(qiáng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大；在圖乙中，條形磁鐵的磁場(chǎng)越強(qiáng)、插入生的感應(yīng)電流越大；在圖乙中，條形磁鐵的磁場(chǎng)越強(qiáng)、插入的速度越快，產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大試分析感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的速度越快，產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大試分析感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小與什么有關(guān)？與什么有關(guān)？提示：提示：磁場(chǎng)越強(qiáng)、導(dǎo)線切割磁感線運(yùn)動(dòng)越快、磁鐵插入的速磁場(chǎng)越強(qiáng)、導(dǎo)線切割磁感線運(yùn)動(dòng)越快、磁鐵插入的速度越快，本質(zhì)上都是回路中磁通量變化越快，感應(yīng)電流越大，度越快，本質(zhì)上都是回路中磁通量變化越快，感應(yīng)電流越大，說(shuō)明感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大即磁通量的變化率越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)說(shuō)明感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大即磁通量的變化率越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大，變化率越小，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越小越大，變化率越小，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越小磁通量的變化率磁通量的變化率三、導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)三、導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)自研教材自研教材1導(dǎo)線垂直切割磁感線時(shí)：導(dǎo)線垂直切割磁感線時(shí)：E _.2導(dǎo)線不垂直切割磁感線，即導(dǎo)線不垂直切割磁感線，即v與與B有一夾角有一夾角時(shí)時(shí)如圖所示，垂直于磁感線的分速度為如圖所示，垂直于磁感線的分速度為v1 _，平行，平行于磁感線的分速度為于磁感線的分速度為v2 _ ，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：E _.Blvvsin vcos Blvsin 成功體驗(yàn)成功體驗(yàn)導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)速度越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大嗎？導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)速度越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大嗎？提示：提示：導(dǎo)體棒切割磁感線時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與垂導(dǎo)體棒切割磁感線時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與垂直磁感線的速度有關(guān)而速度大，垂直磁感線方向的速度不直磁感線的速度有關(guān)而速度大，垂直磁感線方向的速度不一定大，所以導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)速度越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不一一定大，所以導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)速度越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不一定越大定越大四、反電動(dòng)勢(shì)四、反電動(dòng)勢(shì)自主探究自主探究閱讀教材閱讀教材“思考與討論思考與討論”，并回答：，并回答：線圈內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是加強(qiáng)還是削弱了電源產(chǎn)生的電流？感線圈內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是加強(qiáng)還是削弱了電源產(chǎn)生的電流？感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)對(duì)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)起了什么作用？應(yīng)電動(dòng)勢(shì)對(duì)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)起了什么作用？提示：提示：由于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電源的電動(dòng)勢(shì)方向相反，因而削弱由于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電源的電動(dòng)勢(shì)方向相反，因而削弱了電源產(chǎn)生的電流，阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)了電源產(chǎn)生的電流，阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)成功發(fā)現(xiàn)成功發(fā)現(xiàn)1反電動(dòng)勢(shì)：反電動(dòng)勢(shì)：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于切割磁感線，線圈中產(chǎn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于切割磁感線，線圈中產(chǎn)生的生的_電源電動(dòng)勢(shì)作用的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)電源電動(dòng)勢(shì)作用的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)2作用：作用： _線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)反抗反抗阻礙阻礙要 點(diǎn) 探 究 講 練 互 動(dòng)要 點(diǎn) 探 究 講 練 互 動(dòng)(3)由電流方向知，由電流方向知，M端電勢(shì)高，螺線管兩端的電壓既是電端電勢(shì)高，螺線管兩端的電壓既是電源的路端電壓，也是電阻源的路端電壓，也是電阻R1、R2兩端的電壓之和，所以兩端的電壓之和，所以UMPI(R1R2)0.8(3.52.5) V4.8 V.