《法拉第电磁感应定律》 导学案1 教师版.docVIP

学而优·教有方

PAGE

PAGE19

2.法拉第电磁感应定律

必备知识·自主学习

一、电磁感应定律

1．感应电动势：

(1)产生条件：穿过电路的磁通量发生变化，与电路是否闭合无关。

(2)产生感应电动势的那部分导体相当于电源。

2．法拉第电磁感应定律：

(1)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。

(2)大小：E＝eq\f(ΔΦ,Δt)(单匝线圈)；E＝neq\f(ΔΦ,Δt)(n匝线圈)。

二、导体切割磁感线时的感应电动势

1．垂直切割：B、l、v两两垂直时，如图甲所示，E＝Blv。

2．不垂直切割：导线的运动方向与导线本身垂直，与磁感线方向夹角为θ时，如图乙所示，则E＝Blv1＝Blv__sin__θ。

(1)在电磁感应现象中，有感应电动势，就一定有感应电流。(×)

(2)穿过某电路的磁通量变化量越大，产生的感应电动势就越大。(×)

(3)闭合电路置于磁场中，当磁感应强度很大时，感应电动势可能为零；当磁感应强度为零时，感应电动势可能很大。(√)

(4)线圈中磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势就越大。(√)

(5)导体棒在磁场中切割磁感线，就一定会产生感应电动势。(√)

关键能力·合作学习

知识点一法拉第电磁感应定律的理解和应用

1．磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ及磁通量的变化率eq\f(ΔΦ,Δt)的比较：

磁通量Φ

磁通量的

变化量ΔΦ

磁通量的

变化率eq\f(ΔΦ,Δt)

物理

意义

某时刻穿过磁场中某个面的磁感线条数

在某一过程中穿过某个面的磁通量的变化量

穿过某个面的磁通量变化的快慢

当B、S互相垂

直时，大小计算

Φ＝BS⊥

eq\f(ΔΦ,Δt)＝

注意

若穿过某个面有方向相反的磁场，则不能直接用Φ＝BS。应考虑相反方向的磁通量或抵消以后所剩余的磁通量

开始和转过180°时平面都与磁场垂直，但穿过平面的磁通量是不同的，一正一负，ΔΦ＝2BS，而不是零

既不表示磁通量的大小，也不表示变化的多少。在Φ-t图像中，可用图线的斜率表示

提醒：注意磁通量的变化量和磁通量的变化率的区别。

2.公式E＝neq\f(ΔΦ,Δt)的理解：感应电动势的大小由磁通量变化的快慢，即磁通量变化率eq\f(ΔΦ,Δt)决定，与磁通量Φ、磁通量变化量ΔΦ无关。

如图甲中导线运动得越快，产生的感应电流越大，图乙中磁铁插入的速度越快，感应电流越大，说明了什么？

提示：感应电动势与磁通量的变化率有关。

【典例】（多选）如图甲所示，闭合矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁场的方向与导线框所在平面垂直，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示。规定垂直纸面向内为磁场的正方向，顺时针为线框中感应电流的正方向，水平向右为安培力的正方向。关于线框中的感应电流i与ad边所受的安培力F随时间t变化的图像，下列选项中正确的是（）

【解析】选B、C。由题图乙可知，0～1s内，B增大，Φ增大，由楞次定律可知，感应电流沿逆时针方向，为负值；1～2s内，磁通量不变，无感应电流；2～3s内，B的方向垂直纸面向里，B减小，Φ减小，由楞次定律可知，感应电流沿顺时针方向，为正值；3～4s内，B的方向垂直纸面向外，B增大，Φ增大，由楞次定律可知，感应电流沿顺时针方向，感应电流为正值，A错误，B正确；由左手定则可知，在0～1s内，ad边受到的安培力方向水平向右，是正值，根据F＝BIl可知安培力均匀增加；1～2s内无感应电流，ad边不受安培力，2～3s内，安培力方向水平向左，是负值且逐渐减小；3～4s内，安培力方向水平向右，是正值且逐渐变大；由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)S，感应电流I＝eq\f(E,R)＝eq\f(SΔB,RΔt)，由B-t图像可知，在每一时间段内，eq\f(ΔB,Δt)的大小是定值，在各时间段内I是定值，ad边受到的安培力F＝BIl，I、l不变，B均匀变化，则安培力F均匀变化，不是定值，C正确，D错误。

应用E＝neq\f(ΔΦ,Δt)求解的三种思路

（1）磁感应强度B不变，垂直于磁场的回路面积S发生变化，则E＝nBeq\f(\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(ΔS)),Δt)。

（2）垂直于磁场的回路面积S不变，磁感应强度B发生变化，则E＝nSeq\f(\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(ΔB)),Δt)。

（3）磁感应强度B、垂直于磁场的回路面积S均发生变化，则E＝neq\f(\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(Φ2－Φ1)),Δt)。

1.（多选）一长直导线与闭合金