10.2法拉第电磁感应定律 及其应用
10.2法拉第电磁感应定律
【解析】 (1)由法拉第电磁感应定律，得 ΔΦ E＝n Δt ΔB l 1 2 ＝n· · · 2 2 Δt 1 0.82 ＝10× × 2 ×0.5 V 2 ＝0.4 V.
轻质细线吊着一质量 m＝0.32kg、 边长 l＝0.8m、 匝数 n l ＝10 的正方形线圈，总电阻 r＝1 Ω、边长为 的正方形磁场 2 区域对称分布在线圈下边的两侧，如图甲所示，磁场方向垂 直于纸面向里，大小随时间变化的图象如图乙所示，从 t＝0 开始经时间 t0 细线开始松弛，g＝10 m/s2， (2)求在前 t0 时间内线圈的电功率；
【规律总结】 E nΔΦ nΔΦ 感应电荷量的计算为 q＝ I Δt＝ Δt＝ ·Δt＝ ， R ΔtR R 仅由电路总电阻和磁通量变化、线圈匝数 n 决定，与发生磁 通量变化的时间无关．
如图所示， 边长为 a、 总电阻为 R 的闭合正方形单匝线 框，放在磁感应强度大小为 B 的匀强磁场中，磁感线与线 框平面垂直．当线框由图示位置以大小为 ω 的角速度转过 180° 的过程中 (1)线框中的平均电动势多大？平均电流多大？
AD
考点二 导体切割磁感线类问题
感生电动势与动生电动势的区别 感生电动势 动生电动势 表示长为 L 的导体(无论 由于磁场发生变化 含 闭合与否 )做切割磁感线 而在回路中产生的 义 运动时产生的感应电动 感应电动势 势 大 ΔΦ E＝BLvsin θ E＝n Δ t 小 非静 感生电场力 洛伦兹力 电力 方 只能用楞次定律判 可以用右手定则， 也可用 向 别 楞次定律判别
C
考点四 对自感现象的理解及应用
通电自感与断电自感的比较 通电自感
断电自感
电路图
A1、A2 同规格，R＝ RL<RA 且 L 很大(有铁芯) RL，L 较大 在 S 闭合瞬间，A2 灯 在开关 S 断开时，灯 A 现 象 立即亮起来，A1 灯逐 突然闪亮一下后再渐渐 渐变亮，最终一样亮 熄灭
10.2 法拉第电磁感应定律 自感现象
法拉第电磁感应定律 自感现象
【知识导图】
穿过回路的磁通量发生变化 电路是否闭合 电源 右手定则或楞次定律
磁通量的变化率
线圈的大小、形状、匝数以及 是否有铁芯等
【微点拨】 应用法拉第电磁感应定律应注意的问题:
(1)由E=n 知,感应电动势的大小由穿过电路的磁通 t 量变化率 和线圈匝数n共同决定,而磁通量Φ 较大 t
B（b 2－2a 2） , 故选D。 2t
【通关秘籍】
1.应用法拉第电磁感应定律应注意的问题:
(1)E=n 的研究对象是一个回路,求得的电动势是整
t
个回路的感应电动势。 (2)公式E=n 求解的是一个回路中某段时间内的平
t
均电动势,在磁通量均匀变化时,瞬时值才等于平均值。
(3) 为单匝线圈产生的感应电动势的大小。 t
止电流的变化 。 _____________
考点1
法拉第电磁感应定律的理解和应用
【典题探究】 【典例1】(2018·榆林模拟)在一空 间有方向相反,磁感应强度大小均为 B的匀强磁场,如图所示,向外的磁场
分布在一半径为a的圆形区域内,向内的磁场分布在除
圆形区域外的整个区域,该平面内有一半径为 b(b> 2 a)的圆形线圈,线圈平面与磁感应强度方 向垂直,线圈与半径为a的圆形区域是同心圆。从某
B 时刻起磁感应强度在Δ t时间内均匀减小到 ,则 2
此过程中该线圈产生的感应电动势大小为
世纪
金榜导学号04450223(
)
B（b 2－a 2） A. 2t B（b 2－a 2） C. t
B（b 2－2a 2） B. t B（b 2－2a 2） D. 2t
【解题探究】 (1)磁场变化前,穿过线圈的磁通量是多少? 提示:线圈内存在两个方向相反的匀强磁场,由于b > 2 a,所以向内的磁通量大于向外的磁通量,磁场 变化前,穿过线圈的磁通量为Φ=πB(b2-a2)的磁通量为Φ 1=0; 转过30°时穿过线圈的磁通量为Φ 2=BSsin30°
10.2 法拉第电磁感应定律、自感和涡流
10.2 法拉第电磁感应定律、自感和涡流概念梳理：一、法拉第电磁感应定律 1． 感应电动势(1)感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势．产生感应电动势的那部分导体相当于电源，导体的电阻相当于电源内阻．(2)感应电流与感应电动势的关系：遵循闭合电路欧姆定律，即I ＝ER ＋r .2． 法拉第电磁感应定律(1)内容：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比． (2)公式：E ＝n ΔΦΔt.3． 导体切割磁感线的情形(1)一般情况：运动速度v 和磁感线方向夹角为θ，则E ＝Bl v sin θ. (2)常用情况：运动速度v 和磁感线方向垂直，则E ＝Bl v .(3)导体棒在磁场中转动：导体棒以端点为轴，在匀强磁场中垂直于磁感线方向匀速转动产生感应电动势E ＝Bl v ＝12Bl 2ω(平均速度等于中点位置线速度12lω)．二、自感与涡流 1． 自感现象(1)概念：由于线圈本身的电流变化而产生的电磁感应现象称为自感，由于自感而产生的感应电动势叫做自感电动势． (2)表达式：E ＝L ΔIΔt.(3)自感系数L 的影响因素：与线圈的大小、形状、匝数以及是否有铁芯有关．其单位是亨利，符号是H. 2． 涡流当线圈中的电流发生变化时，在它附近的任何导体中都会产生感应电流，这种电流像水中的旋涡，所以叫涡流．考点一 法拉第电磁感应定律的应用1． 感应电动势大小的决定因素(1)感应电动势的大小由穿过闭合电路的磁通量的变化率ΔΦΔt和线圈的匝数共同决定，而与磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ的大小没有必然联系．(2)当ΔΦ仅由B 引起时，则E ＝n S ΔB Δt ；当ΔΦ仅由S 引起时，则E ＝n B ΔSΔt.2．公式E ＝n ΔΦΔt 中，若Δt 取一段时间，则E 为Δt 时间内感应匀强电动势的平均值．当磁通量的变化率ΔΦΔt 随时间非线性变化时，平均感应电动势一般不等于初态电动势与末态电动势的平均值．若Δt 趋近于零，则表示感应电动势的瞬时值．3．磁通量的变化率ΔΦΔt是Φ－t 图象上某点切线的斜率．4．E ＝n ΔΦΔt与E ＝Bl v 的区别(1)研究对象不同：前者是一个回路(不一定闭合)，后者是一段直导线；(2)适用范围不同：E ＝n ΔΦΔt ＝n B ΔS Δt ＝n S ΔBΔt 适用于一切感应电动势的求解；而E ＝Bl v 只适用于匀强磁场中导体棒l ⊥v 且v ⊥B 时感应电动势的求解； (3)意义不同：E ＝n ΔΦΔt 求解的是平均电动势；E ＝Bl v 可以求解平均电动势，也可以求解瞬时电动势．