第二章 2 法拉第电磁感应定律公开课.docx

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1、法拉第电磁感应定律学习目标I 1.理解并掌握法拉第电磁感应定律，能够运用法拉第电磁感应定律定量计算感应 电动势的大小2能够运用=3历或=3勿sin。计算导体切割磁感线时产生的感应电动势3 了解动生电动势的概念，知道导线切割磁感线通过克服安培力做功把其他形式的能转化为电梳理教材一、电磁感应定律.感应电动势在电磁感应现象中产生的电动势叫作感应电动势，产生感应电动势的那局部导体相当于电源.1 .法拉第电磁感应定律内容：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比.公式：E=黑,其中为线圈的匝数.(3)在国际单位制中，磁通量的单位是韦伯(Wb),感应电动势的单位是伏(V).二、导线

2、切割磁感线时的感应电动势.导线垂直于磁场方向运动，B、I、。两两垂直时，如图1所示，E=Blv.导线的 横截面.导线的运动方向与导线本身垂直，但与磁感线方向夹角为。时，如图2所示，E=Blvsm 0.1 .导体棒切割磁感线产生感应电流，导体棒所受安培力的方向与导体棒运动方向相反，导体 棒克服安培力做功,把其他形式的能转化为电能.。即学即用1.判断以下说法的正误.在电磁感应现象中，有感应电流，就一定有感应电动势；反之，有感应电动势，就一定有 感应电流.(x )线圈中磁通量的变化量。越小，线圈中产生的感应电动势一定越小.(X )线圈放在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大.(X )D.

3、8X 105 V答案B解析 门关闭时，穿过门上线圈的磁通量为孙=1.6义104 9,将门翻开转过90。时磁通量为2=0,那么有AO=O2。1 = 1.6X 10-4 Wb,由公式=詹得，线圈中产生的感应电动势的大小为4（pc，金属框中无电流B.（pbq）c，金属框中电流方向沿abcaUbc=；BFco,金属框中无电流C. 1/细之,金属框中电流方向沿acba答案c解析 金属框尻平面与磁场方向平行，转动过程中磁通量始终为零，所以无感应电流产生, 故B、D错误；转动过程中he边和ac边均切割磁感线，产生感应电动势，由右手定那么判断 1(pa(pc, (pb(pc,故 A 错误；由 E =BL V

4、得,Ubc= Bl2CO,故 C 正确.个面的磁感线条数某个面的磁通量的变化量变化的快慢当B、S互相垂直 时的大小SBS216卜= LJ Xa、人间断开时，其间电压大小等于线圈产生的感应电动势大小，感应电动势大小为= 2.5V且恒定，C项错误；在。、间接一个理想电流表时相当于、Z?间接通而形成回路，F 2 5回路总电阻即为线圈的总电阻，故感应电流大小/=：=行 a=0.25A, D项正确.二 导线切割磁感线时的感应电动势.导线切割磁感线时感应电动势表达式的推导如图8所示，闭合电路一局部导线劭处于匀强磁场中，磁感应强度为 的长度为/, ab 以速度。匀速垂直切割磁感线.XXXXXXXXXXXX图

5、8那么在Ar内穿过闭合电路磁通量的变化量为=BAS=3勿 根据法拉第电磁感应定律得=等=3历.1 .对公式的理解(1)当3、I、。三个量的方向互相垂直时，E=B1S当有任意两个量的方向互相平行时，导线 将不切割磁感线，=0.当/垂直于3且/垂直于小 而。与5成。角时，导线切割磁感线产生的感应电动势大小为 E=Blvsn 0.假设导线是弯折的，或/与。不垂直时，后=瓦。中的/应为导线在与。垂直的方向上的投影 长度，即有效切割长度.XXX图9甲中的有效切割长度为：cd sin 0；图乙中的有效切割长度为：L= MN ；9 乙图图丙中的有效切割长度为：沿。1的方向运动时，L=2R；沿力的方向运动时，

6、L=R.如图10所示，MN、尸。为两条平行的水平放置的金属导轨，左端接有定值电阻R,金属棒斜放在两导轨之间，与导轨接触良好，磁感应强度为8的匀强磁场垂直于导轨平面，设金属棒与两导轨间夹角为60。，以速度。水平向右匀速运动，不计导轨和棒的电阻，那么流过金属棒的电流为()BLv小 BLu BLu小 BLuB 2R C2R D. 3R答案解析TxA)oax / x/ vX XXXXQ图10金属棒切割磁感线的有效长度为Lsin 60。=坐L,故感应电动势E=Bv苦,由欧姆定律得通过金属棒的电流Za公式A0 e=4E=Blvsin 0研究对象某个回路回路中做切割磁感线运动的那局部导体内容(1)求的是加时

