1、2.2 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律选择性必修第二册选择性必修第二册【学习目标】【学习目标】1 1.通过电动势的概念分析,知道感应电动势的概念。(物理观念)2 2.理解法拉第电磁感应定律的内容。(物理观念)3 3.会计算导体切割磁感线时的感应电动势。(科学思维)4 4.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。(科学思维)【情境探究】如图所示如图所示, ,将条形磁铁从同一高度插入线圈的实验中将条形磁铁从同一高度插入线圈的实验中。(1)(1)快速插入和缓慢插入时磁通量的变化量快速插入和缓慢插入时磁通量的变化量相同吗相同吗? ?指针偏转角度相指针偏转角度相同吗同吗? ?(2)(2
2、)指针偏转角度取决于什么指针偏转角度取决于什么? ?要点提示 (1)磁通量的变化量相同,但磁通量变化的快慢不同,快速插入比缓慢插入时指针偏转角度大。(2)指针偏转角度大小取决于 的大小。一、法拉第电磁感应t1 1. .感应电动势：感应电动势：在在电磁感应电磁感应现象中产生的电动势被称为感应电现象中产生的电动势被称为感应电动势动势, ,产生感应电动势的那部分导体相当于产生感应电动势的那部分导体相当于电源电源。2 2. .感应电动势产生条件：感应电动势产生条件：穿过穿过回路的回路的 磁通量磁通量 发生变化，与电发生变化，与电路是否闭合路是否闭合 无关无关 。一、感应电动势1.磁通量的变化率磁通量的
3、变化率表示磁通量变化的快慢,用 表示,其中表示磁通量的变化量,t表示发生磁通量变化所用的时间。2.内容:电路中感应电动势的大小与穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。3.单位使用国际单位制时,电磁感应定律公式:E= 。若闭合电路是一个匝数为n的线圈,则E= 。4.在国际单位制中,磁通量的单位是韦伯,感应电动势的单位是伏特。想一想感应电动势和磁通量都和线圈的匝数成正比吗?提示 感应电动势的大小和线圈匝数成正比,但磁通量和线圈的匝数无关。二、法拉第电磁感应定律知识归纳知识归纳 的比较 比较项目磁通量磁通量磁通量的变化量磁通量的变化量磁通量的变化率磁通量的变化率物理意义某时刻穿过磁场中某个面的磁感线条
4、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tt大小计算SB12StBtSB注意事项磁通量为标量，但有正负之分计算时注意磁通量的正负t在 图像中，可用斜率表示例1.如图所示,一正方形线圈的匝数为n,边长为a,线圈平面与匀强磁场垂直,且一半处在磁场中。在t时间内,磁感应强度的方向不变,大小由B均匀地增大到2B。在此过程中,线圈中产生的感应电动势为()答案答案 B三、导线切割磁感线时的感应电动势 情境导学情境导学1当B、l、v两两垂直时如图所示，把矩形线框如图所示，把矩形线框CDMN放在磁感应强度放在磁感应强度为为B的匀强磁场中，线框平面跟磁感线垂直。的匀强磁场中，线框平面
5、跟磁感线垂直。试计算导体棒试计算导体棒MN切割磁感线时的感应电动势。切割磁感线时的感应电动势。【问题探究】【问题探究】(1)(1)在在tt时间内导体棒由原来的位置运动到时间内导体棒由原来的位置运动到N N1 1M M1 1，面积的变化量为，面积的变化量为SS_。(2)(2)穿过闭合电路磁通量的变化量为穿过闭合电路磁通量的变化量为_。l lvtvtBSBSB Bl lvtvt【问题探究】【问题探究】(3)(3)感应电动势大小为多少？感应电动势大小为多少？由法拉第电磁感应定律知由法拉第电磁感应定律知 ttBlvtnEBlvE 情境导学情境导学2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，
6、感应电动势的大小sin2BlvBlvE想一想想一想如图所示如图所示,一金属弯杆处在磁感应强度大小为一金属弯杆处在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向、方向垂直纸面向里的匀强磁场中里的匀强磁场中,已知已知ab=bc=L,当它以速度当它以速度v向右平动时向右平动时,a、c两点间的电两点间的电势差多大势差多大?提示 公式E=Blv中的l为导体切割磁感线的有效长度,也就是与磁感应强度B和速度v垂直的长度,因此该金属弯杆的有效长度为Lsin ,故感应电动势大小为BLvsin 。例例2 2.如图所示,在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中,金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动,MN中产生的
7、感应电动势为E1;若磁感应强度增大为2B,其他条件不变,MN中产生的感应电动势变为E2。通过电阻R的电流方向及E1与E2之比分别为()A.ca,2 1 B.ac,2 1C.ac,1 2 D.ca,1 2答案答案 C C【知识归纳】1.当B、l、v三个物理量方向相互垂直时,E=Blv;当有任意两个量的方向平行时,E=0。2.式中的l应理解为导线切割磁感线时的有效长度。若切割磁感线的导线是弯曲的,则应取其与B和v方向都垂直的等效线段长度来计算。如图中线段ab的长即为导线切割磁感线的有效长度。两端点连线长度 例例3 3.在如图所示的几种情况中,金属导体中产生的感应电动势为Blv的是()A.乙和丁B.
8、甲、乙、丁C.甲、乙、丙、丁D.只有乙答案答案 B B如图所示,长为l的导体棒ab以a为圆心,以角速度在磁感应强度为B的匀强磁场中匀速转动,其感应电动势大小。四、导体棒转动切割磁感线时的感应电动势 例例4 4. .如图所示如图所示, ,一个半径为一个半径为r r的铜盘的铜盘, ,在磁感应强度为在磁感应强度为B B的匀强磁场中以角的匀强磁场中以角速度速度绕中心轴绕中心轴OOOO匀速转动匀速转动, ,磁场方向与盘面垂直磁场方向与盘面垂直, ,在盘的中心轴与边在盘的中心轴与边缘处分别安装电刷。设整个回路电阻为缘处分别安装电刷。设整个回路电阻为R R, ,当铜盘匀速转动角速度为当铜盘匀速转动角速度为时时, ,通过电阻的电流为通过电阻的电流为。答案答案 RBr22例例5 5. .如图所示,空间有一匀强磁场,一直金属棒与磁感应强度方向垂直,当它以速度v沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时,棒两端的感应电动势大小为,将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折线,置于与磁感应强度相垂直的平面内,当它沿两段折线夹角平分线的方向以速度v运动时,棒两端的感应电动势大小为答案答案 B B 小小 结结