5．通过回路截面的电荷量q 仅与n 、ΔΦ和回路总电阻R 总有关，与时间长短无关．推导如下：q ＝I Δt ＝n ΔΦΔtR 总·Δt ＝n ΔΦR 总.6．应用法拉第电磁感应定律解题的一般步骤(1)分析穿过闭合电路的磁场方向及磁通量的变化情况； (2)利用楞次定律确定感应电流的方向；(3)灵活选择法拉第电磁感应定律的不同表达形式列方程求解．【例1】如图甲所示，边长为L 、质量为m 、总电阻为R 的正方形导线框静置于光滑水平面 上，处于与水平面垂直的匀强磁场中，匀强磁场磁感应强度B 随时间t 的变化规律如图乙所 示．求：(1)在t ＝0到t ＝t 0时间内，通过导线框的感应电流大小；(2)在t ＝t 02时刻，ab 边所受磁场作用力大小；(3)在t ＝0到t ＝t 0时间内，导线框中电流做的功． 甲 乙【练习】如图(a)所示，一个电阻值为R 、匝数为n 的圆形金属线圈与阻值为2R 的电阻R 1 连接成闭合回路．线圈的半径为r 1, 在线圈中半径为r 2的圆形区域存在垂直于线圈平面向里 的匀强磁场，磁感应强度B 随时间t 变化的关系图线如图(b)所示．图线与横、纵轴的截距分别为t 0和B 0. 导线的电阻不计．求0至t 1时间内：(a) (b) (1)通过电阻R 1上的电流大小和方向；(2)通过电阻R 1上的电荷量q 及电阻R 1上产生的热量．【例2】如图所示，长为L 的金属导线弯成一圆环，导线的两端接在电容为C 的平行板电容器上，P 、Q 为电容器的两个极板，磁场垂直于环面向里，磁感应强度以B ＝B 0＋Kt (K >0)随时间变化，t ＝0时，P 、Q 两极板电势相等．两极板间的距离远小于环的半径，则经时间t 电容器P 板( )A ．不带电B ．所带电荷量与t 成正比C ．带正电，电荷量是KL 2C4πD ．带负电，电荷量是KL 2C4π【练习】如图甲所示，电路的左侧是一个电容为C 的电容器，电路的右侧是一个环形导体， 环形导体所围的面积为S .在环形导体中有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小随 时间变化的规律如图乙所示．则在0～t 0时间内电容器( )A ．上极板带正电，所带电荷量为CS (B 2－B 1)t 0B ．上极板带正电，所带电荷量为C (B 2－B 1)t 0C ．上极板带负电，所带电荷量为CS (B 2－B 1)t 0D ．上极板带负电，所带电荷量为C (B 2－B 1)t 0【例3】如图所示，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里，磁感应强度大小为B 0.使该线框从静止开始绕过圆心O 、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流．现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化．为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率ΔBΔt 的大小应为( )A.4ωB 0πB.2ωB 0πC.ωB 0πD.ωB 02π【练习】一矩形线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直．先保持线框的面积不变， 将磁感应强度在1 s 时间内均匀地增大到原来的两倍．接着保持增大后的磁感应强度不变， 在1 s 时间内，再将线框的面积均匀地减小到原来的一半．先后两个过程中，线框中感应电 动势的比值为( ) A.12B ．1C ．2D ．4【例4】如图所示，正方形线圈abcd 位于纸面内，边长为L ，匝数为N ，线圈内接有电阻值为R 的电阻，过ab 中点和cd 中点的连线OO ′恰好位于垂直纸面向里的匀强磁场的右边界上，磁场的磁感应强度为B .当线圈转过90°时，通过电阻R 的电荷量为 ( )A.BL 22R B.NBL 22R C.BL 2RD.NBL 2R【练习】如图，在匀强磁场中固定放置一根串接一电阻R 的直角形金属导轨aob (在纸面内),磁场方向垂直纸面朝里,另有两根金属导轨c 、d 分别平行于oa 、ob 放置。
高中物理精品课件：法拉第电磁感应定律及其应用
H。
10-6
2.涡流
当线圈中的电流发生变化时,在它附近的任何导体中都会产生感应电流,这
种电流看起来像水的漩涡,所以叫涡流。
3.电磁阻尼
导体在磁场中运动时,感应电流会使导体受到安培力,安培力的方向总是
阻碍 导体的运动。
4.电磁驱动
如果磁场相对于导体转动,在导体中会产生
到安培力而运动起来。
感应电流
使导体受
第2节
法拉第电磁感应定律及其应用
一、法拉第电磁感应定律
1.法拉第电磁感应定律
(1)内容:感应电动势的大小跟穿过这一电路的 磁通量的变化率 成正比。
感应电动势与匝数有关
(2)公式:E=n
,其中n为线圈匝数。
(3)感应电流与感应电动势的关系:遵守闭合电路的
欧姆
定律,即I= + 。
2.导体切割磁感线的情形
场区内从b到c匀速转动时,回路中始终有电流,则此过程中,下列说法正确
的有(
) 答案 AD
A.杆OP产生的感应电动势恒定
B.杆OP受到的安培力不变
C.杆MN做匀加速直线运动
D.杆MN中的电流逐渐减小
6.如图所示,半径为R的圆形导轨处在垂直于圆平面的匀强磁场中,磁感应
强度为B,方向垂直于纸面向内。一根长度略大于导轨直径的导体棒MN以
B.金属框中电流的电功率之比为4∶1
C.金属框中产生的焦耳热之比为4∶1
D.金属框ab边受到的安培力方向相同
答案 B
素养点拨1.应用法拉第电磁感应定律解题的一般步骤
(1)分析穿过闭合电路的磁场方向及磁通量的变化情况;
(2)利用楞次定律确定感应电流的方向;
(3)灵活选择法拉第电磁感应定律的不同表达形式列方程求解。
法拉第电磁感应 定律的应用
练习：如图所示，在磁感强度为0.1T的匀强 磁场中有一个与之垂直的金属框ABCD，• 电阻 框 不计，上面接一个长0.1m的可滑动的金属丝ab， 已知金属丝质量为0.2g，电阻R＝0.2Ω ，不计阻 力，求金属丝ab匀速下落时的速度。
讨论交流：已知：AB、CD足够长，L，θ，B，R。金属
棒ab垂直于导轨放置，与导轨间的动摩擦因数为μ，质量 为m，从静止开始沿导轨下滑，导轨和金属棒的电阻阻都 不计。求：ab棒下滑的最大速度
利用楞次定律判断方向
