2022【优化方案】精品课件：教科版物理选修3-2第1章第3节

特别提醒：(1)Φ、ΔΦ、ΔΔΦt 均与线圈匝数无关． (2)磁通量和磁通量的变化率的大小没有直接关 系，Φ 很大时，ΔΔΦt 可能很小，也可能很大；Φ
＝0 时，ΔΔΦt 可能不为零．
即时应用 (即时突破，小试牛刀) 1．下列说法正确的是( ) A．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 B．线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动 势一定越大 C．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 D．线圈中磁通量变化得越快，线圈中产生的感 应电动势越大
思考感悟 1．磁通量的变化量 ΔΦ 越大时，磁通量的变化 率ΔΔΦt 也越大吗？ 提示：不一定．ΔΦ 取决于初、末状态的磁通量， 即 ΔΦ＝Φ2－Φ1，表示磁通量变化的大小.ΔΔΦt 表 示磁通量变化的快慢，类似于运动学中 Δv 与ΔΔvt 的关系．
三、导体切割磁感线产生的感应电动势
磁场方向、导体棒与 导体棒运动方向三者
磁场磁感应强度的竖直分量方向向下，大小为 4.5×10－5T.一灵敏电压表连接在当地入海河段的 两岸，河宽100 m，该河段涨潮和落潮时有海水( 视为导体)流过．设落潮时，海水自西向东流，流 速为2 m/s.下列说法正确的是( ) A．河北岸的电势较高 B．河南岸的电势较高 C．电压表记录的电压为9 mV D．电压表记录的电压为5 mV
图1－3－4
【精讲精析】 线圈转动的角速度为 ω＝2πn′ ＝100π rad/s，转过 180°的时间为 Δt，由 Δt＝ωπ ＝0.01 s，由 E＝nΔΔΦt ，得： (1)ΔΦ1＝|Φ1′－Φ1|＝2BS＝2BL1L2， E1＝n2BΔLt1L2＝160 V.
(2)Φ2＝Φ2′＝0，∴ E ＝0.
应取平均切割速度，即 v＝v0/2＝ω2L，故 E＝12 B·ωL2.
图1－3－2
2．公式 E＝BLvsinα 与 E＝nΔΔΦt 的对比 (1)异同点
E＝nΔΔΦt
E＝BLvsinα
研究 对象
整个闭合回路
回路中做切割磁感线运 动的那部分导体
适用
区 别
范围 计算 结果
各种电磁感应现象
求得的是 Δt 内的平 均感应电动势
解析：选AC.由E＝BLv＝(4.5×10－5×100×2)V ＝9×10－3V＝9 mV，可知电压表记录的电压为9 mV，选项C正确、D错误；从上往下看，画出水
流切割磁感线示意图如图所示，据右手定则可知 北岸电势高，选项A正确、B错误．
类型三 电荷量的计算问题
例3 (2011年泉州高二检测)如图1－3－6甲所 示，一个电阻为R、面积为S的矩形导线框abcd ，水平放置在匀强磁场中，磁场的磁感应强度为 B，方向与ad边垂直并与线框平面成45°角，O 、O′分别是ab边和cd边的中点．现将线框右半边 ObcO′绕OO′逆时针旋转90°到图乙所示位置． 在这一过程中，导线中通过的电荷量是( )
例1 (2011年咸阳高二检测)如图1－3－4所示， 矩形线圈由100匝组成，ab边长L1＝0.40 m，ad 边长L2＝0.20 m，在B＝0.1 T的匀强磁场中，以 两短边中点的连线为轴转动，转速n′＝50 rad/s. 求： (1)线圈从图甲所示的位置起，转过180°的平均 感应电动势为多大？ (2)线圈从图乙所示的位置起，转过180°的平均 感应电动势为多大？
图1－3－1
(3)对v的理解 ①公式中的v应理解为导线和磁场间的相对速度 ，当导线不动而磁场运动时，也有电磁感应现象 产生． ②公式E＝BLv一般用于导线各部分切割磁感线 速度相同的情况，若导线各部分切割磁感线的速 度不同，可取其平均速度求电动势．