【答案答案】(1)6 V(2)0.8 A方向?yàn)榉较驗(yàn)镸acbPM(3)4.8 VM端電勢(shì)高端電勢(shì)高【規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)】法拉第電磁感應(yīng)定律的計(jì)算一般都會(huì)與閉合法拉第電磁感應(yīng)定律的計(jì)算一般都會(huì)與閉合電路的分析計(jì)算結(jié)合起來(lái)，用到的知識(shí)包括楞次定律、直流電路的分析計(jì)算結(jié)合起來(lái)，用到的知識(shí)包括楞次定律、直流電路的規(guī)律和電路的連接等知識(shí)這類(lèi)題分析時(shí)要注意兩點(diǎn)：電路的規(guī)律和電路的連接等知識(shí)這類(lèi)題分析時(shí)要注意兩點(diǎn)：一是正確計(jì)算磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率，二是線圈兩端的電壓不一是正確計(jì)算磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率，二是線圈兩端的電壓不等于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，而是電路等于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，而是電路(或電源或電源)的路端電壓的路端電壓跟蹤訓(xùn)練跟蹤訓(xùn)練1(2013合肥高二檢測(cè)合肥高二檢測(cè))圖中甲丁所示分別為穿過(guò)圖中甲丁所示分別為穿過(guò)某一閉合回路的磁通量某一閉合回路的磁通量隨時(shí)間隨時(shí)間t變化的圖象，關(guān)于回路中變化的圖象，關(guān)于回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的下列論述，正確的是產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的下列論述，正確的是()A圖甲中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定不變圖甲中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定不變B圖乙中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一直在變大圖乙中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一直在變大C圖丙中回路在圖丙中回路在0t1時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)小于在時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)小于在t1t2時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)D圖丁中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)先變小再變大圖丁中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)先變小再變大解析：選解析：選D.甲圖中磁通量不變，不產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，甲圖中磁通量不變，不產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，A錯(cuò)誤；乙錯(cuò)誤；乙圖中磁通量均勻增大，即變化率恒定，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)恒定，圖中磁通量均勻增大，即變化率恒定，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)恒定，故故B錯(cuò)誤；丙圖中，錯(cuò)誤；丙圖中，0t1比比t1t2時(shí)間內(nèi)磁通量變化率大，時(shí)間內(nèi)磁通量變化率大，0t1內(nèi)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)大，故內(nèi)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)大，故C錯(cuò)誤；丁圖中，磁通量的變化錯(cuò)誤；丁圖中，磁通量的變化率先變小，后變大，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)先變小后變大，故率先變小，后變大，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)先變小后變大，故D正正確故選確故選D.要點(diǎn)二要點(diǎn)二對(duì)公式對(duì)公式EBlvsin 的理解的理解1該公式可看成法拉第電磁感應(yīng)定律的一個(gè)推論，通常用該公式可看成法拉第電磁感應(yīng)定律的一個(gè)推論，通常用來(lái)求導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)速度為來(lái)求導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)速度為v時(shí)的瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)，若時(shí)的瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)，若v為平均速度，則為平均速度，則E為平均電動(dòng)勢(shì)為平均電動(dòng)勢(shì)2當(dāng)當(dāng)Bl時(shí)，時(shí)，表示表示v與與B的夾角，的夾角，vsin 表示垂直于表示垂直于B的分的分速度；當(dāng)速度；當(dāng)B、l、v三個(gè)量方向相互垂直時(shí)，三個(gè)量方向相互垂直時(shí)，EBlv；當(dāng)有任；當(dāng)有任意兩個(gè)量的方向平行時(shí)，意兩個(gè)量的方向平行時(shí)，E0.3對(duì)對(duì)l的理解的理解公式中的公式中的l應(yīng)理解為導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的有效長(zhǎng)度，如圖所應(yīng)理解為導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的有效長(zhǎng)度，如圖所示，導(dǎo)體切割磁感線的情況應(yīng)取與示，導(dǎo)體切割磁感線的情況應(yīng)取與B和和v垂直的等效直線長(zhǎng)垂直的等效直線長(zhǎng)度，即度，即ab的弦長(zhǎng)的弦長(zhǎng)4對(duì)對(duì)v的理解的理解公式中的公式中的v應(yīng)理解為導(dǎo)線和磁場(chǎng)間的相對(duì)速度，當(dāng)導(dǎo)線不動(dòng)應(yīng)理解為導(dǎo)線和磁場(chǎng)間的相對(duì)速度，當(dāng)導(dǎo)線不動(dòng)而磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，也有電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生而磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，也有電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生 如圖所示，水平放置的平行金屬導(dǎo)軌相距如圖所示，水平放置的平行金屬導(dǎo)軌相距l(xiāng)0.50 m，左端接一電阻左端接一電阻R0.20 ，磁感應(yīng)強(qiáng)度，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.40 T 的勻強(qiáng)磁的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面導(dǎo)體棒場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面導(dǎo)體棒ab垂直放在導(dǎo)軌上，并能垂直放在導(dǎo)軌上，并能無(wú)摩擦地沿導(dǎo)軌滑動(dòng)，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均可忽略不計(jì)，無(wú)摩擦地沿導(dǎo)軌滑動(dòng)，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均可忽略不計(jì)，當(dāng)當(dāng)ab以以v4.0 m/s的速度水平向右勻速滑動(dòng)時(shí)，求：的速度水平向右勻速滑動(dòng)時(shí)，求：(1)ab棒中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大?。