法拉第电磁感应定律(第二课时及习题课)

1、一一. .对公式对公式E = n E = n / / t t 的理解及应用：的理解及应用：1 1、 E E 感感 是由是由 / / t t决定而与决定而与 、 无关。无关。3 3若若 / / t t恒定（恒定（ 均匀变化），则均匀变化），则E E不变不变2 2 / / t t是是tt图线上某点切线的斜率图线上某点切线的斜率4、用、用E 感感 = n / t所求的所求的E 感感为整个回路的为整个回路的 E 感感，而不是回路中某部分导体的，而不是回路中某部分导体的E 感感1 1）、只有）、只有B B变时：变时：E= n E= n B S/ B S/ t t 2 2）、只有）、只有S S变时：变时：

2、E = nB E = nB S/ S/ t t 3 3）、）、只有只有变时：变时：E=nBSE=nBS（Sin 2-Sin1 Sin 2-Sin1 ）/ / t t = BS sin 改变磁场改变磁场B B 改变面积改变面积S S 改变夹角改变夹角（S、 ）（B、 ）（B、 S ） 5、求、求E 感感 的三种情况：的三种情况：例例1:1:下列说法正确的是下列说法正确的是( )( )A.A.线圈中磁通量变化越大线圈中磁通量变化越大, ,线圈中产生的感应电动势一定越大线圈中产生的感应电动势一定越大B.B.线圈中磁通量越大线圈中磁通量越大, ,线圈中产生的感应电动势一定越大线圈中产生的感应电动势一定

3、越大C.C.线圈处在磁场越强的位置线圈处在磁场越强的位置, ,线圈中产生的感应电动势一定越大线圈中产生的感应电动势一定越大D.D.线圈中磁通量变化得越快线圈中磁通量变化得越快, ,线圈中产生的感应电动势越大线圈中产生的感应电动势越大典例分析典例分析(一一 对电磁感应定律的理解对电磁感应定律的理解)D巩固练习巩固练习1:1:穿过单匝闭合线圈的磁通量每秒钟均匀的增穿过单匝闭合线圈的磁通量每秒钟均匀的增加加2Wb,2Wb,则则( )( )A.A.线圈中的感应电动势将均匀的增加线圈中的感应电动势将均匀的增加B.B.线圈中的感应电流将均匀增大线圈中的感应电流将均匀增大C.C.线圈中的感应电动势将保持线圈

4、中的感应电动势将保持2V2V不变不变D.D.线圈中的感应电流将保持线圈中的感应电流将保持2A2AC C例例2:2:一个一个200200匝匝 面积为面积为20 cm20 cm2 2的线圈的线圈, ,放在磁场中放在磁场中, ,磁场的方向与线圈平面成磁场的方向与线圈平面成3030角角, ,若磁感应强度若磁感应强度在在0.05 s0.05 s内由内由0.1 T0.1 T增加到增加到0.5 T,0.5 T,在此过程中穿在此过程中穿过线圈的磁通量的变化量是过线圈的磁通量的变化量是_Wb;Wb;磁通量磁通量的平均变化率是的平均变化率是_Wb/s;Wb/s;线圈中的感应电线圈中的感应电动势的大小是动势的大小是

5、_V.V.410-4810-31.6(二二 电磁感应定律的应用电磁感应定律的应用)巩固练习巩固练习2:2:如右图所示如右图所示,半径为半径为r的金属环绕通过其直的金属环绕通过其直径的轴径的轴OO以角速度以角速度做匀速转动做匀速转动,匀强磁场的磁感应强匀强磁场的磁感应强度为度为B.从金属环的平面与磁场方向重合时开始计时从金属环的平面与磁场方向重合时开始计时,则则在转过在转过30的过程中的过程中,环中产生的感应电动势的平均值环中产生的感应电动势的平均值是多大是多大?答案答案:3Br22222112:30,BSsin300B r162,66tE3B r .B rt 解析 金属环在转过的过程中 磁通量

6、的变化量又所以答案答案:3Br2正交性正交性B B、L L、v v应互相垂直应互相垂直平均性平均性若若v v为平均速度，则为平均速度，则E E为平均感应电动势为平均感应电动势瞬时性瞬时性若若v v为瞬时速度，则为瞬时速度，则E E为瞬时感应电动势为瞬时感应电动势有效性有效性导体平动切割磁感线，导体平动切割磁感线，L L为导体切割磁感线的有效长为导体切割磁感线的有效长度度相对性相对性E EBLvBLv中的速度中的速度v v是相对于磁场是相对于磁场B B的速度，若磁场也运的速度，若磁场也运动，应注意速度间的相对关系动，应注意速度间的相对关系二、对二、对EBLVSin 的理解及应用：的理解及应用：1

