第2章 4　電磁感應定律

1、.4電磁感應定律學 習 目 標知 識 脈 絡1.知道電磁感應現(xiàn)象及產(chǎn)生條件難點2知道法拉第電磁感應定律，會用法拉第電磁感應定律計算感應電動勢的大小重點3理解發(fā)電機的工作原理.自 主 預 習·探 新 知知識梳理一、電磁感應現(xiàn)象1電磁感應現(xiàn)象是英國物理學家法拉第在奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應的啟發(fā)下，經(jīng)過十年不懈努力發(fā)現(xiàn)的2概念1電磁感應現(xiàn)象：只要通過閉合回路的磁通量發(fā)生變化，就會在回路中產(chǎn)生感應電流，這種由于磁通量發(fā)生變化而產(chǎn)生電流的現(xiàn)象稱為電磁感應2感應電流：電磁感應現(xiàn)象中所生成的電流叫感應電流二、法拉第電磁感應定律發(fā)電機1感應電動勢1概念：由電磁感應所產(chǎn)生的電動勢叫感應電動勢2產(chǎn)生條件：只

2、要穿過回路的磁通量發(fā)生改變，在回路中就產(chǎn)生感應電動勢2法拉第電磁感應定律1內(nèi)容：電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一回路的磁通量的變化率成正比2公式：E，假設為n匝線圈，那么產(chǎn)生的電動勢為：En.3交流發(fā)電機1構(gòu)造：產(chǎn)生磁場的磁體、線圈、轉(zhuǎn)軸、滑環(huán)、電刷等組成2原理：線圈在磁場中切割磁感應線產(chǎn)生感應電流3常見的發(fā)電機形式有：水力、風力、蒸汽壓力等4新型發(fā)電方式其他發(fā)電形式有：太陽能發(fā)電、磁流體發(fā)電等，此外還有新型化學電池發(fā)電，熱電子發(fā)射發(fā)電等根底自測1考慮判斷1奧斯特發(fā)現(xiàn)了“電生磁的現(xiàn)象之后，激發(fā)人們?nèi)ヌ骄俊按派姷姆椒?法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象3只要穿過回路的磁通量發(fā)生改變，回路中就有感應電動

3、勢產(chǎn)生4線圈中磁通量的變化量越大，產(chǎn)生的感應電動勢一定越大5線圈中磁通量變化越快，產(chǎn)生的感應電動勢越大【提示】1234×52關(guān)于電磁感應現(xiàn)象，以下說法中正確的選項是A只要有磁通量穿過電路，電路中就有感應電流B只要閉合電路在做運動，電路中就有感應電流C只要穿過閉合電路的磁通量足夠大，電路中就有感應電流D只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，電路中就有感應電流D產(chǎn)生感應電流的條件為：穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化，或者閉合回路的一部分電路做切割磁感線運動，D正確3以下現(xiàn)象涉及電磁感應的是B電子束在顯像管中的偏轉(zhuǎn)是運動電荷在磁場中偏轉(zhuǎn)，故A錯誤；平安門報警是利用電磁感應原理工作的，故B正確；燈絲

4、顫抖是因為通電電流受到磁場力的作用，故C錯誤；電子束在磁場中偏轉(zhuǎn)是利用了運動電荷在磁場中偏轉(zhuǎn)，故D錯誤應選B.4穿過一個單匝閉合線圈的磁通量始終為每秒均勻增加1 Wb，那么 【導學號：37032051】A線圈中感應電動勢每秒增加1 VB線圈中感應電動勢每秒減少1 VC線圈中感應電動勢始終為1 VD線圈中感應電動勢始終為一個確定值，但由于線圈有電阻，電動勢小于1 VC磁通量始終保持每秒鐘均勻地增加1 Wb，那么En V1 V，知線圈中的感應電動勢始終為1 V，與線圈的電阻無關(guān)故C正確，ABD錯誤應選C.合 作 探 究·攻 重 難感應電流的產(chǎn)生1感應電流產(chǎn)生的條件其條件可以歸納為兩個：一

5、是電路本身必須閉合，二是穿過回路本身的磁通量發(fā)生變化這里主要表達在“變化上，回路中有沒有磁通量穿過不是產(chǎn)生感應電流的條件，假如穿過回路的磁通量很大但無變化，那么無論多么大，都不會產(chǎn)生感應電流2引起磁通量變化的方法根據(jù)磁通量的定義式BS，引起磁通量變化的方法有：1由于磁場變化而引起閉合回路的磁通量的變化2磁場不變，由于閉合回路的面積S發(fā)生變化而引起磁通量的變化3磁場、閉合回路面積都發(fā)生變化時，也可引起穿過閉合電路的磁通量的變化總之，穿過閉合電路的磁感線條數(shù)發(fā)生變化時磁通量就發(fā)生了變化3產(chǎn)生感應電流的方法1閉合電路的一部分導體做切割磁感線運動如圖2­4­1所示，導體AB做切割磁

