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(共49張PPT)
第二章　電磁感應(yīng)及其應(yīng)用
2.法拉第電磁感應(yīng)定律
第*頁(yè)
研習(xí)任務(wù)一　法拉第電磁感應(yīng)定律
合作　討論
如圖所示，將條形磁鐵從同一高度插入線圈中，快速插入和緩慢插入有什么相 同和不同？
提示：同樣的磁體、同樣的線圈匝數(shù)，磁體穿過線圈的過程中線圈磁通量的變化量是相同的，但是磁體穿過的時(shí)間不同，從而磁通量的變化快慢不同，即磁通量的變化率不同.
教材　認(rèn)知
1. 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
（2）在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，閉合回路中的感應(yīng)電流由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和回路的電阻決定.
電磁感應(yīng)　
電源　
感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)　
變化率　
伏
特（V）　
項(xiàng)目 磁通量Ф 磁通量的變化量ΔФ
物理
意義 某時(shí)刻穿過磁場(chǎng)中某個(gè)面的磁感線條數(shù) 在某一過程中穿過某個(gè)面 的磁通量的變化量 穿過某個(gè)面的磁通量變 化的快慢
當(dāng)B、S互相垂直時(shí)大小計(jì)算 Ф＝BS
項(xiàng)目 磁通量Ф 磁通量的變化量ΔФ
注意 若穿過某個(gè)面有方 向相反的磁場(chǎng)，則 不能直接用Ф＝BS. 應(yīng)考慮相反方向的 磁通量或抵消以后 所剩余的磁通量 開始和轉(zhuǎn)過180°時(shí)平面都 與磁場(chǎng)垂直，但穿過平面的磁通量是不同的，一正一負(fù)，ΔФ＝2BS，而不是零 既不表示磁通量的大 小，也不表示變化的多 少，在Ф－t圖像中，可 用圖線的斜率表示
研習(xí)　經(jīng)典
A. 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與線圈的匝數(shù)無(wú)關(guān)
B. 穿過線圈的磁通量越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大
C. 穿過線圈的磁通量變化越快，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大
D. 感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向始終相同
C
名師點(diǎn)評(píng)
　　這類問題重在培養(yǎng)科學(xué)思維，要正確區(qū)分磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變 化率，知道感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的變化率成正比，與磁通量、磁通量的變化量 沒有必然聯(lián)系.
對(duì)應(yīng)　訓(xùn)練
A. 0.30 V B. 0.44 V
C. 0.59 V D. 4.3 V
B
第*頁(yè)
研習(xí)任務(wù)二　導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
合作　討論
如圖所示，把矩形線框CDMN放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)里，線框平面跟磁感線 垂直.設(shè)線框可動(dòng)部分導(dǎo)體棒MN的長(zhǎng)度為l，它以速度v向右運(yùn)動(dòng)，在Δt時(shí)間內(nèi)，由原 來(lái)的位置MN移到M1N1.這個(gè)過程中回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大？
提示：這個(gè)過程中線框的面積變化量是ΔS＝lvΔt
穿過閉合電路的磁通量的變化量是ΔФ＝BΔS＝BlvΔt
由此求得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝Blv.
教材　認(rèn)知
　
圖1 圖2
Blv　
Blvsin θ　
3. 對(duì)公式的理解
（1）l取有效長(zhǎng)度
①如圖1所示，l是導(dǎo)線切割磁感線的有效長(zhǎng)度，即導(dǎo)線兩端點(diǎn)連接后在垂直于B、v方 向上的投影長(zhǎng)度（圖中虛線的長(zhǎng)度）.
②如圖2所示，長(zhǎng)為l的導(dǎo)體棒垂直切割磁感線時(shí)，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝Blvsin θ≠Blv，導(dǎo) 體棒的有效長(zhǎng)度為l'＝lsin θ.
③如圖3所示，l是接入回路中的長(zhǎng)度.
④如圖4所示，l是處于磁場(chǎng)中的長(zhǎng)度.