7、、当、当 V B 时：时：时：、当Bv2EBLVSinEBLV例：如图所示，平行金属导轨的间距为例：如图所示，平行金属导轨的间距为d d，一端跨接一，一端跨接一阻值为阻值为R R的电阻，匀强磁场的磁感应强度为的电阻，匀强磁场的磁感应强度为B B，方向垂直，方向垂直于平行轨道所在平面。一根长直金属棒与轨道成于平行轨道所在平面。一根长直金属棒与轨道成6060角角放置，且接触良好，则当金属棒以垂直于棒的恒定速度放置，且接触良好，则当金属棒以垂直于棒的恒定速度v v沿金属轨道滑行时，其它电阻不计，电阻沿金属轨道滑行时，其它电阻不计，电阻R R中的电流强度中的电流强度为为 （ ）A A(三三 关于公式关

8、于公式E=BLvsin的应用的应用:)例例3:3:如下图所示如下图所示, ,导体棒导体棒abab长长L,L,沿倾角为沿倾角为的斜导轨以速的斜导轨以速度度v v下滑下滑, ,匀强磁场磁感应强度为匀强磁场磁感应强度为B.B.求求: :( (1)1)若磁感应强度若磁感应强度B B的方向垂直的方向垂直于斜导轨向上于斜导轨向上, ,导体棒导体棒abab中产生中产生的感应电动势为多大的感应电动势为多大? ?(2)(2)若磁感应强度若磁感应强度B B的方向竖直的方向竖直向上向上, ,导体棒导体棒abab中产生的感应电中产生的感应电动势为多大动势为多大? ?答案答案:(1)BLv (2)BLvcos巩固练习巩

9、固练习3:3:如右图所示如右图所示, ,导体导体abab长长L,L,速度速度v v的方向与的方向与导体垂直导体垂直, ,与磁感线成与磁感线成角角. .问问: :磁感应强度为磁感应强度为B B时时, ,导体导体在运动时产生的感应电动势有多大在运动时产生的感应电动势有多大? ?答案答案:0:0小结：小结：对公式对公式E = n E = n / / t t 与与EBLVSin的联系与区别：的联系与区别：（见）（见）3.公式公式 与与E=BLvsin的区别与联系的区别与联系:EntE=BLvsinE=BLvsin区区别别 (1) (1)求的是求的是tt时间内的平均时间内的平均感应电动势感应电动势,E,

10、E与某段时间或某与某段时间或某个过程相对应个过程相对应(1)(1)求的是瞬时感应电动势求的是瞬时感应电动势,E,E与某个时与某个时刻或某个位置相对应刻或某个位置相对应(2)(2)求的是整个回路的感应电求的是整个回路的感应电动势动势. .整个回路的感应电动势整个回路的感应电动势为零时为零时, ,其回路中某段导体的其回路中某段导体的感应电动势不一定为零感应电动势不一定为零(2)(2)求的是回路中一部分导体切割磁感求的是回路中一部分导体切割磁感线时产生的感应电动势线时产生的感应电动势(3)(3)由于是整个回路的感应电由于是整个回路的感应电动势动势, ,因此电源部分不容易确因此电源部分不容易确定定(3

11、)(3)由于是一部分导体切割磁感线的运由于是一部分导体切割磁感线的运动产生的动产生的, ,该部分就相当于电源该部分就相当于电源Ent联联系系公式公式 和和E=BLvsinE=BLvsin是统一的是统一的, ,当当t0t0时时,E,E为瞬时感应电动势为瞬时感应电动势, ,只是只是由于高中数学知识所限由于高中数学知识所限, ,现在还不能这现在还不能这样求瞬时感应电动势样求瞬时感应电动势, ,而公式而公式E=BLvsinE=BLvsin中的中的v v若代入若代入 则求则求出的出的E E为平均感应电动势为平均感应电动势Ent,v例例: : 如图所示，棒如图所示，棒OaOa长为长为L L ，绕，绕O O

12、以角速度以角速度旋转，旋转， 试试求在旋转过程中，棒求在旋转过程中，棒OaOa上的感应电动势？上的感应电动势？aO金属棒金属棒L以以绕某端点转动时绕某端点转动时, 产产生的瞬时感应电动势：生的瞬时感应电动势：E = BL2 /2三、导体杆在磁场中转动产生感应电动势三、导体杆在磁场中转动产生感应电动势OOL1L2Babcd2 2、线圈从图示位置转过、线圈从图示位置转过时，感时，感应电动势为多少？应电动势为多少？思考：思考：1、线圈怎样运动才可以产生感线圈怎样运动才可以产生感应电动势，怎样运动不能产生感应电动势？应电动势，怎样运动不能产生感应电动势？四、线圈在磁场中转动产生的感应电动势四、线圈在磁

