4.4法拉第电磁感应定律

聪明出于勤奋，天才在于积累

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高二物理学案 4.4 法拉第电场感应定律 【学习目标】

1．知道什么叫感应电动势。

??E?2．知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量，并能区别?、??、 ? t 。

选修3-1 第四章 电磁感应 使用时间： 物理组 3．理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。 4．知道E=BLvsinθ如何推得。

5．会用E=n△Φ/△t和E=BLvsinθ解决问题。 【重点、难点】

法拉第电磁感应定律，平均电动势与瞬时电动势区别。 【高考考情分析】

楞次定律是II级要求.在高考考题中若是选择题6分,若在大题中是其中的一个知识点. 2014新课标全国卷II，25题 【学习过程】

【课前预习案】（20分钟） 一、电磁感应定律

1、感应电动势的概念：

在 现象中产生的 叫做感应电动势。产生感应电动势的那部分导体就相当于 。

2、法拉第电磁感应定律：

（1）内容：闭合电路中感应电动势大小，跟穿过这一电路的 成正比。 （2）表达式： （单匝线圈）； （n匝线圈） 注意： 区分磁通量?、磁通量的变化量??和磁通量的变化率??/?t。

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?是状态量，反映的是某一时刻穿过回路磁通量的大小；

??是过程量，反映的是某一段时间穿过回路磁通量的变化的大小；

??/?t反映的是某一段时间穿过回路磁通量的变化的快慢，

因此，?大，??不一定大；??大，??/?t也不一定大，三者没有直接的数量关系。 三者的共同点：均与线圈的匝数无关。

【课上学习案】

例1、关于电磁感应，下述说法正确的是（ ）

A．穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大。 B.穿过线圈的磁通量为0，感应电动势一定为0。 C．穿过线圈的磁通量的变化越大，感应电动势越大。 D．穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大。

E．线圈中磁通量增大时，感应电动势增大；磁通量减小时，感应电动势减小。 例2、有一个1000匝的线圈，在0.4s内通过它的磁通量从0.02Wb增加到0.09Wb，求线圈中的感应电动势。如果线圈的电阻为10?，把一个电阻为990?的电热器连接在它的两端，通过电热器的电流是多大？

二、导体切割磁感线时的感应电动势

1、如图所示，把矩形线框CDMN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。设线框可动部分MN的长度为l，它以速度v向右运动，在?t时间内，由原来位置MN移到M?N?,

这个过程中线框的面积变化量是：?S? 。

CNN?穿过闭合电路的磁通量的变化量是：??? 。 根据法拉第电磁感应定律 ，得： 闭合电路的感应电动势： 哪部分导体相当于电源？ 说明：（1）B,L,V两两

（2）导线的长度L应为 长度

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（3）导线运动方向和磁感线平行时，E= （4）速度V为平均值（瞬时值），E就为 （ ） （5）v为导线和磁场的相对速度，当导线不动而磁场运动，也有电磁感应现象产生。 2、若导体运动方向与导体本身垂直，但与磁感方向不垂直，设v与B夹角为θ（如右图），又如何计算感应电动势的大小呢？ 例3、如图所示的几种情况，金属导体中产生的感应电动势为Blv的是（ ）

比较：公式E=n??与E=BLvsinθ的区别与联系 ?t①研究对象不同。

E=n??的研究对象是 ，而E=BLvsinθ的研究对象是 。 ?t??表示的是?t时间内的 ，当?t?0时，E为 。 ?t②物理意义不同。

E=nE=BLvsinθ：如果v是某时刻的瞬时速度，则E为该时刻的瞬时感应电动势；若v为平

均速度，则E为平均感应电动势。 ③E=n??表示的电动势是整个回路的感应电动势，而不是回路中某部分导体的电动势。?t??和E=BLvsinθ本质上时统一的。后者是前者的一种特殊情况。但是，当导体做?t整个回路的电动势为0，其中回路中某段导体的感应电动势不一定为0. ④E=n切割磁感线运动时，用 求比较方便；当穿过电路的磁通量发生变化时，用 求比较方便。

三、反电动势

如图所示，电动机线圈中的电流方向以及ab、cd两个边受力的方向都标明。 1、定义：电动机线圈转动时，由于切割磁感线会产生感应电动势，这个电动势会削弱电源电动势的作用，所以线圈产生的感应电动势叫反电动势。

2、作用：阻碍线圈的转动。 【课堂小结】

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1. 知识体系 2. 重难点

3. 学法归纳（思维、记忆、解题） 【达标检测】

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1、一个200匝、面积200cm的圆线圈，放在匀强磁场中，磁场的方向与线圈平面垂直，磁感应强度在0.05s内由0.1T增加到0.5T，在此过程中，穿过线圈的磁通量变化量是 ，磁通量的变化率是 ，线圈中感应电动势的大小是 。

2、一导体棒长为40cm，在磁感应强度为0.1T的匀强磁场中做切割磁感线运动，速度为5m/s，棒在运动中能产生的最大感应电动势为 V。

3、关于某一闭合电路中感应电动势的大小E，下列说法中正确的是 （ ） A、E跟穿过这一闭合电路的磁通量的大小成正比

B、E跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化大小成正比 C、E跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化快慢成正比 D、E跟穿过闭合电路所在处的磁感应强度的大小成正比 4、关于电磁感应，下列说法中正确的是 （ ） A、导体相对磁场运动，一定会产生电流 B、导体切割磁感线，一定会产生电流 C、闭合电路切割磁感线就会产生电流

D、穿过电路的磁通量发生变化，电路中就一定会产生感应电动势

5、穿过一个单匝线圈的磁通量，始终为每秒钟均匀地增加2Wb，则（ ） A、线圈中的感应电动势每秒钟增加2V B、线圈中的感应电动势每秒钟减少2V C、线圈中的感应电动势始终为2V D、线圈中不产生感应电动势

6、如图所示，很长的光滑U形金属框架处在匀强磁场（B=0.2T）中，R=1.5Ω，电阻为0.5Ω的金属杆（接触良好）在恒力F=0.004N的作用下开始向右运动，，框架的电阻可不计，导轨间距L=0.2m， （1）导体杆ab中的电流方向：

（2）导体杆ab向右做什么运动？ （3）画出等效电路图 等效电路图： （4）当速度达到最终速度时，电阻R两端的电压？ （5）导体杆ab的最终速度是多少？

7、如图，边长为0.1m正方形线圈ABCD在大小为0.5T的匀强磁场中以AD边为轴匀速转动。初始时刻线圈平面与磁感线平行，经过1s线圈转了90°，求：（1）线圈在1s时间内产生的感应电动势平均值。

（2）线圈在1s末时的感应电动势大小。

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8、矩形线圈abcd，长ab=20cm ,宽bc=10cm,匝数n=200,线圈回路总电阻R= 50Ω，整个线圈平面均有垂直于线框平面的匀强磁场穿过，磁感应强度B随时间的变化规律如图所示，求：

（1）线圈回路的感应电动势。

（2）在t=0.3s时线圈ab边所受的安培力。

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