圖1 圖2
圖3 圖4
①公式中的v應(yīng)理解為導(dǎo)體和磁場(chǎng)間的相對(duì)速度，當(dāng)導(dǎo)體不動(dòng)而磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，也有感 應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生.
②若速度v為平均值，E就為平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；若速度v為瞬時(shí)值，E就為瞬時(shí)感 應(yīng)電動(dòng)勢(shì).
③v取既垂直于磁場(chǎng)又垂直于導(dǎo)體棒的分速度.
（2）對(duì)v的理解
E＝Blvsin θ
區(qū)別 研究對(duì)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
區(qū)別 適用范圍 各種電磁感應(yīng)現(xiàn)象 只適用于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中導(dǎo)體切割磁感線 運(yùn)動(dòng)的情況
計(jì)算結(jié)果 Δt內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 某一時(shí)刻的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
聯(lián)系
研習(xí)　經(jīng)典
B
對(duì)應(yīng)　訓(xùn)練
A. 桿OP產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定
B. 桿OP受到的安培力不變
C. 桿MN做勻加速直線運(yùn)動(dòng)
D. 桿MN中的電流逐漸減小
AD
A. φO＞φC B. φC＞φA
C. φO＝φA D. φO－φA＝φA－φC
解析：由題圖可看出OA導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線，則根據(jù)右手定則可知φO＞φA，其中 導(dǎo)體棒AC段不在磁場(chǎng)中，不切割磁感線，電流為0，則φC＝φA，A正確，B、C錯(cuò)誤； 根據(jù)以上分析可知φO－φA＞0，φA－φC＝0，則φO－φA＞φA－φC，D錯(cuò)誤.故選A.
A
第*頁(yè)
課時(shí)作業(yè)（六）
[基礎(chǔ)訓(xùn)練]
　
A B
C D
BCD
解析：由圖A所示可知，v與金屬導(dǎo)體不垂直，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝Blvsin θ，A錯(cuò)誤；由圖 B所示可知，金屬導(dǎo)體垂直切割磁感線，則E＝Blv，B正確；由圖C所示可知，金屬導(dǎo) 體水平部分不切割磁感線，只有豎直部分切割磁感線，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝Blv，C正確； 由圖D所示可知，金屬導(dǎo)體切割磁感線的有效長(zhǎng)度為l，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝Blv，D正確.
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A. 越來(lái)越大 B. 越來(lái)越小
C. 保持不變 D. 無(wú)法判斷
C
解析：金屬棒ab做平拋運(yùn)動(dòng)，其水平方向的分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)，水平分速度保持不變，等于v0，由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式E＝Blvsin α，vsin α是垂直于磁感線方向的分速度，即平拋運(yùn)動(dòng)的水平分速度，等于v0，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝Blv0，B、l、v0均不變，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小保持不變.則C正確.
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BD
A. 導(dǎo)體棒a離開導(dǎo)軌至落地過程中，水平位移大小為0.6 m
B. 導(dǎo)體棒a離開導(dǎo)軌至落地前，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不變
C. 導(dǎo)體棒a在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)的過程中，導(dǎo)體棒b有向右運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)
D. 導(dǎo)體棒a在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)的過程中，通過電阻R的電荷量為0.58 C
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A. 0.8 V　方向：adcb
B. 0.8 V　方向：abcd
C. 0.4 V　方向：adcb
D. 0.4 V　方向：abcd
C
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A. N點(diǎn)與M點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同
B. 線圈沿PN方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，穿過線圈的磁通量不變
C. 線圈從P點(diǎn)開始豎直向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈中無(wú)感應(yīng)電流
D. 線圈從P到M過程的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與從P到N過程的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 相等
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解析：通電直導(dǎo)線在周圍產(chǎn)生的磁場(chǎng)是以導(dǎo)線上各點(diǎn)為圓心的同心圓，MN、長(zhǎng)直導(dǎo) 線均與y軸平行，則M點(diǎn)與N點(diǎn)到長(zhǎng)直導(dǎo)線的距離相等，故兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相 等，方向相同，A正確；線圈圓心在P點(diǎn)時(shí)，穿過線圈向上的磁感線與穿過線圈向下 的磁感線相互抵消，即磁通量為零，又由于離導(dǎo)線越遠(yuǎn)，磁場(chǎng)越弱，故線圈沿PN方 向運(yùn)動(dòng)時(shí)，穿過線圈的磁通量先增加后減少，B錯(cuò)誤；線圈從P點(diǎn)開始豎直向上運(yùn)動(dòng) 時(shí)，穿過線圈的磁通量始終為零，由感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件知，線圈中無(wú)感應(yīng)電流，C 正確；線圈從P到M的過程和從P到N的過程，穿過線圈的磁通量的變化量相同，所用 時(shí)間不同，故感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不同，D錯(cuò)誤.
