1、第第2 2节法拉第电磁感应定律节法拉第电磁感应定律第二章电磁感应知识点 感应电动势定义：当闭合电路中磁通量发生变化时，电路中产生感应电流，则必然有电动势，此电动势叫感应电动势产生条件：不管电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就会产生感应电动势1新知探究知识点 感应电动势产生感应电动势部分的电路特点产生感应电动势的那部分电路相当于电源，属内电路，电流由电势较低处流向电势较高处一般分两种情况：一种是部分导体在磁场中切割磁感线而成为电源；一种是导体围成的面积上有磁通量的变化(如磁感应强度变化或有效面积变化)而成为电源1新知探究知识点 感应电动势感应电动势与感应电流的关系(1)电路中有感
2、应电流时，一定有感应电动势(2)电路中有感应电动势时，不一定有感应电流如图所示，当磁感应强度变化时，穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中有感应电动势产生，但由于线圈是不闭合的，线圈中无感应电流1新知探究知识点 电磁感应定律内容内容: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。表达式2新知探究知识点 电磁感应定律2新知探究(1)公式中各量的单位要用国际制单位；公式中各量的单位要用国际制单位；(2)公式中公式中，/t均取绝对值，该公式只要求出大小就可以，均取绝对值，该公式只要求出大小就可以，不考虑正负不考虑正负知识点 电磁感应定律单位电动势E的单位是伏（V）、磁通量的单位是韦伯（
3、Wb）、时间t的单位是秒（s）2新知探究知识点 电磁感应定律磁通量，磁通量的变化量，磁通量的变化率的比较2新知探究知识点 电磁感应定律2新知探究知识点 电磁感应定律2新知探究知识点 电磁感应定律2新知探究点拨:根据法拉第电磁感应定律可求出感应电动势的大小,进而求出电容器的电荷量;由于等效电源的极性与电路是否闭合无关,所以可以根据楞次定律判断出等效电源的极性,进而判断出电容器极板的带电情况。知识点 电磁感应定律2新知探究解析:因磁场在增强,由楞次定律可推知a端电势高,即a带正电荷。由法拉第电磁感应定律得 答案:210-9 Ca带正电荷 知识点 电磁感应定律2新知探究触类旁通若例题1中的n匝线圈电
4、阻不能忽略,在a、b间接一电阻与接一电容器相比,a、b两点间电势差的大小相同吗?答案:不同,因为a、b两点间电势差的大小等于等效电源的路端电压。接电容器时,电路中电流为零,所以a、b两点间电势差的大小等于电源的电动势;而接电阻时,电路中有电流,此时a、b两点间电势差的大小等于电源的路端电压,这个路端电压小于电源的电动势。知识点 导体切割磁感线时的感应电动势公式推导情景1：把矩形线框abcd放在磁感应强度为B的匀强磁场里，线框平面跟磁感线垂直线框可动部分ab的长度是l，以速度v向右运动3新知探究知识点 导体切割磁感线时的感应电动势3新知探究推导过程：设在t时间内可动部分由ab运动至ab，由法拉第
5、电磁感应定律得：E/tBSSlvt知识点 导体切割磁感线时的感应电动势3新知探究由上述方程可以推出：由上述方程可以推出：EBlv情景情景2：若导体运动方向跟导体本身垂直，但跟磁感线：若导体运动方向跟导体本身垂直，但跟磁感线方向有一夹角方向有一夹角，导体棒中感应电动势的大小又是多大？，导体棒中感应电动势的大小又是多大？推导过程：分解推导过程：分解v，平行，平行B的速度分量的速度分量v2vcos，没有，没有切割，无感应电动势；垂直切割，无感应电动势；垂直B的速度分量的速度分量v1vsin，切割产，切割产生感应电动势生感应电动势EBlvsin.知识点 导体切割磁感线时的感应电动势3新知探究结论：导体