6、感線運動時，線路中有電流產(chǎn)生，而導體AB順著磁感線運動時，線路中無電流產(chǎn)生圖2­4­12磁鐵在線圈中運動如下圖，條形磁鐵插入或拔出線圈時，線圈中有電流產(chǎn)生，但磁鐵在線圈中靜止不動時，線路中無電流產(chǎn)生3改變螺線管AB中的電流如圖2­4­2所示，將小螺線管AB插入大螺線管CD中不動，當開關(guān)S接通或斷開時，電流表中有電流通過；假設開關(guān)S一直接通，當改變滑動變阻器的阻值時，電流表中也有電流通過圖2­4­2有一根由金屬絲繞制成的閉合環(huán)套在條形磁鐵上，如圖2­4­3所示，當閉合環(huán)收縮導致它所圍的面積減小時：圖2­4&

7、#173;31穿過它的磁通量是否有變化？如有變化，怎樣變？2閉合環(huán)中是否存在感應電流，為什么？【解析】條形磁鐵內(nèi)部的磁感線方向由S極到N極，外部從N極到S極；條形磁鐵外部向下穿過閉合環(huán)的磁通量抵消了一部分內(nèi)部向上穿過的磁通量，當環(huán)收縮時被抵消的部分減少，所以穿過閉合環(huán)的磁通量增加，由于穿過環(huán)的磁通量有變化，所以在環(huán)中產(chǎn)生感應電流【答案】1變化；增加2有；因為穿過閉合環(huán)的磁通量有變化注意有相反方向的磁場產(chǎn)生的磁通量的判斷、首先要清楚哪個方向的磁通量大，然后再看它們各自如何變化，進而判斷總磁通量變化情況.針對訓練1如圖2­4­4所示，勻強磁場足夠大，閉合線圈abcd處在磁場中，

8、且與磁感應強度B垂直，那么以下說法中，正確的選項是圖2­4­4A線圈在該平面內(nèi)勻速運動時，有感應電流B線圈在該平面內(nèi)做加速直線運動時，有感應電流C線圈在該平面內(nèi)以a為圓心做勻速轉(zhuǎn)動時，有感應電流D以上三種情況，均無感應電流D線圈在該平面內(nèi)勻速運動時，穿過線圈的磁通量不變，那么無感應電流產(chǎn)生，選項A錯誤；線圈在該平面內(nèi)做加速直線運動時，穿過線圈的磁通量不變，那么無感應電流產(chǎn)生，選項B錯誤；線圈在該平面內(nèi)以a為圓心做勻速轉(zhuǎn)動時，穿過線圈的磁通量不發(fā)生變化，那么無感應電流產(chǎn)生，選項C錯誤，D正確；應選D.感應電動勢的計算1如何區(qū)分磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化率物理量單位物

9、理意義磁通量Wb表示在某時刻或某位置時穿過某一面積的磁感線條數(shù)的多少磁通量的變化量Wb表示在某一過程中穿過某一面積磁通量變化的多少磁通量的變化率Wb/s表示穿過某一面積的磁通量變化的快慢1是狀態(tài)量，是閉合回路在某時刻某位置穿過回路的磁感線的條數(shù)，當磁場與回路平面垂直時，BS.2是過程量，是表示閉合回路從某一時刻變化到另一時刻的磁通量的增減，即21.常見磁通量變化方式有：B不變，S變；S不變，B變；B和S都變，回路在磁場中相對位置改變?nèi)甾D(zhuǎn)動等總之，只要影響磁通量的因素發(fā)生變化，磁通量就會變化3表示磁通量的變化快慢，即單位時間內(nèi)磁通量的變化，又稱為磁通量的變化率4、的大小沒有直接關(guān)系，這一點可與運

10、動學中v、v、三者類比需要指出的是：很大，可能很?。缓苄?，可能很大；0，可能不為零如線圈平面轉(zhuǎn)到與磁感線平行時當按正弦規(guī)律變化時，最大時，0，反之，當為零時，最大2對法拉第電磁感應定律的理解1感應電動勢的大小決定于穿過電路的磁通量的變化率，與的大小、的大小沒有必然的聯(lián)絡，與電路的電阻R也無關(guān)，而感應電流的大小與E和R有關(guān)2公式En適用于回路中磁通量發(fā)生變化產(chǎn)生的感應電動勢的計算，回路可以閉合，也可以不閉合感應電動勢是整個閉合電路的感應電動勢，不是電路中某部分導體的電動勢3如圖2­4­5所示，長為L的導體棒在勻強磁場中切割磁感線，且導體棒與磁場及切割方向互相垂直，產(chǎn)生感應電動