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[能力提升]
A. 在開始的2 s內(nèi)穿過線圈的磁通量變化率大小等于0.08 Wb/s
B. 在開始的2 s內(nèi)穿過線圈的磁通量的變化量等于零
C. 在開始的2 s內(nèi)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于8 V
D. 在第3 s末線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于零
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A. 電路中的感應(yīng)電流大小不變
B. 電路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小不變
C. 電路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)逐漸增大
D. 電路中的感應(yīng)電流減小
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12. 如圖，一不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩的上端固定，下端系在邊長(zhǎng)為l＝0.40 m的正方形金屬框 的一個(gè)頂點(diǎn)上.金屬框的一條對(duì)角線水平，其下方有方向垂直于金屬框所在平面的勻 強(qiáng)磁場(chǎng).已知構(gòu)成金屬框的導(dǎo)線單位長(zhǎng)度的阻值為λ＝5.0×10－3 Ω/m；在t＝0到t＝3.0 s時(shí)間內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間t的變化關(guān)系為B（t）＝0.3－0.1t（SI）.求：
（1）t＝2.0 s時(shí)金屬框所受安培力的大小；
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（2）在t＝0到t＝2.0 s時(shí)間內(nèi)金屬框產(chǎn)生的焦耳熱.
答案：（2）0.016 J
解析：（2）0～2.0 s內(nèi)金屬框產(chǎn)生的焦耳熱為
Q＝I2Rt＝12×0.008×2 J＝0.016 J.
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13. 如圖所示，兩根足夠長(zhǎng)、電阻不計(jì)且相距L＝0.2 m的平行金屬導(dǎo)軌固定在傾角θ ＝37°的絕緣斜面上，頂端接有一個(gè)額定電壓U＝4 V的小燈泡，兩導(dǎo)軌間有一磁感 應(yīng)強(qiáng)度大小B＝5 T、方向垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng).今將一根長(zhǎng)為2L、質(zhì)量m＝0.2 kg、電阻r＝1.0 Ω的金屬棒垂直于導(dǎo)　　　　　
軌放置在頂端附近無(wú)初速度釋放，金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好，金屬棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦 因數(shù)μ＝0.25，已知金屬棒下滑到速度穩(wěn)定時(shí)，小燈泡恰能正常發(fā)光，重力加速度取g ＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.求：
（1）金屬棒剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小；
答案：（1）4 m/s2　
解析：（1）金屬棒剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)初速度為零，不受安培力作用，由牛頓第二定律得：
mgsin θ－μmgcos θ＝ma，代入數(shù)據(jù)得：a＝4 m/s2.
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（2）金屬棒穩(wěn)定下滑時(shí)的速度大小.
答案：（2）4.8 m/s
解析：（2）設(shè)金屬棒穩(wěn)定下滑時(shí)的速度為v，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E（金屬棒的有效長(zhǎng)度為L(zhǎng)），回路中的電流為I，由平衡條件得：mgsin θ＝BIL＋μmgcos θ ①
由法拉第電磁感應(yīng)定律得E＝BLv ③
聯(lián)立①②③解得：v＝4.8 m/s.
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