13、场中转动产生的感应电动势提示：提示：（1 1）以以a a、b b为轴为轴转动可以吗？转动可以吗？（2 2）以）以a a、d d为轴为轴动可以吗？动可以吗？O,dcbE=BS cos (为为B、S间的夹角间的夹角)gg,（注意：（注意：1、与转轴位置无关。）、与转轴位置无关。）2 2、与线圈形状无关与线圈形状无关。五求通过导体某截面的电荷量五求通过导体某截面的电荷量q q： 方法：计算通过导体某截面积的电荷量时，方法：计算通过导体某截面积的电荷量时，要用电流（电动势）的平均值要用电流（电动势）的平均值 RntRtntREtI1_q即：（其中（其中R是回路总电阻是回路总电阻.）巩固练习巩固练习4

14、4:22:BRvrRBRi答案六六 电磁感应中的电路问题：电磁感应中的电路问题：解题方法：解题方法： 1、产生感应电流的那部分导体相当于电源；且此、产生感应电流的那部分导体相当于电源；且此部分电路的内阻相当于电源的内阻；此时产生的感应部分电路的内阻相当于电源的内阻；此时产生的感应电动势相当于电源的电动势；电动势相当于电源的电动势；2 2、画等效电路图；、画等效电路图；3 3、由法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律、由法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律列方程求解；列方程求解；四四 电磁感应电磁感应 电路的问题电路的问题例例4:如图所示如图所示, ,两条光滑平行金属导轨间距两条光滑平行金属导轨间

15、距d=0.60 m,d=0.60 m,导轨两端分导轨两端分别接有别接有R R1 1=10 ,R=10 ,R2 2=2.5 =2.5 的电阻的电阻. .磁感应强度磁感应强度B=0.20 TB=0.20 T的匀强的匀强磁场垂直于轨道平面向纸外磁场垂直于轨道平面向纸外, ,导轨上有一根电阻为导轨上有一根电阻为1.0 1.0 的导体的导体杆杆MN.MN.当当MNMN杆以杆以v=5.0 m/sv=5.0 m/s的速度沿导轨向左滑动时的速度沿导轨向左滑动时(1)MN(1)MN杆产生的感应电动势大小为杆产生的感应电动势大小为 _ _ _ _ V. V.(2)(2)用电压表测用电压表测MNMN两点间电压时两点

16、间电压时, ,电表的示为电表的示为_ V. V.(3)(3)通过电阻通过电阻R1R1的电流为的电流为_ A. A.通过通过电阻电阻R2R2的电流为的电流为_ A. A. 0.600.40 0.04 0.16题型：题型：一一. .对公式对公式E = n E = n / / t t 的理解及应用：的理解及应用：二、对二、对E EBLVSin BLVSin 的理解及应用：的理解及应用：三、导体杆在磁场中转动产生感应电动势三、导体杆在磁场中转动产生感应电动势四、线圈在磁场中转动产生的感应电动势四、线圈在磁场中转动产生的感应电动势五求通过导体某截面的电荷量五求通过导体某截面的电荷量q q：六六 电磁感应

17、中的电路问题：电磁感应中的电路问题：课后巩固提升课后巩固提升巩固基础巩固基础BCD2.2.一闭合线圈一闭合线圈, ,放在随时间均匀变化的磁场中放在随时间均匀变化的磁场中, ,线圈平面和线圈平面和磁场方向垂直磁场方向垂直, ,若想使线圈中的感应电流增强一倍若想使线圈中的感应电流增强一倍, ,下述下述方法可行的是方法可行的是( )( )A.A.使线圈匝数增加一倍使线圈匝数增加一倍B.B.使线圈面积增加一倍使线圈面积增加一倍C.C.使线圈匝数减少一半使线圈匝数减少一半D.D.使磁感应强度的变化率增大一倍使磁感应强度的变化率增大一倍D D3.3.粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中粗细均

18、匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中, ,磁场磁场方向垂直于线框平面方向垂直于线框平面, ,其边界与正方形线框的边平行其边界与正方形线框的边平行, ,现使线框以现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场, ,如下图所示如下图所示, ,则在移则在移出过程中线框的一边出过程中线框的一边a a b b两点间电势差绝对值最大的是两点间电势差绝对值最大的是( )( )B B4.4.一个面积一个面积S=4S=41010-2-2 m m2 2、匝数、匝数n=100n=100匝的线圈放在匀强磁场中匝的线圈放在匀强磁场中, ,磁磁场方向垂直于线圈平面场方向垂直

19、于线圈平面, ,磁感应强度磁感应强度B B随时间随时间t t变化的规律如图所变化的规律如图所示示, ,则下列判断正确的是则下列判断正确的是( )( )A.A.在开始的在开始的2 s2 s内穿过线圈的磁通量内穿过线圈的磁通量变化率等于变化率等于0.08 Wb/s0.08 Wb/sB.B.在开始的在开始的2 s2 s内穿过线圈的磁通量内穿过线圈的磁通量的变化量等于零的变化量等于零C.C.在开始的在开始的2 s2 s内线圈中产生的感应内线圈中产生的感应电动势等于电动势等于8 V8 VD.D.在第在第3 s3 s末线圈中的感应电动势等末线圈中的感应电动势等于零于零AC5.5.如右图所示如右图所示,PQ