R
BS 由E n n 求电动势 t t
画等效电路图利用闭合欧姆定律求电流
B
三、区分平均电动势和瞬时电动势
例3、如图所示，边长为L正方形线圈ABCD在大为 B的匀强磁场中以AD边为轴匀速转动,线圈的电阻 为R。初始时刻线圈平面与磁感线平行，经过ts线 圈转了90°，求： （1）线圈在ts时间内产生的感应电动势平均值。 （2）线圈在ts末时的感应电动势大小。 （3）这段时间内通过线圈截面中的电荷量
速度最大时做匀速运动
D
B
b
θ
R A a
受力分析，列动力学方程
C
mg sin f FA
θ
B
(mg sin mg cos ) v R 2 2 B L
讨论交流：如图所示，在一均匀磁场中有一U
形导线框abcd，线框处于水平面内，磁场与线框 平面垂直，R为一电阻，ef为垂直于ab的一根导体 杆，它可在ab、cd上无摩擦地滑动.杆ef及线框中 导线的电阻都可不计.开始时，给ef一个向右的初 速度，则（A ） A.ef将减速向右运动，但不是匀减速 B.ef将匀减速向右运动，最后停止 C.ef将匀速向右运动 D.ef将往返运动
法拉第电磁感应定律及应用
法拉第电磁感应定律及应用一、感应电动势：（1）在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。
产生感应电动势的那部分导体相当于电源。
（2）当电路闭合时，回路中有感应电流；当电路断开时，没有感应电流，但感应电动势仍然存在。
（3）感应电动势的大小——法拉第电磁感应定律。
电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。
即.t E ∆∆Φ=说明：（a ）若穿过线圈的磁通量发生变化，且线圈的匝数为n ，则电动势表示式为.tnE ∆∆Φ= （b ）E 的单位是伏特（V ），且.s /Wb 1V 1=证明：.V 1CJ1s A m N 1s m m A N1s m T 1s Wb 122==⋅⋅=⋅⋅=⋅=（c ）区分磁通量Φ、磁通量的变化量∆Φ、磁通量的变化率t∆∆Φ。
2、导体运动产生的感应电动势： （1）导体垂直切割磁感线如图1所示，导体棒ab 在间距为L 的两导轨上以速度v 垂直磁感线运动，磁场的磁感强度为B 。
试分析导体棒ab 运动时产生的感应电动势多大？这属于闭合电路面积的改变引起磁通量的变化，进而导致感应电动势的产生。
由法拉第电磁感应定律知，在时间t 内,BLv B tLvt B t S t E =⋅⋅=⋅∆∆=∆∆Φ=即.BLv E =说明：BLv E =通常用来计算瞬时感应电动势的大小。
（2）导体不垂直切割磁感线若导体不是垂直切割磁感线，即v 与B 有一夹角θ，如图2所示，此时可将导体的速度v 向垂直于磁感线和平行于磁感线两个方向分解，则分速度θ=cos v v 2不使导体切割磁感线，使导体切割磁感线的是分速度θ=sin v v 1，从而使导体产生的感应电动势为：.sin BLv BLv E 1θ==上式即为导体不垂直切割磁感线时，感应电动势大小的计算式。
说明：在公式BLv E =或θ=sin BLv E 中，L 是指有效长度。
在图3中，半径为r 的关圆形导体垂直切割磁感线时，感应电动势BLv E =，.Brv 2E ≠ 3、运用电磁感应定律的解题思路： （1）磁通量变化型法拉第电磁感应定律是本章的核心，它定性说明了电磁感应现象的原因，也定量给出了计算感应电动势的公式：t nE ∆∆Φ=。
法拉第电磁感应定律及应用
法拉第电磁感应定律及应用高考要求：1、法拉第电磁感应定律。
、法拉第电磁感应定律。
2、自感现象和、自感现象和自感系数自感系数。
3、电磁感应现象的综合应用。
、电磁感应现象的综合应用。
一、法拉第电磁感应定律一、法拉第电磁感应定律1、 内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量磁通量的变化率成正比。
的变化率成正比。
即E ＝n ΔФ/Δt 2、说明：1）在电磁感应中，E ＝n ΔФ/Δt 是普遍适用公式，不论导体回路是否闭合都适用，一般只用来求感应电动势的大小，方向由楞次定律或方向由楞次定律或右手定则右手定则确定。
2）用E ＝n ΔФ/Δt 求出的感应电动势一般是平均值，只有当Δt →0时，求出感应电动势才为瞬时值，若随时间均匀变化，则E ＝n ΔФ/Δt 为定值为定值3）E 的大小与ΔФ/Δt 有关，与Ф和ΔФ没有必然关系。
没有必然关系。
3、 导体在磁场中做切割磁感线运动导体在磁场中做切割磁感线运动1） 平动切割：当导体的运动方向与导体本身垂直，但跟磁感线有一个θ角在匀强磁场中平动切割磁感线时，产生感应电动势大小为：E ＝BLvsin θ。
此式一般用以计算感应电动势的瞬时值，但若v 为某段时间内的平均速度，则E ＝BLvsinθ是这段时间内的平均感应电动势。
其中L 为导体有效切割磁感线长度。
为导体有效切割磁感线长度。
2） 转动切割：线圈绕垂直于磁感应强度B 方向的转轴转动时，产生的感应电动势为：E ＝E m sin ωt ＝nBS m sin ωt 。
3） 扫动切割：长为L 的导体棒在磁感应强度为B 的匀强磁场中以角速度ω匀速转动时，棒上产生的感应电动势：①动时，棒上产生的感应电动势：① 以中心点为轴时E ＝0；② 以端点为轴时E＝BL 2ω/2；③；③ 以任意点为轴时E ＝B ω（L 12 －L 22）／2。
二、自感现象及自感电动势二、自感现象及自感电动势1、 自感现象：由于导体本身自感现象：由于导体本身电流电流发生变化而产生的电磁感应现象叫自感现象。
法拉第电磁感应定律的应用
的应用（一）
知识回顾:
感应电动势的有无取决于: 磁通量是或变化
感应电动势的大小取决于: 磁通量的变化率的快慢
E求解
法拉第电磁感应定律:
(n为线圈的匝数) 通常计算平均感应电动势 重要的推论:
（θ为v与B夹角） 多用于计算瞬时感应电动势
1．面积S不变时,E＝nSΔB／Δt的应用:
B=(10+10t)T （3）磁场的磁感应强度随时间变化的图 象如图所示:
通过电阻R的电流又各为为多少？
2．E＝BLV的应用:
㈠与电路知识和力学知识的结合 例2：如图所示，裸金属线组成滑框，金属棒ab可滑动， 其电阻为r，长为L，串接电阻R，匀强磁场为B，当ab以 V向右匀速运动过程中，求：
（1）棒ab产生的感应电动势E? （2）通过电阻R的电流I ， ab间的电压U? （3）若保证ab匀速运动，所加外力F的大小， 在时间t秒内的外力做功W大小 ，功率P? （4）时间t秒内棒ab生热 ,电阻R上生热 ?
