高二物理選修3-2-感應(yīng)電動勢電磁感應(yīng)定律

第二節(jié)

感應(yīng)電動勢和電磁感應(yīng)定律復(fù)習(xí)回顧：1、在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么？2、在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，磁通量的變化的方式有哪些？ΔΦ=

Φ2-Φ1=BΔSΔΦ=Φ2-Φ1=ΔBSΔΦ=Φ2-Φ1=ΔBΔS閉合電路中的磁通量發(fā)生變化由于閉合回路中的面積變化引起磁通量變化ΔΦ=

Φ2-Φ1=BΔS由于閉合回路中的磁感應(yīng)強(qiáng)度變化引起磁通量變化ΔΦ=Φ2-Φ1=ΔBS電路中產(chǎn)生持續(xù)電流的條件是什么？（1）電路閉合（2）有電源

存在感應(yīng)電流必然存在對應(yīng)的電動勢；物理學(xué)中，我們把在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，產(chǎn)生的電動勢叫做感應(yīng)電動勢。等效問題當(dāng)開關(guān)斷開后，電路中是否有電流呢？電源兩端有電壓嗎？電源的電動勢還存在嗎？問題當(dāng)導(dǎo)線斷開后，電路中是否還有電流呢？線圈內(nèi)的感應(yīng)電動勢還存在嗎？總結(jié)：

感應(yīng)電動勢的有無，完全取決于穿過閉合電路中的磁通量是否發(fā)生變化，與電路的通斷，電路的組成是無關(guān)的。探究項(xiàng)目：影響感應(yīng)電動勢大小的因素問題我們怎樣能夠感知到感應(yīng)電動勢的大??？電流表偏轉(zhuǎn)的角度探究項(xiàng)目：影響感應(yīng)電動勢大小的因素問題電流表指針的偏轉(zhuǎn)角度與感應(yīng)電動勢的大小有什么關(guān)系呢？等效探究項(xiàng)目：影響感應(yīng)電動勢大小的因素器材：猜想：可能與什么因素有關(guān)探究過程：模擬實(shí)驗(yàn)一一根磁鐵慢速靠近線圈ＮＮ一根磁鐵快速靠近線圈分析歸納：從條件上看從結(jié)果上看相同

不同感應(yīng)電動勢大小不同磁通量變化量△Φ相同都產(chǎn)生感應(yīng)電流I磁鐵靠近的快慢不同△T感應(yīng)電流I大小不同ＮＮＮ模擬實(shí)驗(yàn)二一根磁鐵快速靠近兩根磁鐵快速靠近分析歸納：從條件上看從結(jié)果上看相同

不同感應(yīng)電動勢大小不同磁通量變化量△Φ不同都產(chǎn)生感應(yīng)電流I磁鐵的快慢相同感應(yīng)電流I大小不同定性結(jié)論：感應(yīng)電動勢大小與磁通量變化的快慢有關(guān)感應(yīng)電動勢大小與磁通量變化的快慢有關(guān)磁通量變化率法拉第電磁感應(yīng)定律

電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量變化率成正比。1、內(nèi)容：2、公式：即（單位為伏、韋伯、秒則k=1）注意：公式中Δφ取絕對值，不涉及正負(fù)，感應(yīng)電流的方向另行判斷。當(dāng)閉合電路中的線圈匝數(shù)是1匝時(shí)，感應(yīng)電動勢大小的表達(dá)式思考：

當(dāng)閉合電路中的線圈匝數(shù)是n時(shí)，感應(yīng)電動勢大小的表達(dá)式該怎么寫呢？思考：穿過線圈內(nèi)的磁通量Φ一樣嗎？1匝線圈n匝線圈穿過線圈內(nèi)的磁通量Φ一樣思考：