7、间内的平均感 应电动势，后与某段时间或某(1)假设。为瞬时速度，求的是瞬时感应电动势.(2)假设。为平均速度，求的是平均感应电动势.三、公式与E=Blvs,m 0的区别与联系个过程对应.(2)当AL0时，E为瞬时感应电动势(3)当B、/、。二者均不变时，平均感应电动 势与瞬时感应电动势相等适用范围对任何电路普遍适用只适用于导体切割磁感线运动的情况联系A0(1)EBZisin。是由En八在 定条件下推导出来的. 1 .1 1,(2)整个回路的感应电动势为零时，回路中某段导体的感应电动势不一定为零例 如图11所示，导轨和ON都在纸面内，导体A3可在导轨上无摩擦滑动,ABJ_ON,ON水平，假设A3

8、以5 m/s的速度从。点开始沿导轨匀速向右滑，导体与导轨都足够长，匀强磁场的磁感应强度为0.2T.问：(结果可用根式表示)图11第3 s末夹在导轨间的导体长度是多少？此时导体切割磁感线产生的感应电动势多大?(2)03 s内回路中的磁通量变化了多少？此过程中的平均感应电动势为多少？答案(T)5小m 5小V (2)气& Wb3季Y解析(1)第3 s末，夹在导轨间导体的长度为： /=tan 3(T = 5X3Xtan 30。m = 54 m 此时E=5加=0.2义5，5、5 V = 5/V.(2)03 s内回路中磁通量的变化量 A0=B5-O=O.2x1x 15X573 Wb= Wb 0-3 s内电

9、路中产生的平均感应电动势为:T5小一G2 5 rE =后=- V = 2 小 V针对训练2 (多项选择)如图12所示，一导线弯成半径为。的半圆形闭合回路.虚线右侧有 范围足够大、磁感应强度为5的匀强磁场，方向垂直于回路所在的平面向下.回路以速度。向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直.从。点到达边界开始到。点进入磁场为止, 以下结论正确的选项是()MN图12A.感应电动势最大值E=2BmB.感应电动势最大值的解析在半圆形闭合回路进入磁场的过程中，有效切割长度如下图，所以进入过程中/先逐渐增大到再逐渐减小为0,由历可知，最大值为及2,最小值为0,故A错误，B正确；平均感应电动势E =正确；平均

10、感应电动势E =V故D正确，C错误.四、导体棒转动切割磁感线产生的电动势如图13所示，长为/的导体棒在磁场中绕A点在纸面内以角速度。匀速转动，磁场的磁感 应强度为B,那么AC在切割磁感线时产生的感应电动势为E=bFJ =BlH=3Bl2M图13例 如图14所示，半径为的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场（磁感应强度为3）中，绕 O轴以角速度沿逆时针方向匀速转动，那么通过电阻R的电流的方向和大小是（金属圆盘的 电阻不计X ）图14. h .B）2co, 一 Bra）A.由 c 至U d, J= p-B.由 d 到 c, I pKKC.由c到d, 1=嘤D.由d至Ijc, 1=嘤答案D解析 根据法拉第

11、电磁感应定律，感应电动势=3厂4“=/，由欧姆定律得通过电阻R 乙乙户 y的电流/=w=r=用詈.圆盘相当于电源，由右手定那么可知电流方向为由边缘指向圆心， A AZA所以电阻R中的电流方向为由d到c,选项D正确.随堂演练逐点落实1 .（法拉第电磁感应定律的理解）关于感应电动势的大小，以下说法中正确的选项是（）A.线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大B.线圈中磁通量越大，产生的感应电动势一定越大C.线圈放在磁感应强度越大的地方，产生的感应电动势一定越大D.线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势越大答案D解析 由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势的大小由磁通量的变化率决定.线圈中磁通 量变化大，但磁通量变化率不一定大，所以产生的感应电动势也不一定大，选项A错误，选 项B错误；线圈放在磁感应强度大的地方，磁通量虽然较大，但磁通量的变化率不一定大， 产生的感应电动势也不一定大，选项C错误；线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势越