弧 bac）求bc两点的电势差是多少？
b
解：设金属的电阻率为ρ，导线截面为S，圆环电阻为R，画
出等效电路如图示，则 R1=R/3 R2=2R/3
b
R并= 2R/9 = 2/9× ρ 2πr / S
E r1 v
r
a R2
电动势 E= Brv 内阻 r 1= ρr/S
R1 cc
㈡切割长度L满足某种变化关系的情况
2,在圆环和金属棒上消耗的总功率? M
ER
R R
N
例9：把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成一半径为 a的圆环,水平固定在竖直向下的磁感应强度为B的匀强 磁场中,如图所示,一长度为2a,电阻为R,粗细均匀的金 属棒MN放在圆环上,它与圆环始终保持良好的接触,当 金属棒以恒定速度v向右移动经过环心O时,求: 1,棒上的电流I大小,棒两端的电压U?
法拉第电磁感应定律及其应用
法拉第电磁感应定律及其应一、法拉第电磁感应定律的概念理解内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。
111人线框出磁场时：12W W =则从线框开始进入磁场到完全离开磁场过程中人对线框作用力所做的功：R v l l B W W W /2122221=+=答案：22212/B l l v R二、法拉第电磁感应中的力学问题电磁感应中产生的感应电流在磁场中将受到安培力的作用。
因此电磁感应问题经常与力学联系在一起，解决这一类问题不仅要用到电磁学中的相关定律，如楞次定律、左右手定则等，还应该考虑力学当中的相关规律，如牛二定律、动量定理、动能定理、动量守恒定律等。
例题2：如图所示，在磁感应强度大小为B 、方向垂直向上的匀强磁场中，有一上、下两层均与水平面平行的“U”型光滑金属导轨，在导轨面上各放一根完全相同的质量为m 的故杆在磁场中运动的最大电流r H g s v B Lr E I m 42201⎪⎪⎭⎫⎝⎛+==（2）两金属杆在磁场中运动始终满足动量守恒，设两杆最终速度为v '，则v m mv '=22感应电流产生的最多热量22222121v m mv Q '-=代入2v 和v '计算得22161⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=H gs v m Q （3）设杆2A 和杆1A 的速度大小为v ∶3v ，则依动量守恒v m mv mv 32+= 由法拉第感应定律和右手定则得此时回路的总感应电动势为()v v BL E -=32度v 0.在沿导轨往复运动的过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触。
(1)求初始时刻导体棒受到的安培力(2)若导体棒从初始时刻到速度第一次为零时，弹簧的弹性势能为E p ，则这一过程中安培力所做的功W 1和电阻R 上产生的焦耳热Q 1分别为多少?(3)导体棒往复运动，最终将静止于何处?从导体棒开始运动直到最终静止的过程中，电阻R 上产生的焦耳热Q 为多少?解析：（1）初始时刻棒中感应电动势：0E Lv B =棒中感应电流：EI R=作用于棒上的安培力F ILB =联立得220L v B F = 安培力方向：水平向左线图中磁通量的变化规律如右图所示，则a,b 两点的电势高低与电压表的读数为（。
法拉第电磁感应
法拉第电磁感应电磁感应是电磁学中的一项重要概念。
它描述了磁场和电场相互作用时产生的电压和电流的现象。
法拉第电磁感应定律是描述电磁感应现象的基本定律之一，它由英国物理学家迈克尔·法拉第于1831年提出。
本文将探讨法拉第电磁感应的原理、应用以及对科学发展的重要意义。
一、法拉第电磁感应的原理法拉第电磁感应是指当导体中的磁场发生变化时，周围产生感应电动势，从而产生感应电流的现象。
根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小与磁场的变化速率成正比，与导体的长度和磁场变化的角度有关。
具体而言，当导体与磁场相互作用时，导体内的自由电子受到力的作用而移动，从而形成电流。
当磁场发生变化时，导体内的电子速度也会发生变化，产生感应电动势。
这种感应电动势的大小与磁场变化速率成正比，即磁场变化越快，感应电动势越大。
二、法拉第电磁感应的应用法拉第电磁感应在现代科技中有着广泛的应用。
其中最为常见的应用之一是电磁感应产生的电力。
我们常见的发电机和变压器，都是基于法拉第电磁感应的原理工作的。
发电机将机械能转化为电能，通过导线与磁场相互作用产生感应电动势，并通过导线的闭合回路产生电流。
这些电流可以用于驱动电器设备，如家用电器、工业机械等。
而变压器则是利用感应电动势和电磁感应现象来实现电能的传输和变换。
此外，法拉第电磁感应还应用于传感器技术中。
例如，磁流量计利用电磁感应现象来测量流体中的流量。
当导体置于流体中时，流体的流速将影响磁场的变化速率，从而产生感应电动势。
通过测量感应电动势的大小，我们可以得知流量的大小。
三、法拉第电磁感应对科学发展的意义法拉第电磁感应的提出对科学发展具有重要的意义。
首先，它揭示了电场和磁场之间的密切联系，证实了电磁学的统一性。
法拉第电磁感应定律揭示了电磁感应现象的规律，为后来的电磁学研究奠定了基础。
其次，法拉第电磁感应的发现推动了电磁能力的应用。
通过发电机和变压器等设备的发展，人们可以方便地将机械能转化为电能，并实现电能的传输和变换。
电磁感应的原理
电磁感应的原理电磁感应是电磁学中一个重要的概念，它描述了电磁场和导体之间相互作用的过程。
电磁感应的原理最早由法拉第发现，并被总结为法拉第电磁感应定律。
本文将详细介绍电磁感应的原理及其应用。
1. 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律是描述电磁感应现象的基本规律。
根据法拉第电磁感应定律，当磁场发生变化时，导体中会产生感应电动势。
具体来说，当导体相对于磁场发生运动或者磁场强度发生变化时，就会在导体中产生感应电动势。
这个感应电动势的大小与磁场的变化速率以及导体的几何形状有关。
2. 电磁感应的原理电磁感应的原理可以用以下几个方面来解释。
首先，磁场和电荷之间存在相互作用力，即洛伦兹力。
当导体中的自由电子受到洛伦兹力的作用时，就会发生导体中的电流。
其次，导体中的电流会产生磁场。
当外磁场的变化引起导体内部磁场的变化时，就会产生感应电动势。
3. 电磁感应的应用电磁感应的原理在很多实际应用中都发挥着重要作用。
以下列举几个典型的应用案例。
3.1 发电机电力发电中常用的发电机就是基于电磁感应原理工作的。
发电机中的转子通过机械能驱动，使得磁场发生变化，从而在线圈中产生感应电动势。
通过外部电路将产生的电流收集起来，就可以得到电能。
3.2 变压器变压器也是利用电磁感应原理来工作的。
