高中物理第一章電磁感應(yīng)第六節(jié)法拉第電磁感應(yīng)定律預(yù)習導(dǎo)學(xué)案粵教版選修321103232
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高中物理第一章電磁感應(yīng)第六節(jié)法拉第電磁感應(yīng)定律預(yù)習導(dǎo)學(xué)案粵教版選修321103232
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