如图 1－3－2 所示，导体棒在磁场中绕 A 点在 纸面内以角速度 ω 匀速转动，磁感应强度为 B， 要求 AC 在切割磁感线时产生的感应电动势，
第3节 法拉第电磁感应定律
第3节
课标定位 课前自主学案 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练
课标定位
学习目标：1.理解感应电动势的概念，明确感应电 动势的作用． 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 Φ、ΔΦ、ΔΔΦt . 3．理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式，会 用 E＝nΔΔΦt 和 E＝BLvsinα 解决问题． 4．掌握法拉第电磁感应定律并会利用它推导出导体 棒切割磁感线运动时产生的感应电动势的表达式．
类型二 切割类电动势的计算
例2 如图1－3－5所示，水平放置的平行金属导轨， 相距L＝0.50 m，左端接一电阻R＝0.20 Ω，磁感应 强度B＝0.40 T的匀强磁场方向垂直于导轨平面， 导体棒ac垂直放在导轨上，并能无摩擦地沿导轨滑 动，导轨和导体棒的电阻均忽略不计，当ac以v＝ 4.0 m/s的速度水平向右匀速滑动时，求： (1)ac棒中感应电动势的大小； (2)回路中感应电流的大小； (3)维持ac棒做匀速运动的水平外力F的大小．
二、法拉第电磁感应定律 1．内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这个 电路的__磁__通__量__的__变__化__率___成正比．这就是法拉第 电磁感应定律．
ΔΦ
2．表达式：E＝__n__Δ_t ___. 3．单位：在国际单位制中，感应电动势E的单位 是_V__.磁通量Φ的单位是__W__b_.磁通量变化量ΔΦ的 单位是___W__b_.时间Δt的单位是s.
解析：选 D.线圈中产生的感应电动势 E＝nΔΔΦt ， 即 E 与ΔΔΦt 成正比，与 Φ 或 ΔΦ 的大小无直接 关系．磁通量变化越快，即ΔΔΦt 越大，产生的感 应电动势越大，故只有 D 正确．
二、对公式E＝BLvsinα的理解 1．对公式中各量的理解 (1)对α的理解 当B、L、v三个量方向互相垂直时，θ＝90°，感
E＝ΔΔΦt ＝
2BS 2Δt
平均感应电流
I＝ER＝
2BS 2RΔt
通过导线的电荷量为 q＝I·Δt＝ 22RBS，故选 A 正 确． 【答案】 A
知能优化训练
本部分内容讲解结束
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重点难点：法拉第电磁感应定律的内容及应用．
课前自主学案
一、感应电动势 1．在____电_磁__感__应____现象里产生的电动势叫做感 应电动势，产生感应电动势的那部分导体相当于 _电__源___． 2．在电磁感应现象中，既然闭合电路中有感应电 流，这个电路就一定有__感_应__电__动__势___；电路断开 时，虽然没有感应电流，但_感__应__电__动_势_____依然 存在． 3．闭合电路中电流的大小由_电__源_电__动__势______和 电路的电__阻____决定． 4．感应电动势的大小跟__磁_通__量__变__化__快_慢____有关 ．
应电动势最大，当有任意两个量的方向互相平行时 ，θ＝0°，感应电动势为零． (2)对L的理解 式中的L应理解为导线切割磁感线时的有效长度， 如果导线不和磁场垂直，L应是导线在磁场垂直方
向投影的长度，如果切割磁感线的导线是弯曲的， 如图1－3－1所示，则应取与B和v垂直的等效直线 长度，即ab的弦长．
热等问题时，应选用 E＝BLvsinα.