當(dāng)閉合電路中的線圈匝數(shù)是n時(shí)，感應(yīng)電動勢大小的表達(dá)式該怎么寫呢？

法拉第電磁感應(yīng)定律：

若線圈有n匝，電動勢為：

若線圈有1匝，電動勢為：

物理意義與電磁感應(yīng)關(guān)系磁通量Ф穿過回路的磁感線的條數(shù)多少沒有直接關(guān)系磁通量變化△Ф穿過回路的磁通量變化了多少決定是否產(chǎn)生感應(yīng)電動勢磁通量變化率ΔΦ/Δt穿過回路的磁通量變化的快慢

決定產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的大小對于Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的理解判斷題：（1）Φ越大，△Φ

一定越大；（2）△Φ越大，

一定越大；不一定不一定3、思考題如圖所示閉合線圈一部分導(dǎo)體ab處于勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度是B，ab以速度v勻速切割磁感線，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢？×

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××Gabv三、導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的電動勢

如圖所示閉合線圈一部分導(dǎo)體ab處于勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度是B，ab以速度v勻速切割磁感線，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢ab×

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××Gabv回路在時(shí)間t內(nèi)增大的面積為：ΔS=L(vΔt)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：穿過回路的磁通量的變化為：ΔΦ=BΔS=BLvΔtV是導(dǎo)體棒在磁場中移動的速度θvBV1=VsinθV2=Vcosθ若導(dǎo)體斜切磁感線（θ為v與B夾角）

（若導(dǎo)線運(yùn)動方向與導(dǎo)線本身垂直，但跟磁感強(qiáng)度方向有夾角）說明：3、導(dǎo)線的長度L應(yīng)為有效長度1、V方向和B平行時(shí)，θ=0，E=02、速度V為平均值，E就為平均值.

速度V為瞬時(shí)值，E就為瞬時(shí)值.例：如圖，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)電動勢為B，長為L的金屬棒ab在垂直于B的平面內(nèi)運(yùn)動，速度v與L成θ角，求金屬棒ab產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。abθvE=B(Lsinθ)V有效長度：導(dǎo)線在垂直速度方向上的投影長度練習(xí)：半徑為R的半圓形導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場B中，以速度V向右勻速運(yùn)動時(shí)，E=？×

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×ＶＯRE=B·2R·V有效長度：彎曲導(dǎo)線在垂直速度方向上

的投影長度一、

法拉第電磁感應(yīng)定律(1)內(nèi)容：電路中感應(yīng)電動勢的大小，與穿過這一電路的成正比．

(2)表達(dá)式：對單匝線圈E＝

，k為比例系數(shù)，國際單位制中k＝1.上式可簡化為，對n匝線圈E＝

.磁通量變化率第二課時(shí)(3)單位：在國際單位制中，感應(yīng)電動勢E的單位是

，磁通量Φ的單位是

，磁通量變化量ΔΦ的單位是

，時(shí)間Δt的單位是

．3．導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動勢(1)導(dǎo)體在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動，如圖1－2－1所示，B、l、v兩兩垂直時(shí)，E＝

.導(dǎo)體的橫截面伏特韋伯韋伯秒Blv(2)導(dǎo)體的運(yùn)動方向與導(dǎo)體本身垂直，但與磁感線方向夾角為θ時(shí)(如圖1－2－2)，E＝

