2018年河北省邢台市高中物理 第四章 电磁感应 4.4 法拉第电磁感应定律1学案（无答案）新人教版选修3-2.docVIP

4.4 法拉第电磁感应定律 1.理解和掌握法拉第电磁感应定律，并能应用于计算感应电动势的大小. 2.能够运用E＝Blv或E＝Blvsin θ计算导体切割磁感线时的感应电动势. 3.知道反电动势的定义和在生产中的应用． 一、法拉第电磁感应定律 [问题设计] 关于教材第2节“探究感应电流的产生条件”中的几个演示实验，思考下列问题： (1)在实验中，电流表指针偏转原因是什么？ (2)电流表指针偏转角度大小跟感应电动势的大小有什么关系？ (3)在图1中，将条形磁铁从同一高度插入线圈中，快插入和慢插入有什么相同和不同？ 图1 [要点提炼] 1．内容：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的成正比． 2．公式：E＝n，其中n为，ΔΦ总是取． 一般用来求Δt时间内感应电动势的． 3．对法拉第电磁感应定律的理解 (1)磁通量的变化率和磁通量Φ(填“有”或“没有”)直接关系．Φ很大时，可能很小，也可能很大；Φ＝0时，可能不为0. (2) E＝有两种常见形式：①线圈面积S不变，磁感应强度B均匀变化：E＝n·S；②磁感应强度B不变，线圈面积S均匀变化：E＝nB·.(其中是Φ－t图象上某点切线的. 为B－t图象上某点切线的) (3)产生感应电动势的那部分导体相当于．如果电路没有闭合，这时虽然没有，但电动势依然存在． 二、导线切割磁感线时的感应电动势 [问题设计] 如图2所示，闭合电路一部分导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度为B，ab的有效长度为l，ab以速度v匀速切割磁感线，求回路中产生的感应电动势． 图2 [要点提炼] 1．当导体平动切割磁感线，即B、l、v两两垂直时(如图3所示)，E＝Blv. 图3 2．公式中l指：即导体在与v垂直的方向上的投影长度． 图4 图4甲中的有效切割长度为：l＝sin θ； 图乙中的有效切割长度为：l＝； 图丙中的有效切割长度为：沿v1的方向运动时，l＝R；沿v2的方向运动时，l＝. [延伸思考] 如图5所示，如果长为l的直导线的运动方向与直导线本身是垂直的，但与磁感线方向有一个夹角θ(θ≠90°)，则此时直导线上产生的感应电动势表达式是什么？ 图5 一、法拉第电磁感应定律的理解 例1 下列几种说法中正确的是 ( ) 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，线圈中产生的感应电动势一定越大 C．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 D．线圈中磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势一定越大 二、E＝n的应用 例2 一个200匝、面积为20 cm2的线圈，放在磁场中，磁场的方向与线圈平面成30°角，若磁感应强度在0.05 s内由0.1 T增加到0.5 T，在此过程中穿过线圈的磁通量的变化量是________ Wb；磁通量的平均变化率是______ Wb/s；线圈中的感应电动势的大小是_______ V. 例3 如图6甲所示，平行导轨MN、PQ水平放置，电阻不计，两导轨间距d＝10 cm，导体棒ab、cd放在导轨上，并与导轨垂直．每根棒在导轨间的部分，电阻均为R＝1.0 Ω.用长为L＝20 cm的绝缘丝线将两棒系住．整个装置处在匀强磁场中，t＝0的时刻，磁场方向竖直向下，丝线刚好处于未被拉伸的自然状态．此后，磁感应强度B随时间t的变化如图乙所示．不计感应电流磁场的影响，整个过程丝线未被拉断．求：(1)0～2.0 s的时间内，电路中感应电流的大小与方向；(2)t＝1.0 s时，丝线的拉力大小． 图6 三、E＝Blv的应用 例4 试写出如图7所示的各种情况下导线中产生的感应电动势的表达式[导线长均为l，速度为v，磁感应强度均为B，图(3)、(4)中导线垂直纸面]． 图7 1．(对法拉第电磁感应定律的理解)如图8所示，闭合金属导线框放置在竖直向上的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度随时间变化，下列说法正确的是( ) 图8 A．当磁感应强度增加时，线框中的感应电流可能减小 B．当磁感应强度增加时，线框中的感应电流一定增大 C．当磁感应强度减小时，线框中的感应电流一定增大 D．当磁感应强度减小时，线框中的感应电流可能不变 2．(E＝Blv的应用)如图9所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一个水平放置的金属棒ab以水平初速度v0抛出，设运动的整个过程中不计空气阻力，则金属棒在运动过程中产生的感应电动势大小将( ) 图9 A．越来越大B．越来越小C．保持不变D．无法确定 3．(E＝n的应用)单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场，若线圈所围面积的磁通量随时间变化的规律如图10所示，则O～D过程中( ) 图10 A．线圈中O时刻感应电动势最大B．线圈中D时刻感应电动势为零 C．线圈中D时刻感应电动势最大D．线圈中O至D时间内的平均感应电动势为0.4 V 4．如图11