即时应用 (即时突破，小试牛刀) 2．如图1－3－3所示的几种情况中，金属导体中 产生的感应电动势为BLv的是( )
图1－3－3
A．乙和丁
B．甲、乙、丁
C．甲、乙、丙、丁
D．只有乙
解析：选B.甲、乙、丁中切割磁感线的有效长度
均为L，故B对．
课堂互动讲练
类型一 法拉第电磁感应定律的应用
两两垂直时
导体棒与磁场方向垂 直，导体的运动方向 与导体本身垂直，但 与磁场方向夹角为α
时
E＝ __B_L_v__
E＝ _B_lv__s_in_α_
思考感悟 2．公式E＝BLv在什么情况下都能计算电动 势吗？ 提示：不是，一般应用在平动切割且B、L 、v两两相互垂直的情况下．
核心要点突破
一、Φ、ΔΦ、ΔΔΦt 的比较
【答案】 (1)160 V (2)0
【方法总结】 (1)计算平均电动势时一般要用 E＝nΔΔΦt ，要注意各物理量的意义． (2)线圈分正、反两面，开始时磁感线从正面穿 入，磁通量为正，Φ1＝BL1L2；翻转 180°时， 磁感线从反面穿入，磁通量为负，Φ2＝－BL1L2， 翻转 180°时磁通量的变化量 ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－ BL1L2－BL1L2＝－2BL1L2.
图1－3－6
A.
2BS 2R
C.BRS
【思路点拨】 析：
B.
2BS R
D．0
解答本题时，可按以下思路分
磁通量 平均感应 平均感 导线电 变化量 → 电动势 → 应电流 → 荷量
【自主解答】 开始时B与S位置关系如图1－3 －7丙所示，磁通量大小为Φ1＝BS′＝ BScos45°
图1－3－
末位置 B 与 S 位置关系如图丁所示，磁通量大小 Φ2＝0. 平均感应电动势大小
【答案】 (1)0.80 V (2)4.0 A (3)0.8 N 【方法总结】 在电磁感应现象中，产生电动势 的那部分导线(或线圈)相当于电源，电流方向由 负极到正极，即电流方向指向高电势；而其它部 分为外电路，电流方向指向电势降低的方向，这 样可把电磁感应问题转化为电路问题．
变式训练 (2010年高考大纲全国卷Ⅰ)某地的地
图1－3－5
【精讲精析】 (1)根据法拉第电磁感应定律， ac 棒中感应电动势为 E＝BvL＝(0.40×0.50×4.0) V＝0.80 V. (2)感应电流大小为 I＝ER＝00..8200 A＝4.0 A. (3)由于 ac 棒受安培力 F＝BIL＝(4.0×0.5×0.4)
N＝0.8 N，故外力大小也为 0.8 N.
1．磁通量 Φ：Φ 是状态量，是在某时刻(某位 置)穿过闭合回路磁感线的条数，当磁场与回路 平面垂直时，Φ＝BS.单位：Wb. 2．磁通量的变化量 ΔΦ：ΔΦ 是过程量，表示 回路从某一时刻变化到另一时刻磁通量的增 加，即 ΔΦ＝Φ2－Φ1.单位：Wb.
3．磁通量的变化率ΔΔΦt ：ΔΔΦt 表示磁通量的变化 快慢，即单位时间内磁通量的变化，又称为磁 通量的变化率．单位：Wb/s.
只适用于导体切割磁感 线运动的情况
求得的是某一时刻的瞬 时感应电动势
适用 情景
用于磁感应强度 B变 化所产生的电磁感 应现象(磁场变化型)
用于导体切割磁感线所 产生的电磁感应现象(切
割型)
E＝nΔΔΦt
E＝BLvsinα
联 E＝BLvsinα 是由 E＝nΔΔΦt 在一定条
系 件下推导出来的，该公式可看做法
拉第电磁感应定律的一个推论
(2)E＝nΔΔΦt 与 E＝BLvsinα 选用原则 ①求解导体做切割磁感线运动产生感应电动势 的问题时，两个公式都可． ②求解某一过程(或某一段时间)内的感应电动 势，平均电流、通过导体横截面的电荷量等问 题时，应选用 E＝nΔΔΦt . ③求解某一时刻(或某一位置)的感应电动势，计 算瞬时电流、电功率及某段时间内的电功、电