变压器中的线圈通过变化的磁场，在另一个线圈中感应出电动势，从而实现电压的升降。
变压器在电能的传输和分配过程中起着重要的作用。
3.3 感应炉感应炉是利用电磁感应原理来加热材料的设备。
通过感应炉产生的交变磁场，使得导体中产生涡流，从而产生热 energy。
感应炉广泛应用于冶金、熔炼和工业加热领域。
4. 电磁感应与电动势的关系电磁感应过程中产生的感应电动势与其它电路中的电动势有类似的性质，比如可以驱动电流的产生。
电磁感应产生的感应电动势既可以是直流电动势，也可以是交流电动势，取决于磁场和导体的运动方式。
5. 总结电磁感应的原理总结起来就是：当导体相对于磁场发生运动或者磁场强度发生变化时，就会在导体中产生感应电动势。
简述法拉第电磁感应定律并写出其数学表达式
简述法拉第电磁感应定律并写出其数学表达式
法拉第电磁感应定律是电磁学中常常用到的定律之一，它揭示了磁场和运动导体之间的相互作用关系。
下面将简要介绍该定律的意义、表达式以及应用。
一、法拉第电磁感应定律的意义
法拉第电磁感应定律是指，当一个导体在磁场中运动，磁场会对导体产生作用，在导体中会感应出电动势和电流。
该定律可以用来解释一些现象，例如变压器、感应电动机等。
二、法拉第电磁感应定律的表达式
法拉第电磁感应定律的数学表达式为：
ε = -NΔΦ/Δt
其中，ε表示感应电动势，N表示线圈的匝数，ΔΦ表示磁通量的变化量，Δt表示时间变化量。
该式子表明：导体中产生的感应电动势大小与磁通量变化的速度成正比，与线圈匝数成正比。
三、法拉第电磁感应定律的应用
1. 电磁感应现象的利用
根据法拉第电磁感应定律，可以制造各种电磁感应装置，例如电动机、变压器、电磁铁等。
这些装置的基本原理都是靠磁场和导体之间产生
的感应电动势来工作。
2. 日常生活应用
电磁感应现象不仅在工业上具有广泛的应用，它在日常生活中也有很
大的用处。
例如，一些家用电器中的电动机就利用了电磁感应的原理，电磁炉、电磁热水器等也是这种原理。
此外，还有很多其他利用电磁
感应原理的产品，例如闪光灯、家用计量电表、电子电视等等。
以上就是关于法拉第电磁感应定律的简单介绍。
通过学习这个定律，
我们可以更好地理解磁场和导体之间的相互作用关系，更好地应用电
磁感应现象。
法拉第电磁感应定律应用
三、导体切割磁感线时的感应电动势
若导体运动方向跟磁感应 强度方向有夹角(导体斜切 磁感线)
E BLv1 BLv sin
θ为v与B夹角
B V1
θ
V2 v
例与练
如图，匀强磁场的磁感应强度为B，长为
L的金属棒ab在垂直于B的平面内运动，
速度v与L成θ角，求金属棒ab产生的感应
b
阻r，水平光滑导轨间距 l ，匀 强磁场磁感应强度为B，当棒ab R
rv
以速度v向右匀速运动时：
问题1：
a
产生电动势
E Blv
回路电流 I Blv
R
ab两端电压
电流的总功率 P电
ab棒消耗的电功率
r
U ba B2l 2v2
Rr
Pab
Blv R Rr
( Blv )2 r Rr
4、E表示Δt内的平均感应电动势
2、定律的理解
归纳:Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的意义
磁通量Ф=BS
磁通量变化
△Ф=Ф2 一 Ф1
磁通量变化率
ΔΦ/Δt
物理意义
与电磁感应关系
穿过回路的磁感 无直接关系
线的条数多少
穿过回路的磁通 产生感应电动
量变化了多少
势的条件
穿过回路的磁通 决定感应电动 量变化的快慢 势的大小
越大
注意:感应电动势E与Φ、△Φ、 △Φ/△t的关系
例与练
如图,水平面上有两根相距0.5m的足够长的平行金
属导轨MN和PQ,它们的电阻不计,在M和P之间接
有R=3.0Ω的定值电阻,导体棒长ab=0.5m,其电阻为
r=1.0Ω,与导轨接触良好.整个装置处于方向竖直向
法拉第电磁感应定律的应用
法拉第电磁感应定律的应用1．决定感应电动势大小的因素感应电动势E 的大小决定于穿过电路的磁通量的变化率ΔΦΔt和线圈的匝数n .而与磁通量的大小、磁通量变化量ΔΦ的大小无必然联系．(1)磁感应强度B 不变，垂直于磁场的回路面积发生变化，此时E ＝nB ΔSΔt ；(2)垂直于磁场的回路面积不变，磁感应强度发生变化，此时E ＝n ΔB Δt S ，其中ΔBΔt是B －t图象的斜率．(2012·新课标全国卷)如图，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里，磁感应强度大小为B 0.使该线框从静止开始绕过圆心O 、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流．现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化．为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率ΔBΔt的大小应为( )A.4ωB 0πB.2ωB 0πC.ωB 0πD.ωB 02π解析： 当线框绕过圆心O 的转动轴以角速度ω匀速转动时，因为面积的变化产生感应电动势，从而产生感应电流．设半圆的半径为r ，导线框的电阻为R ，即I 1＝E R ＝ΔΦR Δt ＝B 0ΔSR Δt＝12πr 2B 0R πω＝B 0r 2ω2R .当线圈不动，磁感应强度变化时，I 2＝E R ＝ΔΦR Δt ＝ΔBS R Δt ＝ΔB πr 2Δt 2R ，因I 1＝I 2，可得ΔB Δt ＝ωB 0π，C 选项准确． 答案： C (1)应用法拉第电磁感应定律解题的一般步骤①分析穿过闭合电路的磁场方向及磁通量的变化情况； ②利用楞次定律确定感应电流的方向；③灵活选择法拉第电磁感应定律的不同表达形式列方程求解． (2)应注意的问题通过回路的电荷量q 仅与n 、ΔΦ和回路电阻R 相关，与变化过程所用的时间长短无关，推导过程：q ＝I Δt ＝n ΔΦΔt R Δt ＝n ΔΦR .1－1：在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，线圈所围的面积为0.1 m 2，线圈电阻为1 Ω.规定线圈中感应电流I 的正方向从上往下看是顺时针方向，如图甲所示．磁场的磁感应强度B 随时间t 的变化规律如图乙所示．则下列说法准确的是( )A ．在时间0～5 s 内，I 的最大值为0.1 AB ．在第4 s 时刻，I 的方向为逆时针C ．前2 s 内，通过线圈某截面的总电量为0.01 CD ．第3 s 内，线圈的发热功率最大解析： 根据B －t 图象的斜率表示ΔB Δt ，由E ＝n ΔΦΔt＝nSk ，所以刚开始时，图象的斜率为0.1，代入得电源的电动势为0.01 V ．电流为0.01 A ，故A 项错误；在第4 s 时，根据楞次定律，电流为逆时针，故B 项准确；由q ＝ΔΦR ，代入得C 项准确；第3 s 内，B 不变，故不产生感应电流，所以发热功率为零，D 项错误．