.圖1－2－1圖1－2－2Blvsinθ2.切割類產(chǎn)生的電動勢E=Blv在任何情況下都適用嗎？【思考·提示】不．只有在B、l、v兩兩相互垂直的情況下適用．思考四、對公式E＝Blvsinθ的理解1．該公式可看成法拉第電磁感應(yīng)定律的一個(gè)推論，通常用來求導(dǎo)體運(yùn)動速度為v時(shí)的瞬時(shí)電動勢，若v為平均速度，則E為平均電動勢．2．當(dāng)B、l、v三個(gè)量方向相互垂直時(shí)，即θ＝90°時(shí)，E＝Blv；當(dāng)有任意兩個(gè)量的方向平行時(shí)，即θ＝0°時(shí)，E＝0.3．式中的l應(yīng)理解為導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的有效長度，如果導(dǎo)線不和磁場垂直，l應(yīng)是導(dǎo)線在磁場垂直方向投影的長度，如果切割磁感線的導(dǎo)線是彎曲的，如圖1－2－3所示，則應(yīng)取B和v垂直的等效直線長度，即ab的弦長．圖1－2－45．切割磁感線的導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，等效為電源；導(dǎo)軌和電阻上不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，等效于外電路．遵循閉合電路歐姆定律，即I＝E/R五．電量與磁通量變化量、時(shí)間和電阻的關(guān)系一個(gè)200匝、面積為20cm2的線圈放在磁場中，磁場方向與線圈平面成30°角，若磁感應(yīng)強(qiáng)度在0.05s內(nèi)由0.1T增加到0.5T，在此過程中穿過線圈的磁通量的變化率是________Wb/s；線圈中的感應(yīng)電動勢為________V.課堂互動講練類型一例1【思路點(diǎn)撥】磁通量的變化率跟線圈的匝數(shù)無關(guān)，即每一匝的磁通量變化率都相等；但整個(gè)線圈的感應(yīng)電動勢則跟線圈的匝數(shù)有關(guān)，即跟匝數(shù)成正比．【解析】磁通量的變化量ΔΦ＝ΔBSsin30°＝(0.5－0.1)×20×10－4×0.5Wb＝4×10－4Wb，【答案】8×10－31.61.如圖1－2－5所示，矩形線圈面積為S，線圈平面垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場放置．若在時(shí)間t內(nèi)將線圈繞bc軸翻轉(zhuǎn)180°，則線圈中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢是多大？變式拓展圖1－2－5如圖1－2－6所示，導(dǎo)體棒ab長L，沿傾角為α的斜導(dǎo)軌以速度v下滑，勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.(1)若磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向垂直于斜導(dǎo)軌向上，導(dǎo)體棒ab中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為多大？(2)若磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向豎直向上，導(dǎo)體棒ab中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為多大？類型二公式E＝Blvsinθ的理解及應(yīng)用例2【思路點(diǎn)撥】這是導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的問題，使用公式E＝BLvsinθ進(jìn)行計(jì)算比較方便，但要注意各種情況中夾角θ的分析．圖1－2－6【解析】(1)當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向垂直于斜軌時(shí)，導(dǎo)體棒ab的速度方向與B是垂直的，即v與B的夾角θ＝90°，則可將感應(yīng)電動勢直接寫為E1＝BLv，圖1－2－7(2)法一：當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B豎直向上時(shí)，此時(shí)v與B的夾角θ＝90°＋α，我們可直接套用公式寫出此時(shí)的感應(yīng)電動勢E2＝BLvsin(90°＋α)＝BLvcosα.法二：將棒的速度v分解為垂直于B和平行于B的兩個(gè)分量，只有垂直于B的速度分量v⊥＝vcosα才對產(chǎn)生感應(yīng)電動勢有貢獻(xiàn)，所以感應(yīng)電動勢E2＝BLv⊥＝BLvcosα.【答案】(1)BLv(2)BLvcosα.2．如圖1－2－8所示的幾種情況中，金屬導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為Blv的是()變式拓展圖1－2－8A．乙和丁B．甲、乙、C．甲、乙、丙、丁

D．只有乙解析：選B.甲、乙、二圖中，B、v、l兩兩垂直，且l為有效切割長度，產(chǎn)生的電動勢都為E＝Blv，丙圖中E＝Blvsinθ.丁圖中為零。把總電阻為2R的均勻電阻絲焊接成一半徑為a的圓環(huán)，水平固定在豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，如圖1－2－9所示．一長度為2a、電阻等于R、粗細(xì)均勻的金屬棒MN放在圓環(huán)上，它與圓環(huán)始終保持良好的接觸，當(dāng)棒以恒定速度v向右移動，經(jīng)過圓心O時(shí)，求：金屬棒上電流的大小及棒兩端的電壓．類型三電磁感應(yīng)中的電路問題例3【思路點(diǎn)撥】首先要明確其等效電路，可知棒兩端的電壓為閉合回路的外電壓．求出感應(yīng)電動勢