1、3.2 法拉第电磁感应定律 学习目标定位 1.知道什么是感应电动势.2.掌握法拉第电磁感应定律的内容并能应用电磁 感应定律进行计算 一、感应电动势 1感应电动势的概念：在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势在闭合电路里， 产生感应电动势的那部分导体相当于电源 2产生条件：只要穿过电路的磁通量发生改变，在电路中就产生感应电动势 3磁通量的变化量：21. 4磁通量的变化率：磁通量的变化跟产生这个变化所用时间的比值，即单位时间内磁通量 的变化量 二、法拉第电磁感应定律 1内容：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 2公式：E ，若有 n 匝线圈，则产生的感应电动势为：En
2、 . t t 一、感应电动势 问题设计 我们知道当闭合电路中的磁通量发生变化时，会产生感应电流当我们仔细观察上一节的 实验会发现有时感应电流大，有时感应电流小，这说明什么？ 答案 说明电路中的电动势有时大有时小 要点提炼 1感应电动势 感应电动势是形成感应电流的必要条件有感应电动势不一定存在感应电流(要看电路是否 闭合)，有感应电流一定存在感应电动势，在电路组成不变的情况下，感应电动势大感应电 流就大 2磁通量 、磁通量的变化量 、磁通量的变化率 的比较 t (1)是状态量，是闭合电路在某时刻(某位置) 穿过电路的磁感线的条数，当磁场与电路平 面垂直时 BS. (2)是过程量，它表示电路从某一
3、时刻到另一时刻磁通量的改变量，即 2 1. (3) 表示磁通量的变化快慢，即单位时间内磁通量的变化量，又称为磁通量的变化率 t 二、法拉第电磁感应定律 问题设计 重新回顾上节课的探究实验，并回答下列问题： 1观察磁铁 N 极插入或抽出线圈的过程中电流表指针的偏转情况，它说明什么问题？ 2电流表指针的偏转程度与感应电动势的大小有什么关系？ 3闭合线圈中部分导线以不同速度切割磁感线，观察电流表指针偏转角度有何不同？ 答案 1.说明电路中产生了感应电动势 2指针偏转程度越大，感应电动势越大 3速度越大，指针偏转角度越大 要点提炼 法拉第电磁感应定律 (1)内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路
4、的磁通量的变化率成正比 (2)公式：En . t n 为线圈的匝数， 是磁通量的变化量 (3)国际单位： 的单位是韦伯(Wb)，t 的单位是秒(s) ， E 的单位是伏特(V) (4)电磁感应现象的本质：在电磁感应现象中，一定产生感应电动势，不一定产生感应电 流能否产生感应电动势是电磁感应现象的本质 三、导线切割磁感线时的电动势 问题设计 如图 1 所示，导线 ab 在间距为 l 的两平行导轨上以速度 v 垂直磁感线运动，磁场的磁感应 强度为 B.导线 ab 运动使闭合电路的面积改变引起磁通量的变化，从而产生感应电动 势求电路中产生的感应电动势 图 1 答案 由法拉第电磁感应定律知，在时间 t
5、内，产生的感应电动势为 E B BBlv. t St vtlt 要点提炼 导体切割磁感线运动产生的感应电动势 1公式：EBlv. 2适用条件：Bv. 3电流方向的判定：右手定则 (1)适用范围：适用于闭合电路部分导体切割磁感线产生感应电流的情况 (2)判定方法：伸出右手，让大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，让磁感 线垂直穿入掌心，大拇指指向导体运动方向，其余四指所指的方向就是感应电流的方向 延伸思考 电磁感应过程，能量是如何转化的？ 答案 电磁感应过程是其他形式的能转化为电能的过程 一、法拉第电磁感应定律的理解 例 1 关于电路中感应电动势的大小，下列说法正确的是( ) A穿过电
6、路的磁通量越大，感应电动势就越大 B电路中磁通量的改变量越大，感应电动势就越大 C电路中磁通量改变越快，感应电动势就越大 D若电路中某时刻磁通量为零，则该时刻感应电流一定为零 解析 据法拉第电磁感应定律，感应电动势正比于磁通量变化率，C 项中磁通量变化越快， 则磁通量的变化率越大，故 C 选项正确，A、B 选项错误；某时刻的磁通量为零，但该时 刻磁通量的变化率不一定为零，所以感应电流也就不一定为零，D 选项错误，故选 C. 答案 C 针对训练 如图 2 所示，电流表与螺线管组成闭合电路以下关于电流表指针偏转情况的 叙述中正确的是( ) 图 2 A磁铁快速插入螺线管时比慢速插入螺线管时电流表指针
7、偏转大 B磁铁快速插入螺线管和慢速插入螺线管，磁通量变化相同，故电流表指针偏转相同 C磁铁放在螺线管中不动时螺线管中的磁通量最大，所以电流表指针偏转最大 D将磁铁从螺线管中拉出时，磁通量减小，所以电流表指针偏转一定减小 答案 A 解析 电流表指针的偏转角度是由螺线管产生的感应电动势的大小决定，而感应电动势的 大小决定于磁通量的变化率，所以 A 正确 二、感应电动势的计算 例 2 如图 3 甲所示，某线圈共有 50 匝，若穿过该线圈的磁通量随时间的变化如图乙所 示，则 a、b 两点间的电压是多少？ 图 3 解析 求 a、b 两点的电压就是求线圈中的感应电动势 由题图乙得 V 1 V t 0.5
8、0.10.4 故 En 50 V t 所以 a、b 两点间的电压为 50 V. 答案 50 V 例 3 如图 4 所示，磁场中有一导线 MN 与“匚” 形光滑金属框组成闭合电路，当导线向右 运动时，下列说法正确的是( ) 图 4 A电路中有顺时针方向的电流 B电路中有逆时针方向的电流 C导线的 N 端相当于电源的正极 D电路中无电流产生 解析 由右手定则可知感应电流方向为逆时针，A 错，B 对；MN 导线产生感应电动势相 当于电源，N 端相当于电源的负极， C、D 错 答案 B 1(感应电动势的产生条件)感应电动势产生的条件是( ) A导体必须做切割磁感线的运动 B导体回路必须闭合，且回路所包
9、围面积内的磁通量发生变化 C无论导体回路是否闭合，只要它包围面积内的磁通量发生变化 D导体回路不闭合 答案 C 解析 产生感应电动势的条件是回路中的磁通量发生变化，与回路闭合与否无关，故 C 选 项正确，B、D 选项错；磁通量变化的方式很多，不一定是导体切割磁感线，故选项 A 错 2(法拉第电磁感应定律的理解) 将一磁铁缓慢或迅速地插到闭合线圈中的同一位置，比较 两次插入中，不发生变化的物理量是( ) A磁通量的变化率 B磁通量的变化量 C感应电动势的大小 D流过线圈的电流 答案 B 3(感应电动势的计算)有一个单匝线圈，在 0.2 s 内通过它的磁通量从 0.02 Wb 均匀增加到 0.08 Wb，则线圈中的感应电动势为( ) A0.1 V B0.2 V C0.3 V D0.4 V 答案 C 解析 由 E 得 E V0.3 V ，C 正确 t 0.08 0.020.2 4(感应电动势的计算)一个有 10 匝的闭合导体线圈，若在 0.01 s 内，通过线圈的磁通量 由 0.04 Wb 均匀地减小到零，则在这段时间内线圈产生的感应电动势为多少？ 答案 40 V 解析 En 10 V 40 V. t 0.040.01
