第六節(jié) 法拉第電磁感應(yīng)定律（二）【思維激活】銅球在一磁鐵磁極附近下落，它會受到影響嗎？絕緣體球呢？提示：銅球在磁鐵磁極附近下落時會受到影響，因為穿過銅球的磁通量會變化，銅球自成回路會產(chǎn)生感應(yīng)電流，會受到阻礙；絕緣體不會受到影響，因為在絕緣體中不會產(chǎn)生電流。 【自主整理】1.由于電磁感應(yīng)，在閉合電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，而處于磁場中的感應(yīng)電流往往又受到安培力作用，而安培力做功則會帶來能量的轉(zhuǎn)化。2.電磁流量計是由流量傳感器和轉(zhuǎn)換器兩大部分組成。能量轉(zhuǎn)化：電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電能是通過克服安培力做功轉(zhuǎn)變而來的，克服安培力做了多少功就有多少電能產(chǎn)生，而這些電能又通過電流做功使電阻發(fā)熱轉(zhuǎn)變成內(nèi)能。【高手筆記】應(yīng)用公式E=計算電動勢大小應(yīng)注意以下幾點：（1）E=適用于線圈為單匝的情況，如果線圈共有n匝的話，由于這n匝線圈是一種串聯(lián)的關(guān)系，則電路中的總電動勢E=n，這是在有關(guān)計算時一定要加以注意的。（2）這個公式適用于任何原因引起回路中磁通量變化而產(chǎn)生的電動勢的計算。（3）在應(yīng)用E=n時，一定要理解和區(qū)分、的不同含義，且E只與有關(guān)。（4）若是因為B的變化而產(chǎn)生電動勢，公式可寫為E=nS。若是因為S的變化而產(chǎn)生電動勢，則公式可寫為E=nB。（5）利用此公式計算得到的感應(yīng)電動勢是時間內(nèi)的平均值。【名師解惑】1.磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化率的意義不同。（1）磁通量是穿過某一面積的磁感線的條數(shù)；磁通量的變化量=21表示磁通量變化了多少，不管時間長短；磁通量的變化率表示磁通量變化的快慢。（2）三個量之間無關(guān)系。磁通量很大時，磁通量的變化量可能很小。同理，當磁通量的變化量很大時，磁通量的變化率可能很小。（3）磁通量是狀態(tài)量；磁通量的變化量是過程量；磁通量的變化率有兩種情況，瞬時變化率是狀態(tài)量、平均變化率是過程量。（4）磁通量的變化量與電路感應(yīng)電動勢無關(guān)，而磁通量的變化率與電路中的感應(yīng)電動勢相聯(lián)系，是正比關(guān)系，也可理解成等于單匝線圈上的感應(yīng)電動勢?！局v練互動】1.如圖1-6-1所示，導(dǎo)軌是水平的導(dǎo)軌，間距L1=0.5 m，ab桿與導(dǎo)軌左端的距離L2=0.8 m，由導(dǎo)軌與ab桿所構(gòu)成的回路的總電阻R=0.2，方向豎直向下的勻強磁場的磁感應(yīng)強度B0=1 T，重物的質(zhì)量M=0.04 kg，用細繩通過定滑輪與ab桿的中點相連，各處的摩擦均可忽略不計。圖1-6-1現(xiàn)使磁場以=0.2 T/s的變化率均勻地增大，試求當t為多少秒時，M剛好離開地面(取g=10 m/s2)？解析：因為磁場在變化，在閉合回路中產(chǎn)生的是感生電動勢，根據(jù)楞次定律和左手定則知ab受到的安培力方向向左，當F安Mg時，重物將被拉起。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電動勢E=L1L2，回路中的感應(yīng)電流為I=ab桿所受的安培力F安=BL1I=（B0+t）L1I，聯(lián)立上述四個方程解得：t= ()2-B0=5 s.答案：5 s2.如圖1-6-2所示，ab是一個可繞垂直于紙面的軸O轉(zhuǎn)動的閉合矩形導(dǎo)線框，當滑動變阻器R的滑片自左向右滑動時，線框ab的運動情況是（ ）圖1-6-2A.保持靜止不動B.逆時針轉(zhuǎn)動C.順時針轉(zhuǎn)動D.發(fā)生轉(zhuǎn)動，因電源正負極不明，無法確定轉(zhuǎn)動方向解析：根據(jù)圖示電路，線框ab所處位置的磁場為水平方向的，當滑動變阻器的滑片向右滑動時，電路中電阻增大，電流增加，則穿過閉合導(dǎo)線框ab的磁通量將減少。=BSsin，為線圈平面與磁場方向的夾角，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場將阻礙原來磁場的變化，則線框ab只有順時針旋轉(zhuǎn)才能使角有增大的趨勢，而使穿過線圈的磁通量增加，則答案C正確。注意此題并不需要明確電源的極性。答案：C【變式訓(xùn)練二】1.如圖1-6-3所示，勻強磁場方向垂直于線圈平面，先后兩次將線圈從同一位置勻速地拉出有界磁場，第一次拉出時的速度為，第二次拉出時的速度為2。這兩次拉出線圈的過程中，下列說法錯誤的是（ ）圖1-6-3A.線圈中的感應(yīng)電流之比為12B.線圈中產(chǎn)生的電熱之比為12C.施力的方向與速度方向相同，外力的功率之比為12D.流過線圈任一截面的電荷量之比為11答案：C【體驗探究】【問題】既然感應(yīng)電路中有電動勢，那么電動勢的大小與什么有關(guān)系呢？【導(dǎo)思】感應(yīng)電動勢的大小受磁通量改變快慢的影響，將通電線圈插入螺線管中，觀察閉合電路中G表指針偏轉(zhuǎn)角。【探究】如圖1-6-4所示，分別快速和慢速將通電線圈插入螺線管內(nèi)，就會發(fā)現(xiàn)快速插入比慢速插入時，G中指針偏轉(zhuǎn)角度明顯要大。圖1-6-4在電路組成元件不變的情況下，分別將帶鐵芯的和不帶鐵芯的線圈插入螺線管內(nèi)，就會發(fā)現(xiàn)電流表的偏轉(zhuǎn)角度沒有改變。將帶鐵芯的和不帶鐵芯的線圈分別插入螺線管內(nèi)，電流表的偏轉(zhuǎn)角度沒有改變，說明磁通量變化的大小不影響感應(yīng)電動勢的大小。不管是快速插入還是慢速插入，對閉合回路而言，其磁通量的變化是一樣的，但用的時間不同?？梢姡磐孔兓?，閉合回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流就大。由電路的知識可知，電流大是因為電源提供的電壓大，也就是說，回路中磁通量變化越快，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大。結(jié)論：我們用單位時間內(nèi)磁通量的變化來表示磁通量變化的快慢，稱為磁通量的變化率，表示為。法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容：電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比。用公式表示為E=k，其中k為比例常數(shù)。上述各物理量均用國際單位制時，k=1，公式可寫為E=。3