答案： BC导体切割磁感线产生感应电动势的计算1．理解E ＝Blv 的“四性”(1)正交性：本公式是在一定条件下得出的，除磁场为匀强磁场外，还需B 、l 、v 三者互相垂直．(2)瞬时性：若v 为瞬时速度，则E 为相对应的瞬时感应电动势． (3)有效性：公式中的l 为导体切割磁感线的有效长度．(4)相对性：E ＝Blv 中的速度v 是导体相对磁场的速度，若磁场也在运动，应注意速度间的相对关系．2．公式E ＝Blv 与E ＝n ΔΦΔt的区别与联系E ＝n ΔΦΔtE ＝Blv区别研究对象 闭合回路回路中做切割磁感线运动的那部分导体 适用范围 对任何电磁感应现象普遍适用只适用于导体切割磁感线运动的情况联系导体切割磁感线是电磁感应现象的特例，E ＝Blv 可由E ＝n ΔΦΔt推导得出(2012·四川理综)半径为a 右端开小口的导体圆环和长为2a 的导体直杆，单位长度电阻均为R 0.圆环水平固定放置，整个内部区域分布着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B .杆在圆环上以速度v 平行于直径CD 向右做匀速直线运动，杆始终有两点与圆环良好接触，从圆环中心O 开始，杆的位置由θ确定，如图所示．则( )A ．θ＝0时，杆产生的电动势为2BavB ．θ＝π3时，杆产生的电动势为3BavC ．θ＝0时，杆受的安培力大小为2B 2av(π＋2)R 0D ．θ＝π3时，杆受的安培力大小为3B 2av (5π＋3)R 0解析： 当θ＝0时，杆切割磁感线的有效长度l 1＝2a ，所以杆产生的电动势E 1＝Bl 1v ＝2Bav ，选项A 准确．此时杆上的电流I 1＝E 1(πa ＋2a )R 0＝2Bv (π＋2)R 0，杆受的安培力大小F 1＝BI 1l 1＝4B 2av(π＋2)R 0，选项C 错误．当θ＝π3时，杆切割磁感线的有效长度l 2＝2a cos π3＝a ，杆产生的电动势E 2＝Bl 2v ＝Bav ，选项B 错误．此时杆上的电流I 2＝E 2(2πa －2πa 6＋a )R 0＝3Bv(5π＋3)R 0，杆受的安培力大小F 2＝BI 2l 2＝3B 2av (5π＋3)R 0，选项D 准确． 答案： AD 2－1：如图所示，水平放置的U 形框架上接一个阻值为R 0的电阻，放在垂直纸面向里的、场强大小为B 的匀强磁场中，一个半径为L 、质量为m 的半圆形硬导体AC 在水平向右的恒定拉力F 作用下，由静止开始运动距离d 后速度达到v ，半圆形硬导体AC 的电阻为r ，其余电阻不计．下列说法准确的是( )A ．此时AC 两端电压为U AC ＝2BLvB ．此时AC 两端电压为U AC ＝2BLvR 0R 0＋rC ．此过程中电路产生的电热为Q ＝Fd －12mv 2D ．此过程中通过电阻R 0的电荷量为q ＝2BLdR 0＋r解析： AC 的感应电动势为：E ＝2BLv ，两端电压为U AC ＝ER 0R 0＋r ＝2BLvR 0R 0＋r，A 错、B 对；由功能关系得Fd ＝12mv 2＋Q ＋W μ，C 错；此过程中平均感应电流为I ＝2BLd (R 0＋r )Δt，通过电阻R 0的电荷量为q ＝I Δt ＝2BLdR 0＋r，D 对．答案： BD通电自感与断电自感的比较通电自感断电自感电路图器材要求 A 1，A 2同规格， R ＝R L ，L 较大L 很大(有铁蕊)R L ＜RA现象在S 闭合瞬间，A 2灯立即亮起来，A 1灯逐渐变亮，最终一样亮在开关S 断开时，灯A 逐渐熄灭原因因为开关闭合时，流过电感线圈的电流迅速增大，使线圈产生自感电动势，防碍了电流的增大，使流过A 1灯的电流比流过A 2灯的电流增加得慢断开开关S 时，流过线圈L 的电流减小，产生自感电动势，防碍了电流的减小，使电流继续存有一段时间；在S 断开后，通过L 的电流反向通过电灯A ，灯A 不会立即熄灭．若R L ＜R A ，原来的电流I L ＞I A ，则A 灯熄灭前要闪亮一下．若R L ≥R A ，原来的电流I L ≤I A ，则灯A 逐渐熄灭，不再闪亮一下能量转化电能转化为磁场能磁场能转化为电能(2011·北京理综)某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁芯的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E，用导线将它们连接成如图所示的电路．检查电路后，闭合开关S，小灯泡发光；再断开开关S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象．虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因．你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是( )A．电源的内阻较大B．小灯泡电阻偏大C．线圈电阻偏大D．线圈的自感系数较大解析：小灯泡没有出现闪亮现象是因为断电后电路中的小灯泡两端电压太小、因断电后电路与电源脱离关系，线圈与灯泡组成闭合回路，故电源内阻大小对自感无影响，A错误；若小灯泡电阻偏大，则分得的电压就大，这有助于出现闪亮现象，B错误；若线圈电阻偏大，在自感电动势一定的情况下，线圈内阻上的电压偏大，相对应灯泡两端的电压就偏小，这不利于出现闪亮现象，C准确；线圈自感系数越大，产生的自感电动势越大，这有利于闪亮现象的出现，故D错误．答案： C3－1：如图所示的电路中，A1和A2是完全相同的灯泡，线圈L的电阻能够忽略．下列说法中准确的是( )A．合上开关K接通电路时，A2先亮，A1后亮，最后一样亮B．合上开关K接通电路时，A1和A2始终一样亮C．断开开关K切断电路时，A2立刻熄灭，A1过一会儿才熄灭D．断开开关K切断电路时，A1和A2都要过一会儿才熄灭解析：因为自感现象，合上开关时，A1中的电流缓慢增大到某一个值，故过一会儿才亮；断开开关时，A1中的电流缓慢减小到0，A1、A2串联，电流始终相等，都是过一会儿才熄灭．故选A、D.答案：AD高考常考“杆＋导轨”模型的突破[模型特点]“杆＋导轨”模型是电磁感应问题高考命题的“基本道具”，也是高考的热点．“杆＋导轨”模型问题的物理情境变化空间大，涉及的知识点多，如力学问题、电路问题、磁场问题及能量问题等，常用的规律有法拉第电磁感应定律、楞次定律、右手定则、左手定则、欧姆定律及力学中的运动规律、动能定理、功能关系、能的转化和守恒定律等．