20、RS,PQRS为一正方形导线框为一正方形导线框, ,它以恒定速度向右进入以它以恒定速度向右进入以MNMN为边界的匀强磁场为边界的匀强磁场, ,磁场方向垂直于线框平面磁场方向垂直于线框平面, ,边界边界MNMN与线框与线框的边成的边成4545角角,E,E F F分别为分别为PSPS和和PQPQ的中点的中点. .关于线框中的感应电关于线框中的感应电流流, ,正确的说法是正确的说法是( )( )A.A.当当E E点经过边界点经过边界MNMN时时, ,线框线框中感应电流最大中感应电流最大B.B.当当P P点经过边界点经过边界MNMN时时, ,线框线框中感应电流最大中感应电流最大C.C.当当F F点经过

21、边界点经过边界MNMN时时, ,线框线框中感应电流最大中感应电流最大D.D.当当Q Q点经过边界点经过边界MNMN时时, ,线框线框中感应电流最大中感应电流最大B6.(20096.(2009重庆高考重庆高考) )如图所示为一种早期发电机原理示意如图所示为一种早期发电机原理示意图图, ,该发电机由固定的圆形线圈和一对用铁芯连接的圆柱该发电机由固定的圆形线圈和一对用铁芯连接的圆柱形磁铁构成形磁铁构成, ,两磁极相对于线圈平面对称两磁极相对于线圈平面对称. .在磁极绕转轴匀在磁极绕转轴匀速转动过程中速转动过程中, ,磁极中心在线圈平面上的投影沿圆弧磁极中心在线圈平面上的投影沿圆弧 运动运动(O(O是

22、线圈中心是线圈中心),),则则( )( )XOYA.A.从从X X到到O,O,电流由电流由E E经经G G流向流向F,F,先增先增大再减小大再减小B.B.从从X X到到O,O,电流由电流由F F经经G G流向流向E,E,先减先减小再增大小再增大C.C.从从O O到到Y,Y,电流由电流由F F经经G G流向流向E,E,先减先减小再增大小再增大D.D.从从O O到到Y,Y,电流由电流由E E经经G G流向流向F,F,先增先增大再减小大再减小D提升能力提升能力7.7.一个电阻是一个电阻是R,R,半径为半径为r r的单匝线圈放在磁感应强度为的单匝线圈放在磁感应强度为B B的匀强的匀强磁场中磁场中, ,

23、如右图所示如右图所示, ,若以线圈的直径为轴旋转若以线圈的直径为轴旋转180180, ,则在此则在此过程中过程中, ,导线横截面上通过的电荷量为导线横截面上通过的电荷量为( )( )222.0.24.BABRBrB rCDrRRC8.8.如右图所示如右图所示, ,导体导体ABAB的长为的长为2R,2R,绕绕O O点以角速度点以角速度匀速转动匀速转动,OB,OB为为R,R,且且OBAOBA三点在一条直线上三点在一条直线上, ,有一匀有一匀强磁场磁感应强度为强磁场磁感应强度为B,B,充满转动平面且与转动平充满转动平面且与转动平面垂直面垂直, ,那么那么ABAB两端的电势差为两端的电势差为( ) (

24、 ) 2222B RB.2B RC.4B RD.62B R1. AC9.9.如右图所示如右图所示, ,粗细均匀的粗细均匀的 电阻为电阻为r r的金属圆环的金属圆环, ,放在图放在图示的匀强磁场中示的匀强磁场中, ,磁感应强度为磁感应强度为B,B,圆环直径为圆环直径为l;l;长为长为l l 电阻为电阻为 的金属棒的金属棒abab放在圆环上放在圆环上, ,以以v v0 0向左运动向左运动, ,当当abab棒运动到图示虚线位置时棒运动到图示虚线位置时, ,金属棒两端的电势差为金属棒两端的电势差为( )( )A.0 A.0 B.BlvB.Blv0 0C.BlvC.Blv0 0/2 /2 D.BlvD.Blv0 0/3/32rD10.10.如右图所示如右图所示, ,矩形线圈矩形线圈abcdabcd共有共有n n匝匝, ,总电阻为总电阻为R,R,部分置于有理部分置于有理想边界的匀强磁场中想边界的匀强磁场中, ,线圈平面与磁场垂直线圈平面与磁场垂直, ,磁感应强度大小为磁感应强度大小为B.B.让线圈从图示位置开始以让线圈从图示位置开始以abab边为轴匀速转动边