高二物理法拉第电磁感应定律——感应电动势的大小 知识精讲 人教版

高二物理法拉第电磁感应定律——感应电动势的大小 知识精讲 人教版

高二物理法拉第电磁感应定律——感应电动势的大小 知识精讲 人教版 ‎ 一. 本周教学内容：‎ 法拉第电磁感应定律——感应电动势的大小 二. 知识要点：‎ ‎1. 正确理解法拉第电磁感应定律。‎ ‎2. 学会运用公式和进行有关问题的计算。‎ 三. 疑难辨析：‎ ‎1. 法拉第电磁感应定律的数学表达式为，它指出感应电动势既不取决于磁通量φ的大小，也不取决于磁通量变化Δφ的大小，而是由磁通量变化的快慢等来决定的，由算出的是感应电动势的平均值，当线圈有相同的ｎ匝时，相当于ｎ个相同的电源串联，整个线圈的感应电动势由算出。‎ ‎2. 公式中涉及到的磁通量Δφ的变化情况在高中阶段一般有两种情况：① 回路与磁场垂直的面积s不变，磁感应强度发生变化，则Δφ＝ΔBS，此时，式中叫磁感应强度的变化率。 ② 磁感应强度B不变，回路与磁场垂直的面积发生变化，则Δφ＝BΔS。若遇到B和S都发生变化的情况，则。‎ ‎3. 回路中一部分导体做切割磁感线运动时感应电动势的表达式为 ‎，式中ｖ取平均速度或瞬时速度，分别对应于平均电动势或瞬时电动势。‎ ‎4. 在切割磁感线情况中，遇到切割导线的长度改变，或导线的各部分切割速度不等的复杂情况，感应电动势的根本算法仍是，但式中的ΔΦ要理解时间内导线切割到的磁感线的条数。‎ ‎【典型例题】‎ ‎[例l] 如图所示，导线全部为裸导线，半径为r，两端开有小口的圆内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，一根长度大于2r的导线MN以速度ｖ在圆环上无磨擦地自左端匀速滑到右端，电路中固定电阻阻值为R，其余部分电阻均忽略不计。试求MN从圆环左端滑到右端的过程中，（1）电阻R上的最大电流；（2）电阻R上的平均电流；（3）通过电阻Ｒ的电量。‎ 解：‎ ‎（1）MN向右滑动时，切割磁感线的有效长度不断变化，当MN经过圆心时，有效切割长度最长，此时感应电动势和感应电流达到最大值．所以，＝。‎ ‎（2）由于MN向右滑动中电动势和电流大小不断变化，且不是简单的线性变化，故难以通过Ｅ＝Blv求解平均值，可以通过磁通量的平均变化率计算平均电动势和平均电流。所以，，。‎ ‎（3）流过电阻R的电量等于平均电流与时间的乘积。所以，。‎ ‎[例2] 半径为‎10cm，电阻为 的闭合金属圆环放在匀强磁场中，磁场方向垂直于圆环平面。当磁感应强度B从零开始随时间t成正比增大时，环中感应电流恒为0.lA，试求B与ｔ的关系式。‎ 解：线圈平面与磁场垂直，，B=kt，，‎ ‎， ，B=0.64t（T）‎ ‎[例3] 如图所示，长宽的矩形线圈电阻为，处于磁感应强度为的匀强磁场边缘，线圈与磁感线垂直。求：将线圈以向右的速度匀速拉出磁场的过程中（ ）‎ ‎（1）拉力F大小　　　　 （2）拉力的功率 P ‎（3）拉力做的功W　　　 （4）线圈中产生的电热Q ‎（5）通过线圈某一截面的电荷量q．‎ 解析：‎ ‎（1）线框匀速运动右边切割磁感线速度恒定，感应电动势恒定，感应电流恒定。线框左边受到的安培力恒定拉力F恒定。‎ ‎，，，∴ ‎ ‎（2）‎ ‎（3）‎ ‎（4）‎ ‎（5）‎ ‎【模拟试题】‎ ‎1. 关于线圈中产生的感应电动势，下列叙述中正确的有（ ）‎ A. 感应电动势是标量 B. 穿过线圈的磁通量减小得越快，线圈中产生的感应电动势越大 C. 穿过线圈的磁通量的变化量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大 D. 磁通量为零时，线圈中的感应电动势不一定为零 ‎2. 导线abc放在匀强磁场中，如图所示，已知ab=bc=‎10cm，磁感应强度B=0.2T，。当导线以v=‎5m/s的速度垂直bc向上运动时，abc导线中的感应电动势E1=　　V。当导线以v＝‎5m/s的速度平行ab向右运动时，abc导线中的感应电动势E2= V。‎ ‎3. 边长为‎0.2m的正方形导线框abcd斜靠在墙上，线框平面与地面成30°角。该区域有一水平向右的匀强磁场，磁感应强度为0.5T，如图所示，因受振动线框在0.1s内滑跌至地面，这过程中线框里产生的感应电动势的平均值为 V。‎ ‎4. 在图中，闭合矩形线框abcd位于磁感应强度为B的匀强磁场中，ad边位于磁场边缘，线框平面与磁场垂直，ab、ad边长分别用L1、L2表示，若把线圈沿v方向匀速拉出磁场所用时间为Δt，则通过线框导线截面的电量是（ ）‎ A. B. C. D. BL‎1L2‎ ‎5. 图为穿过一单匝线圈所围面积内的磁通量随时间变化的图像。在A、B、C、D四个时刻，其中 时刻线圈中产生的感应电动势最大， 时刻的感应电动势为零。在AB这段时间内，线圈中的平均感应电动势为 V。‎ ‎6. 金属棒ab长‎0.5m，水平放置，以离a端‎0.1m处的O点为轴在水平面内绕竖直轴以10r/s的转速匀速旋转，如图所示，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中。磁感应强度B=1T。求ab两点间的电压。‎ ‎7. 在磁感应强度为0.1T的匀强磁场中移动长度为‎20cm的直导线，为了使导线中感应电动势每秒增加0.1V，那么移动导线的最小加速度等于多少?‎ ‎8. 在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一个匝数为n、阻值为R、半径为r的圆形闭合线圈，线圈平面垂直于磁场。如果将线圈以其某一直径为轴翻转180°，则在此过程中线圈导线的任一截面处通过的电量为多少?‎ ‎9. 如图所示，“U”形导线框固定在水平面上，右端放有质量为m的金属棒ab，ab与导轨间的动摩擦因数为，它们围成的矩形边长分别为L1、L2，回路的总电阻为R.。从时刻起，在竖直向上方向加一个随时间均匀变化的匀强磁场，那么在t为多大时，金属棒开始移动？‎ ‎[参考答案]‎ ‎1. A、B、D ‎2. 0.18‎，0.06 ‎3. 0.1‎ 4. B ‎5. A，D，4  ‎6. 4.7‎V  7. ‎5m／s2‎ ‎8.   9. ，‎