6、切割磁感线时，产生的感应电动势的大小，跟磁感应强度结论：导体切割磁感线时，产生的感应电动势的大小，跟磁感应强度B、导线长度、导线长度l、运动速度、运动速度v以及运动方向和磁感应强度方向的夹角以及运动方向和磁感应强度方向的夹角的正弦的正弦sin成正比成正比知识点 导体切割磁感线时的感应电动势3新知探究公式EBlvsin为速度方向和磁感应强度方向的夹角(1)当导体运动方向与磁场方向平行时，即0时，E0，不产生感应电动势(2)当导体运动方向与磁场方向垂直时，即90时，EBlv.知识点 导体切割磁感线时的感应电动势3新知探究对EBlvsin的理解(1)该公式可看成法拉第电磁感应定律的一个推论，通常用来
7、求导体运动速度为v时的瞬时电动势，若v为平均速度，则E为平均电动势(2)当B、l、v三个量方向相互垂直时，EBlv；当有任意两个量的方向平行时，E0.(3)式中的l应理解为导体切割磁感线时的有效长度如图所示，导体切割磁感线的情况应取与B和v垂直的等效直线长度，即ab的弦长知识点 导体切割磁感线时的感应电动势3新知探究对EBlvsin的理解知识点 导体切割磁感线时的感应电动势3新知探究对EBlvsin的理解(4)该式适用于导体平动时，即导体上各点的速度相等时该式适用于导体平动时，即导体上各点的速度相等时知识点 导体切割磁感线时的感应电动势3新知探究对EBlvsin的理解(6)公式中的v应理解为导
8、线和磁场的相对速度，当导线不动而磁场运动时，也有电磁感应现象发生知识点 导体切割磁感线时的感应电动势3新知探究【例题2】如图所示,在水平方向的匀强磁场中,将一导体棒以初速度v0水平向右抛出,设整个过程中,棒始终平动且不计空气阻力,试分析金属棒在运动过程中产生电动势大小的变化情况,并画出电动势随时间变化的图线。点拨:对E=Blv,必须明确v是垂直于B和l的速度大小。知识点 导体切割磁感线时的感应电动势3新知探究解析:棒水平抛出做平抛运动,据平抛运动的规律知vx=v0 vy=gt而v0平行于磁场,不切割磁感线,只有vy切割磁感线。据电动势公式得E=Blvy(其中l为导体棒的长度)联立得E=Blgt
9、所以在运动过程中,电动势E随时间逐渐增大。即E-t图象为过原点的直线,如图所示。答案:电动势E随时间均匀增大;图象如解析图所示。题后反思利用E=Blv分析有关问题时,l、v、B应取两两互相垂直的分量。知识点 导体切割磁感线时的感应电动势3新知探究触类旁通若将例题2中的匀强磁场方向改为竖直向下,其他条件不变,画出这种情况下电动势随时间变化的图象。解析:由上面的分析可知,这种情况下,vy平行于磁场,不切割磁感线,而v0切割磁感线,所以E=Blv0,即在运动过程中,电动势E不随时间发生变化。图象如图所示。答案:见解析名师指点公式E=n 与E=Blv的区别与联系名师指点公式E=n 与E=Blv的区别与
10、联系名师指点公式E=n 与E=Blv的区别与联系名师指点【例题3】(多选)如图所示,一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路,虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场,方向垂直于回路所在的平面。回路以速度v向右匀速进入磁场,直径CD始终与MN垂直。从D点到达边界开始到C点进入磁场为止,下列结论正确的是()A.感应电流方向不变B.CD段直线始终不受安培力C.感应电动势最大值E=BavD.感应电动势平均值点拨:平均感应电动势一般用瞬时感应电动势一般用 求解,公式E=Blv求解。名师指点解析:在闭合回路进入磁场的过程中,通过闭合回路的磁通量逐渐增大,根据楞次定律可知感应电流的方向始终为逆时针方向,选项A正确