[求解思路][模型分类]模型一单杆水平式物理模型匀强磁场与导轨垂直，磁感应强度为B，棒ab长为L，质量为m，初速度为零，拉力恒为F，水平导轨光滑，除电阻R外，其他电阻不计动态分析设运动过程中某时刻棒的速度为v，由牛顿第二定律知棒ab的加速度为a＝Fm－B2L2vmR，a、v同向，随速度的增加，棒的加速度a减小，当a＝0时，v最大，I＝BIvR恒定收尾状态运动形式匀速直线运动力学特征a＝0 v恒定不变电学特征I恒定(2012·天津理综)如图所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距l＝0.5 m，左端接有阻值R＝0.3 Ω的电阻．一质量m＝0.1 kg，电阻r＝0.1 Ω的金属棒MN放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B＝0.4 T．棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以a＝2 m/s2的加速度做匀加速运动，当棒的位移x＝9 m时撤去外力，棒继续运动一段距离后停下来，已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1∶Q2＝2∶1.导轨充足长且电阻不计，棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触．求：(1)棒在匀加速运动过程中，通过电阻R的电荷量q；(2)撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2；(3)外力做的功W F.解析：(1)设棒匀加速运动的时间为Δt，回路的磁通量变化量为ΔΦ，回路中的平均感应电动势为E，由法拉第电磁感应定律得E＝ΔΦΔt①其中ΔΦ＝Blx ②设回路中的平均电流为I，由闭合电路欧姆定律得I＝ER＋r③则通过电阻R的电荷量为q＝IΔt④联立①②③④式，代入数据得q＝4.5 C．⑤(2)设撤去外力时棒的速度为v，对棒的匀加速运动过程，由运动学公式得v2＝2ax ⑥设棒在撤去外力后的运动过程中安培力所做的功为W，由动能定理得W＝0－12mv2 ⑦撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2＝－W ⑧联立⑥⑦⑧式，代入数据得Q2＝1.8 J．⑨(3)由题意知，撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1∶Q2＝2∶1，可得Q1＝3.6 J ⑩在棒运动的整个过程中，由功能关系可知W F＝Q1＋Q2 ⑪由⑨⑩⑪式得W F＝5.4 J.答案：(1)4.5 C (2)1.8 J (3)5.4 J模型二单杆倾斜式物理模型匀强磁场与导轨垂直，磁感应强度为B，导轨间距L，导体棒质量m，电阻R，导轨光滑，电阻不计(如图)动态分析棒ab释放后下滑，此时a＝g sin α，棒ab速度v↑→感应电动势E＝BLv↑→电流I＝ER↑→安培力F＝BIL↑→加速度a↓，当安培力F＝mg sin α时，α＝0，v最大收尾状态运动形式匀速直线运动力学特征 a ＝0 v 最大 v m ＝mgR sin αB 2L 2电学特征I 恒定(2012·山东理综)如图所示，相距为L 的两条充足长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为θ，上端接有定值电阻R ，匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B .将质量为m 的导体棒由静止释放，当速度达到v 时开始匀速运动，此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力，并保持拉力的功率恒为P ，导体棒最终以2v 的速度匀速运动．导体棒始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨和导体棒的电阻，重力加速度为g .下列选项正确的是( )A ．P ＝2mgv sin θB ．P ＝3mgv sin θC ．当导体棒速度达到v 2时加速度大小为g2sin θD ．在速度达到2v 以后匀速运动的过程中，R 上产生的焦耳热等于拉力所做的功解析： 导体棒由静止释放，速度达到v 时，回路中的电流为I ，则根据共点力的平衡条件，有mg sin θ＝BIL .对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力，以2v 的速度匀速运动时，则回路中的电流为2I ，则根据平衡条件，有F ＋mg sin θ＝B ·2IL 所以拉力F ＝mg sin θ，拉力的功率P ＝F ×2v ＝2mgv sin θ，故选项A 正确．选项B 错误；当导体棒的速度达到v2时，回路中的电流为I 2，根据牛顿第二定律，得mg sin θ－B I 2L ＝ma ，解得a ＝g2sin θ，选项C 正确；当导体棒以2v 的速度匀速运动时，根据能量守恒定律，重力和拉力所做的功之和等于R 上产生的焦耳热，故选项D 错误．答案： AC1.将闭合多匝线圈(匝数为n )置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势，下列表述正确的是( )A ．穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大B ．穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大C ．若磁感应强度B 不变，Δt 时间内线圈面积变化ΔS ，则E ＝n ΔSΔtBD ．若Δt 时间内磁感应强度变化ΔB ，线圈面积变化ΔS ，则E ＝n ΔB ·ΔSΔt解析： 由法拉第电磁感应定律表达式E ＝n ΔΦΔt可知，感应电动势E 的大小与线圈的匝数n 和磁通量的变化率ΔΦΔt有关，与磁通量无关，故A 错误，B 正确．当仅有磁感应强度变化时，磁通量的变化量ΔΦ＝Φ2－Φ1＝(B 2－B 1)S ＝ΔB ·S ，同理可得当仅有线圈面积变化时磁通量的变化量ΔΦ＝B ·ΔS ，而当磁感应强度和线圈面积同时变化时磁通量的变化量ΔΦ＝B 2S 2－B 1S 1≠ΔB ·ΔS ，故C 正确．D 错误．答案： BC2.如图所示是测定自感系数很大的线圈L 直流电阻的电路，L 两端并联一只电压表，用来测自感线圈的直流电压，在测量完毕后，将电路拆开时应先( )A ．断开S 1B ．断开S 2C ．拆除电流表D ．拆除电阻R解析： 将电路拆开时，如果先断开S 1，而电压表与线圈L 仍组成闭合回路，由于L 的自感系数很大，可能产生很大的自感电动势使电压表的指针被打弯，因此，应先断开S 2，B 项正确．答案： B3．一矩形线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直．先保持线框的面积不变，将磁感应强度在1 s 时间内均匀地增大到原来的两倍．接着保持增大后的磁感应强度不变，在1 s 时间内，再将线框的面积均匀地减小到原来的一半．