话糁懈袘?yīng)電動(dòng)勢(shì)的大?。?2)回路中感應(yīng)電流的大??；回路中感應(yīng)電流的大??；(3)ab棒中哪端電勢(shì)高；棒中哪端電勢(shì)高；(4)維持維持ab棒做勻速運(yùn)動(dòng)的水平外力棒做勻速運(yùn)動(dòng)的水平外力F的大小的大小【思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥】這是一個(gè)導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電這是一個(gè)導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的問(wèn)題感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小可由公式動(dòng)勢(shì)的問(wèn)題感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小可由公式EBlv求出；感應(yīng)求出；感應(yīng)電流的大小可由閉合電路歐姆定律求出；勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，水平電流的大小可由閉合電路歐姆定律求出；勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，水平外力的大小應(yīng)該與安培力的大小相等外力的大小應(yīng)該與安培力的大小相等【答案答案】(1)0.80 V(2)4.0 A(3)a端高端高(4)0.80 N【規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)】導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)時(shí)，切割磁導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)時(shí)，切割磁感線的導(dǎo)體可等效于電源，沿其中的電流方向電勢(shì)升高，即感線的導(dǎo)體可等效于電源，沿其中的電流方向電勢(shì)升高，即四指指向電勢(shì)高的一端四指指向電勢(shì)高的一端跟蹤訓(xùn)練跟蹤訓(xùn)練2如圖所示，在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，將一水平如圖所示，在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，將一水平放置的金屬棒放置的金屬棒ab以水平初速度以水平初速度v0拋出，設(shè)在整個(gè)過(guò)程中棒拋出，設(shè)在整個(gè)過(guò)程中棒的取向不變且不計(jì)空氣阻力，則在金屬棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的取向不變且不計(jì)空氣阻力，則在金屬棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中()Aab，Uab保持不變保持不變Bab，Uab越來(lái)越大越來(lái)越大Cab，Uab越來(lái)越大越來(lái)越大Dab，Uab保持不變保持不變En/tEBlvsin 區(qū)區(qū)別別研究研究對(duì)象對(duì)象某個(gè)回路某個(gè)回路回路中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)回路中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的那部分導(dǎo)體的那部分導(dǎo)體研究研究?jī)?nèi)容內(nèi)容(1)求的是求的是t時(shí)間內(nèi)時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，E與某段時(shí)間或某個(gè)與某段時(shí)間或某個(gè)過(guò)程對(duì)應(yīng)過(guò)程對(duì)應(yīng)(2)當(dāng)當(dāng)t0時(shí)，時(shí)，E為為瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(1)若若v為瞬時(shí)速度，求的為瞬時(shí)速度，求的是瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(2)若若v為平均速度，求的為平均速度，求的是平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(3)當(dāng)當(dāng)B、l、v三者均不變?nèi)呔蛔儠r(shí)，平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與瞬時(shí)，平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等適用適用范圍范圍對(duì)任何電路普遍適對(duì)任何電路普遍適用用只適用于導(dǎo)體切割磁感線只適用于導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情況運(yùn)動(dòng)的情況 如圖所示，導(dǎo)線全部為裸導(dǎo)線，半徑為如圖所示，導(dǎo)線全部為裸導(dǎo)線，半徑為r的圓內(nèi)有垂直的圓內(nèi)有垂直于平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為于平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，一根長(zhǎng)度大于，一根長(zhǎng)度大于2r的導(dǎo)的導(dǎo)線線MN以速度以速度v在圓環(huán)上無(wú)摩擦地自左向右勻速滑動(dòng)，電路在圓環(huán)上無(wú)摩擦地自左向右勻速滑動(dòng)，電路的固定電阻為的固定電阻為R，其余部分電阻忽略不計(jì)試求：，其余部分電阻忽略不計(jì)試求：(1)MN從圓環(huán)的左端滑到右端的過(guò)程中電阻從圓環(huán)的左端滑到右端的過(guò)程中電阻R上的電流的平上的電流的平均值及通過(guò)的電荷量；均值及通過(guò)的電荷量；(2)在這個(gè)過(guò)程中，電阻在這個(gè)過(guò)程中，電阻R的最大電流的最大電流尋 規(guī) 探 法 思 維 啟 迪尋 規(guī) 探 法 思 維 啟 迪轉(zhuǎn)動(dòng)切割問(wèn)題的求解方法轉(zhuǎn)動(dòng)切割問(wèn)題的求解方法【范例范例】(8分分)長(zhǎng)為長(zhǎng)為l的金屬棒的金屬棒ab以以a點(diǎn)為軸在垂直于勻強(qiáng)點(diǎn)為軸在垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的平面內(nèi)以角速度磁場(chǎng)的平面內(nèi)以角速度做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度為度為B，求，求ab兩端的電勢(shì)差兩端的電勢(shì)差