11、。根据左手定则可以判断,CD段受安培力向下,选项B不正确。当半圆形闭合回路进入磁场一半时,等效长度最大为a,这时感应电动势最大为E=Bav,选项C正确。感应电动势平均值 ,选项D正确。答案:ACD题后反思应用 或E=Blv计算感应电动势时,首先要弄清是计算平均感应电动势还是计算瞬时感应电动势,其次要弄清产生原因是磁场变化,还是导体切割磁感线。1关于电磁感应现象的有关说法中，正确的是（）A只要穿过闭合电路中的磁通量不为零，闭合电路中就一定有感应电流发生B穿过闭合电路中的磁通量减少，则电路中感应电流就减小C穿过闭合电路中的磁通量越大，闭合电路中的感应电动势越大D穿过闭合电路中的磁通量变化越快，闭合
12、电路中感应电动势越大课堂训练【答案】D【详解】A只有闭合回路中磁通量发生变化时，闭合回路中才会产生感应电流，故A错误。B根据法拉第电磁感应定律，电动势的大小取决与磁通量变化的快慢，所以感应电流的大小取决于磁通量变化的快慢，磁通量减小时，若磁通量的变化率增大，则感应电流可能变大，故B错误；CD穿过闭合电路的磁通量变化越快，闭合电路中感应电动势越大。磁通量大，但变化较慢，则感应电动势也可能很小，故C错误，D正确。故选D。课堂训练2如图所示，A、B两个闭合单匝线圈用完全相同的导线制成，半径rA=3rB，图示区域内有匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀减小，则（）AA、B线圈中产生的感应电动势:=3:1B
13、A、B线圈中产生的感应电动势:=6:1CA、B线圈中产生的感应电流:=3:1DA、B线圈中产生的感应电流:=1:1课堂训练【答案】C【详解】AB根据法拉第电磁感应定律，可得则有 故AB错误；CD设线圈单位长度的电阻为R，根据闭合电路的欧姆定律有联立解得故C正确，D错误。故选C。课堂训练2BEnn rtt2222(3)91AABBBBErrErr2EIrR9 131 31AABBBAIErIEr3关于感应电流，下列说法中正确的是（）A闭合电路中有磁通量，就一定有感应电流B闭合电路中磁通量越大，感应电流也越大C闭合电路中磁通量变化越大，感应电流也越大D闭合电路中磁通量增加时，感应电流也可能减小课堂
14、训练【答案】D【详解】A闭合电路内有磁通量，若磁通量不变，则该闭合电路中没有感应电流产生，故A错误；B闭合电路中磁通量越大，若磁通量不变，则该闭合电路中没有感应电流产生，故B错误；C据法拉第电磁感应定律，磁通量变化越快，感应电动势越大，感应电流越大，故C错误；课堂训练【答案】D【详解】D根据法拉第电磁感应定律则知：感应电动势的大小与磁通量变化率成正比，与磁通量没有直接关系；穿过闭合电路中的磁通量增大，但磁通量的变化率不一定增大，如果变化率减小，则根据法拉第电磁感应定律则知：感应电动势减小，感应电流就会减小。故D正确。故选D。课堂训练4下列实验现象，属于电磁感应现象的是（）A导线通电后，小磁针偏转B通电导线在磁场中受力运动C金属杆切割磁感线时电流表指针偏转D通电线圈在磁场中受力转动课堂训练【答案】C【详解】A导线通电后，其下方的小磁针偏转，说明电流能产生磁场，是电流的磁效应现象，选项A错误；B通电导线在磁场中受力运动是电动机原理，不是电磁感应现象，选项B错误；C金属杆切割磁感线时，产生感应电流，使电流表指针偏转，是电磁感应现象选项C正确；D通电线圈在磁场中受力转动是电动机原理，不是电磁感应现象，选项D错误,故选C。课堂训练谢谢谢谢