11、勢圖2­4­5導體棒的運動引起回路面積的變化，根據(jù)BS可知EBlv用此式計算導體棒切割磁感線產(chǎn)生的電動勢大小，非常方便一個共有10匝的閉合矩形線圈，總電阻為10 ，置于程度面上假設穿過線框的磁通量在0.02 s內(nèi)，由垂直紙面向里，從6.4×102 Wb均勻減小到零，再反向均勻增加到9.6×102 Wb.那么在此時間內(nèi)，線圈內(nèi)導線中的感應電動勢大小為多少？ 【導學號：37032052】思路點撥：磁通量與匝數(shù)無關(guān)，但感應電動勢與匝數(shù)有關(guān)磁通量是標量，但要注意正值和負值的意義【解析】設垂直紙面向外為正方向，在0.02 s內(nèi)，磁通量的變化21219.6×

12、;102 Wb6.4×102 Wb0.16 Wb根據(jù)法拉第電磁感應定律：En10× V80 V.【答案】80 V磁通量的變化21.在0.02 s內(nèi)磁場的方向發(fā)生了一次反向.設垂直紙面向外為正方向，那么2(1)21.針對訓練2如圖2­4­6所示，程度放置的平行金屬導軌，相距l(xiāng)0.50 m，左端接一電阻R0.20 ，磁感應強度B0.40 T的勻強磁場方向垂直于導軌平面，導體棒ac垂直放在導軌上，并能無摩擦地沿導軌滑動，導軌和導體棒的電阻均可忽略不計，當ac棒以v4.0 m/s的速度程度向右勻速滑動時，求：圖2­4­61ac棒中感應電動勢的

13、大??；2回路中感應電流的方向【解析】1ac棒產(chǎn)生的感應電動勢EBlv0.40×0.50×4.0 V0.80 V.2由右手定那么斷定電流方向為ca.【答案】10.80 V2方向ca當 堂 達 標·固 雙 基1下面所示的實驗示意圖中，用于探究電磁感應現(xiàn)象的是DA圖是奧斯特實驗，該實驗證明了通電導線周圍存在著磁場，利用電生磁現(xiàn)象制成了電磁鐵，故A錯誤；B圖中閉合開關(guān)，導線中有電流通過時，它就會運動起來，即說明通電導線在磁場中受力的作用，即是電動機的制作原理，故B錯誤；C圖中閉合開關(guān)，線圈中有電流通過時，它就會運動起來，即說明通電導線在磁場中受力的作用，即是電動機的制作原

14、理，故C錯誤；D圖中磁鐵在進入線圈的過程，由于磁通量的變化，產(chǎn)生感應電流；這是用來探究電磁感應現(xiàn)象的，故D正確2如圖2­4­7所示，以下情況下線圈中不能產(chǎn)生感應電流的是 【導學號：37032053】圖2­4­7AI增加B線圈向右平動C線圈向下平動D線圈以ab邊為軸轉(zhuǎn)動C當I增加時，那么穿過線圈的磁通量增大，所以導致線圈中產(chǎn)生感應電流，故A錯誤；當線圈向右平動時，導致線圈中磁通量變小，那么線圈中會出現(xiàn)感應電流，故B錯誤；當線圈向下平動時，穿過線圈的磁通量仍不變，那么線圈中不會出現(xiàn)感應電流，故C正確；線圈以ab邊為軸轉(zhuǎn)動時，致線圈中磁通量發(fā)生變化，那么線圈中會出現(xiàn)感應電流，故D錯誤；應選C.3如圖2­4­8所示，以下各種情況中，穿過回路的磁通量增大的有圖2­4­8A圖甲所示，在勻強磁場中，先把由彈簧狀導線組成回路撐開，而后放手，到恢復原狀的過程中B圖乙所示，裸銅線ab在裸金屬導軌上向右勻速運動過程中C圖丙所示，條形磁鐵拔出線圈的過程中D圖丁所示，閉合線框遠離與它在同一平面內(nèi)通電直導線的過程中B由BS得，題圖甲穿過回路的磁通量隨閉合回路面積的減小而減??；題圖乙穿過回路的磁通量隨閉合回路面積的增大而增加；題圖丙穿過線圈的磁通量隨磁極的遠離而減?。活}圖丁離通電直導線越遠，磁場越弱；穿