先后两个过程中，线框中感应电动势的比值为( )A.12B ．1C ．2D ．4 解析： 根据法拉第电磁感应定律E ＝ΔΦΔt ＝Δ(BS )Δt，设初始时刻磁感应强度为B 0，线框面积为S 0，则第一种情况下的感应电动势为E 1＝Δ(BS )Δt ＝(2B 0－B 0)S 01＝B 0S 0；则第二种情况下的感应电动势为E 2＝Δ(BS )Δt ＝2B 0(S 0－S 0/2)1＝B 0S 0，所以两种情况下线框中的感应电动势相等，比值为1，故选项B 正确．答案： B 4．2013广州亚运会上100 m 赛跑跑道两侧设有跟踪仪，水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置，间距为L ＝0.5 m ，一端通过导线与阻值为R ＝0.5 Ω的电阻连接；导轨上放一质量为m ＝0.5 kg 的金属杆(如图甲)，金属杆与导轨的电阻忽略不计；均匀磁场竖直向下．用与导轨平行的拉力F 作用在金属杆上，使杆运动．当改变拉力的大小时，相对应的速度v 也会变化，从而使跟踪仪始终与运动员保持一致．已知v 和F 的关系如图乙．(取重力加速度g ＝10 m/s 2)则( )A ．金属杆受到的拉力与速度成正比B ．该磁场磁感应强度为1 TC ．图线在横轴的截距表示金属杆与导轨间的阻力大小D ．导轨与金属杆之间的动摩擦因数为μ＝0.4解析： 由图象可知选项A 错误、C 正确；由F －BIL －μmg ＝0及I ＝BLvR可得：F －B 2L 2v R－μmg ＝0，从图象上分别读出两组F 、v 数据代入上式即可求得B ＝1 T ，μ＝0.4.所以选项B 、D 正确．答案： BCD 5.如图，足够长的U 型光滑金属导轨平面与水平面成θ角(0＜θ＜90°)，其中MN 与PQ 平行且间距为L ，导轨平面与磁感应强度为B 的匀强磁场垂直，导轨电阻不计．金属棒ab 由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，ab 棒接入电路的电阻为R ，当流过ab 棒某一横截面的电荷量为q 时，棒的速度大小为v ，则金属棒ab 在这一过程中( )A ．运动的平均速度大小为12vB ．下滑的位移大小为qRBLC ．产生的焦耳热为qBLvD ．受到的最大安培力大小为B 2L 2vR sin θ 解析： 对棒受力分析如图所示．F 安＝BIL ＝B 2L 2vR，故D 错；F 安随棒的速度的增大而增大，故棒做的不是匀加速直线运动．因此运动的平均速度v ≠12v ，A 错；由q ＝n ΔφR 总可得：q ＝BLxR ，故棒下滑的位移x ＝qRBL，B 正确；求焦耳热应该用有效值，故C 错．答案： B。
法拉第电磁感应定律及其应用—高考物理总复习专题PPT课件(原文)
(1)定义：在自感现象中产生的感应电动势． 一下后渐渐熄灭
S闭合时，线圈产生自感电动势，阻碍电流的增大，使流过A1灯的电流比流过A2灯的电流增加得慢
开始充电瞬间，导通，可近似短路
开始充电瞬间，导通，可近似短路
ΔI 稳定后L相当于导线，A被短路后熄灭 (2)表达式：E＝L ． 第十章 电磁感应 Δt S断开时，线圈L产生自感电动势，阻碍电流的减小，使通过L的电流从原来电流减小，由于IL>IA，会使得流过A灯的电流突然增大，从而使A灯闪亮
2．法拉第电磁感应定律的三种情况 (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＝ΔB·S，E＝nΔΔBt ·S. (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＝B·ΔS，E＝nBΔΔSt .
(3)磁通量的变化是由面积和磁场变化共同引起的，
则根据定义求，ΔΦ＝Φ
(3)自感系数 L：①相关因素：与线圈的大小、形状、匝数 一下后渐渐熄灭
S断开时，线圈L产生自感电动势，阻碍电流的减小，使通过L的电流从原来电流减小，由于IL>IA，会使得流过A灯的电流突然增大，从而使A灯闪亮 一下后渐渐熄灭
以及是否有铁芯等因素有关． S闭合时，线圈产生自感电动势，阻碍电流的增大，使流过A1灯的电流比流过A2灯的电流增加得慢
答案：BC
应用电磁感应定律需注意的两个问题 1．公式 E＝nΔΔΦt 求解的是一个回路中某段时间内的 平均电动势，在磁通量均匀变化时，瞬时值才等于平均值． 2．利用公式 E＝nSΔΔBt 求感应电动势时，S 为线圈在 磁场范围内的有效面积．
考点二 导体切割磁感线产生感应电动势的计算 1.公式 E＝Blv 的使用条件 (1)匀强磁场． (2)B、l、v 三者相互垂直． 2．E＝Blv 的“四性” (1)正交性：本公式是在一定条件下得出的，除磁场 为匀强磁场外，还需 B、l、v 三者互相垂直． (2)瞬时性：若 v 为瞬时速度，则 E 为相应的瞬时感 应电动势．
法拉第电磁感应定律应用
B.从 0 均匀变化到nStB2－2－t1B1 C.恒为－nStB2－2－t1B1 D.从 0 均匀变化到－nStB2－2－t1B1
【练习1】如图甲所示，面积S＝1 m2的导体圆环内通有垂直于 圆平面向里的磁场，磁场的磁感应强度B随时间t变化的关系如 图乙所示(B取向里为正)，以下说法正确的是( ) A．环中产生逆时针方向的感应电流 B．环中产生顺时针方向的感应电流 C．环中产生的感应电动势大小为1 V D．环中产生的感应电动势大小为2 V
2.如图所示，a、b两个闭合正方形线圈用同样的导线制成，匝数 均为7匝，边长la＝3lb，图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场 ，且磁感应强度随时间均匀增大，不考虑线圈之间的相互影响 ，则 A.两线圈内产生顺时针方向的感应电流 B.a、b线圈中感应电动势之比为9∶1 C.a、b线圈中感应电流之比为3∶4 D.a、b线圈中电功率之比为3∶1
【例2】 轻质细线吊着一质量为m＝0.42 kg、边长为L＝1 m、匝数 n＝10的正方形线圈，其总电阻为r＝1 Ω.在线圈的中间位置以下 区域分布着磁场，如图甲所示.磁场方向垂直纸面向里，磁感应 强度大小随时间变化关系如图乙所示.(g＝10 m/s2) (1)判断线圈中产生的感应电流的方向是 顺时针还是逆时针； (2)求线圈中的电流； (3)求在t＝4 s时轻质细线的拉力大小. （4）在t＝6 s内通过导线横截面的电荷量？
【拓展提升1】矩形导线框abcd放在匀强磁场中，磁感线方向与线圈平面垂直，
磁感应强度B随时间变化的图象如图，t＝0时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向里．规 定电流逆时针方向为正，则在0～4 s时间内，线框中的感应电流I以及线框的ab边所受 安培力F随时间变化的图象为下图中的(安培力取向上为正方向)( )