高中物理（人教版）法拉第電磁感應(yīng)定律

第4章電磁感應(yīng)第4節(jié)法拉第電磁感應(yīng)定律※知道感應(yīng)電動(dòng)勢的概念，理解決定感應(yīng)電動(dòng)勢大小的因素※知道反電動(dòng)勢的概念，了解反電動(dòng)勢的作用※※掌握不同條件下感應(yīng)電動(dòng)勢的表達(dá)式及其應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)1．感應(yīng)電動(dòng)勢(1)在_________現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢。(2)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于_____。(3)在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，只要閉合回路中有感應(yīng)電流，這個(gè)回路就一定有__________；回路斷開時(shí)，雖然沒有感應(yīng)電流，但__________依然存在。知識(shí)點(diǎn)1、電磁感應(yīng)定律電磁感應(yīng)電源感應(yīng)電動(dòng)勢感應(yīng)電動(dòng)勢2．法拉第電磁感應(yīng)定律(1)內(nèi)容：電路中感應(yīng)電動(dòng)勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的________成正比。(2)表達(dá)式：E＝_____(單匝線圈)，E＝_____(多匝線圈)。變化率知識(shí)點(diǎn)2、導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢1．垂直切割導(dǎo)體棒垂直于磁場運(yùn)動(dòng)，B、l、v兩兩垂直時(shí)如圖所示，E＝____。Blv2．非垂直切割導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)方向與導(dǎo)線本身垂直，但與磁感線方向夾角為θ時(shí)，如圖所示，E＝________。Blvsinθ1．定義電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于切割磁感線，線圈中產(chǎn)生的______電源電動(dòng)勢作用的電動(dòng)勢。2．作用______線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)。知識(shí)點(diǎn)3、反電動(dòng)勢削弱阻礙重點(diǎn)難點(diǎn)一、對法拉第電磁感應(yīng)定律的理解1．表述電路中感應(yīng)電動(dòng)勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比。2．公式注意：產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源，感應(yīng)電動(dòng)勢即該電源的電動(dòng)勢。二、導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢1．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(dòng)速度為v時(shí)的瞬時(shí)電動(dòng)勢，若v為平均速度，則E為平均電動(dòng)勢。(2)當(dāng)B、l、v三個(gè)量方向相互垂直時(shí)，E＝Blv；當(dāng)有任意兩個(gè)量的方向平行時(shí)，E＝0。(3)式中的l應(yīng)理解為導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的有效長度。如圖所示，導(dǎo)體切割磁感線的情況應(yīng)取與B和v垂直的等效直線長度，即ab的長度。(4)該式適用于導(dǎo)體平動(dòng)時(shí)，即導(dǎo)體上各點(diǎn)的速度相等時(shí)。(6)公式中的v應(yīng)理解為導(dǎo)線和磁場的相對速度，當(dāng)導(dǎo)線不動(dòng)而磁場運(yùn)動(dòng)時(shí)，也有電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生。E＝Blvsinθ區(qū)別研究對象整個(gè)閉合回路回路中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的那部分導(dǎo)體適用范圍各種電磁感應(yīng)現(xiàn)象只適用于導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情況計(jì)算結(jié)果求得的是Δt內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢求得的是某一時(shí)刻的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢區(qū)別適用情景用于磁感應(yīng)強(qiáng)度B變化所產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象(磁場變化型)用于導(dǎo)體切割磁感線所產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象(切割型)聯(lián)系E＝Blvsinθ是由E＝n在一定條件下推導(dǎo)出來的，該公式可看做法拉第電磁感應(yīng)定律的一個(gè)推論特別提醒：若磁場本身在變化的同時(shí)，電路中還有一部分導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)，則上述兩種情況都同時(shí)存在，應(yīng)分別分析，總電動(dòng)勢等于感生電動(dòng)勢和動(dòng)生電動(dòng)勢的和或差。三、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的電路問題1．題型特點(diǎn)在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，閉合電路中磁通量發(fā)生變化(或部分導(dǎo)體切割磁感線)，在回路中將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流。在題目中常涉及電流、電壓、電功等的計(jì)算，還可能涉及電磁感應(yīng)與力學(xué)、能量等知識(shí)的綜合分析。2．解題思路(1)明確哪部分導(dǎo)體或電路產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，該導(dǎo)體或電路就是電源，其他部分是外電路。(2)用法拉第電磁感應(yīng)定律或切割公式確定感應(yīng)電動(dòng)勢的大小，用楞次定律或右手定則確定感應(yīng)電動(dòng)勢的方向。(3)畫出等效電路圖。注意分清內(nèi)外電路。(4)運(yùn)用閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路特點(diǎn)、電功率、電功等公式聯(lián)立求解。3．一個(gè)常用的結(jié)論特別提醒：(1)電源內(nèi)部電流的方向是從負(fù)極流向正極，即從低電勢流向高電勢。(2)求解電路中通過的電荷量時(shí)，一定要用平均電動(dòng)勢。題型1、法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用(1)平均感應(yīng)電動(dòng)勢；(2)轉(zhuǎn)落時(shí)，通過各電阻的平均電流。(線圈的電阻忽略不計(jì))解析：線圈由位置Ⅰ轉(zhuǎn)落至位置Ⅱ的過程中，穿過線圈的磁通量Φ發(fā)生變化，即產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，視這一線圈為一等效電源，線圈內(nèi)部為內(nèi)電路，線圈外部為外電路，然后根據(jù)閉合電路歐姆定律求解。(1)設(shè)線圈在位置Ⅰ時(shí)，穿過它的磁通量為Φ1，線圈在位置Ⅱ時(shí)，穿過它的磁通量為Φ2，有Φ1＝BSsin30°＝1×10－2Wb，Φ2＝2×10－2Wb，所以ΔΦ＝Φ2－Φ1＝1×10－2Wb(2)將具有感應(yīng)電動(dòng)勢的線圈等效為電源，其外電路的總電阻通過各電阻的電流I′＝0.25A。答案：(1)1V

(2)0.25A題型2、運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢答案：AC點(diǎn)評：此類題一般采用解析式法，推導(dǎo)感應(yīng)電動(dòng)勢、感應(yīng)電流及功率、焦耳熱的表達(dá)式。求出導(dǎo)體棒切割磁感線的有效長度和三角形的周長很重要，并且注意切割磁感線的有效長度、回路總電阻是隨時(shí)間變化的。題型3、探究·應(yīng)用(1)火車的加速度；(2)火車在t1～t2時(shí)間內(nèi)的平均速度和安裝在火車首節(jié)車廂下面的磁鐵產(chǎn)生的勻強(qiáng)磁場長度。解析：(1)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢E＝nBL2v不計(jì)線圈電阻，t1時(shí)刻線圈兩端電壓u1＝nBL2v