高二物理电磁感应现象与法拉第电磁感应定律通用版.doc

高二物理电磁感应现象与法拉第电磁感应定律通用版 【本讲主要内容】 电磁感应现象 法拉第电磁感应定律——感应电动势的大小 掌握产生感应电流的条件；理解法拉第电磁感应定律的内容和内涵，判断闭合电路磁通量的变化；理解法拉第电磁感应定律的瞬时意义。 【知识掌握】 【知识点精析】 1、磁通量： 物理学上定义，通过磁场中任何一面积元S的磁通量等于磁感应强度矢量B在该面积之法线方向上的分量与面积的乘积。怎样理解这个表述呢？ （1）定义：当匀强磁场中有一个垂直磁场的平面，磁感应强度为B ，平面面积为S ，则穿过这个平面的磁通量（简称磁通）为：Φ＝ BS （2）物理意义：磁通量表征磁感线的条数。 （3）单位：韦伯；1Wb ＝ 1T·m ＝ 1V·s （4）磁通量是标量 磁通量是标量，却有正负之分。当我们规定从平面的一面穿进的磁感线条数为正通量，则从另一面穿进的磁感线条数为负通量，磁通量的运算遵从代数法则。 2、电磁感应现象 （1）演示实验 演示：图4所示的实验 导体怎样运动才会有感应电流呢？ 切割磁感线运动。 演示：图5所示的实验 如果磁铁在螺线管中不动，会不会有磁通量的变化？会不会有感应电流？ 磁通量不会变化，也不会有感应电流。 演示：图6所示的实验 ①开关合上、断开瞬间，观察电流计的指针情况； ②合上开关后，滑动变阻器触头，观察电流计的指针情况。 （2）实验结论：不论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有电流产生，这种利用磁场产生电流的现象叫电磁感应，产生的电流叫感应电流。 （3）产生感应电流的条件： ①电路必须闭合； ②磁通量发生变化。 分析磁通量发生变化的因素： 由Ф＝BSsinθ可知：当①磁感应强度 B发生变化；②线圈的面积S发生变化；③磁感应强度B与面积S之间的夹角θ发生变化。这三种情况都可以引起磁通量发生变化。 例如（1）图7、8闭合电路的一部分导体切割磁感线： （2）图9磁场不变，闭合电路的面积变化： （3）图10线圈面积不变，线圈在不均匀磁场中运动； （4）图11线圈面积不变，磁场不断变化。 3、法拉第电磁感应定律 （1）感应电动势：就是在电磁感应现象中产生的电动势，字母仍然为E ，单位：伏特。 （2）法拉第电磁感应定律：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。 它可以表达为：E ∝或E ＝ k 关于这个系数，法拉第的研究表明，它正好等于回路的匝数n ，所以E ＝ n 关于这个表达式，还需要值得注意的是 平均磁通变化率＝ → 平均感应电动势； （3）当部分导体切割磁感线引起磁通量变化时，法拉第电磁感应定律可以这样应用 E ＝ BLv 毫无疑问，这是一个电磁感应的二级结论，但是它在对应平均意义和瞬时意义方面是不是更方便呢？ 平均速度 → 平均感应电动势； 瞬时速度vt → 瞬时感应电动势Et 。 当然大家也要清醒地认识到，这个推论的优越性也不是绝对的。如果电磁感应的过程中没有明显的切割磁感线情况，它是无能为力的。所以，任何一个工具，我们都要一分为二地去看待它，这样才能正确地、灵活地加以运用。 （4）右手定则：伸开右手让拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，让磁感线垂直从手心穿入，拇指指向导体运动的方向，其余四指指的就是感应电流的方向。 当部分导体切割磁感线引起磁通量变化时，用右手定则判断感应电流方向。 【解题方法指导】 例1. 恒定的匀强磁场中有一圆形闭合导体线圈，线圈平面垂直于磁场方向，要使线圈在此磁场中能产生感应电流，则： A. 线圈沿自身所在平面做匀速运动 B. 线圈沿自身所在平面做加速运动 C. 线圈绕任意一条直径做匀速转动 D. 线圈绕任意一条直径做变速转动 分析与解：要使闭合的线圈中产生感应电流，必须闭合线圈内的磁通量发生变化，当线圈在垂直于磁场的平面内平动时，其磁通量应保持最大不变；而当它绕垂直于磁场的任一条直径转动时，磁通量发生改变，产生感应电流。 由上分析可知：正确选项是C、D。 例2. 一个共有10匝的闭合矩形线圈，总电阻为10Ω、面积为0.04m2，置于水平面上。若线框内的磁感强度在0.02s内，由垂直纸面向里，从1.6T均匀减少到零，再反向均匀增加到2.4T。则在此时间内，线圈内导线中的感应电流大小为______A。 解析：根据法拉第电磁感应定律 　　 注意错解：由于磁感强度均匀变化，使得闭合线圈中产生感应电流，根据法拉第电磁感应定律，感应电动势 　　 　　　 注意磁通量是标量，却有正负之分。当我们规定从平面的一面穿进的磁感线条数为正通量，则从另一面穿进的磁感线条数为负通量，磁通量的运算遵从代数法则。 练一练：有一面积为S=100cm2金属环，