专题 法拉第电磁感应定律及其应用讲义— 高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第二册.doc

法拉第电磁感应定律一、法拉第电磁感应定律1内容：电路中的感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。2公式： 其中n为线圈匝数。3适用范围：一切电磁感应现象。4公式说明：感应电动势的大小与磁通量的变化率有关，与磁通量、磁通量的变化无关。若，则E为瞬时感应电动势；若为一段时间，则E为平均感应电动势。若一定，则平均感应电动势等于瞬时感应电动势，平均感应电动势一般不等于初态与末态电动势的平均值。若线圈平面与B垂直，则当仅由B的变化引起，即S一定，则；当仅由S的变化引起，即 B一定，则。5比较感生电动势与动生电动势感生电动势动生电动势含 义由于磁场发生变化而在回路中产生的感应电动势表示长为l的导体（无论闭合与否）做切割磁感线运动时产生的感应电动势大 小非静电力感应电场力洛仑兹力方 向只能用楞次定律判别可以用右手定则，也可用楞次定律判别6注意区别：磁通量、磁通量的变化、磁通量的变化率。是状态量，是闭合回路在某时刻（某位置）穿过回路的磁感线的条数，当磁场与回路平面垂直时，。是过程量，是表示回路从某一时刻变化到另一时刻磁通量的增量，即。表示磁通量的变化快慢，即单位时间内磁通量的变化，称磁通量的变化率。上述三个物理量的大小没有直接关系，这一点与运动学中v、， 三者相似。【典型例题】图1图2【例1】在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，规定线圈中感应电流的正方向如图 1所示，当磁场的磁感应强度 B随时间 t如图 2变化时，图 3中正确表示线圈中感应电动势 E变化的是（ ）图3 【例2】如图所示，一边长为L的正方形金属框，质量为m，电阻为R，用细线把它悬挂在一个有界的磁场边缘，金属框的上半部处于磁场内，下半部处于磁场外，磁场随时间均匀变化且满足Bkt规律已知细线所能承受的最大拉力T2mg，求从t0时刻起，经多长时间细线会被拉断 【例3】如图所示,竖直平行导轨间距L=20cm,导轨顶端接有一电键S.导体捧ab与导轨接触良好目无摩擦,ab的电阻R=0.4,质量m=10g,导轨的电阻不计,整个装置处在与轨道平面垂直的匀强磁场中,磁感应强度B=1T.当导体棒由静止释放0.8s后,突然闭合电键,不计空气阻力.设导轨足够长.求ab棒的最大速度和最终速度的大小(g取10ms2).二、导体切割磁感线产生感应电动势计算1导体切割磁感线产生感应电动势的大小： 上式适用导体平动，l垂直v、B。公式中L是导体切割磁感线的有效长度。是v与B的方向夹角，若=90(vB)时，则E=BLv；若=0(vB)时，则E=0。2切割运动的若干图景：部分导体在匀强磁场中的相对平动切割部分导体在匀强磁场中的匀速转动切割闭合线圈在匀强磁场中转动切割 【例4】如图所示，接有灯泡L的平行金属导轨水平放置在匀强磁场中，一导体杆与两导轨良好接触并做往复运动，其运动情况与弹簧振子做简谐运动的情况相同。图中O位置对应于弹簧振子的平衡位置，P、Q两位置对应于弹簧振子的最大位移处。若两导轨的电阻不计，则（ ）A杆由O到P的过程中，电路中电流变大B杆由P到Q的过程中，电路中电流一直变大C杆通过O处时，电路中电流方向将发生改变D杆通过O处时，电路中电流最大【例5】如图，在匀强磁场中固定放置一根串接一电阻R的直角形金属导轨aob（在纸面内），磁场方向垂直纸面朝里，另有两根金属导轨c、d分别平行于oa、ob放置。保持导轨之间接触良好，金属导轨的电阻不计。现经历以下四个过程：以速率v移动d，使它与ob的距离增大一倍；再以速率v移动c，使它与oa的距离减小一半；然后，再以速率2v移动c，使它回到原处；最后以速率2v移动d，使它也回到原处。设上述四个过程中通过电阻R的电量的大小依次为Q1、Q2、Q3和Q4，则（ ）A. Q1Q2Q3Q4 B. Q1Q22Q32Q4 C. 2Q12Q2Q3Q4 D. Q1Q2Q3Q4 【例6】 如图所示，匀强磁场方向垂直于线圈平面，先后两次将线框从同一位置匀速地拉出有磁场。第一次速度v1 = v，第二次速度v2 = 2v，在先、后两次过程中（ ）A线圈中感应电流之比为1：2B线圈中产生热量之比为1：2C沿运动方向作用在线框上的外力的功率之比为1：2D流过任一横截面的电量之比为1：2 【例7】如图所示，固定于水平桌面上的金属框架cdef，处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab搁在框架上，可无摩擦滑动。此时adeb构成一个边长为l的正方形。棒的电阻为r，其余部分电阻不计。开始时磁感应强度为B0。（1）若从t = 0时刻起，磁感应强度均匀增加，每秒增加为k，同时保持棒静止，求棒中是感应电流。在图上标出感应电流的方向。（2）在上述（1）情况中，始终保持棒静止，当t = t1秒末时需加的垂直于棒的水平拉力为多大？（3）若从t = 0时刻起，磁感应强度逐渐减小，当棒以恒定速度v向右做匀速运动时，可使棒中不产生感应电流，则磁感应强度应怎样随时间变化（写出B与t的关系式）？ 【例8】如图所示，两根平行金属导轨固定在水平桌面上，每根导轨每米的电阻为r00.10/m，导轨的端点P、Q用电阻可忽略的导线相连，两导轨间的距离l=0.20m有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面，已知磁感强度B与时间t的关系为B=kt，比例系数k=0.020T/s一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动，在滑动过程中保持与导轨垂直在t=0时刻，金属杆紧靠在P、Q端，在外力作用下，杆以恒定的加速度从静止开始向导轨的另一端滑动，求在t6.0s时金属杆所受的安培力 第 5 页 共 5 页