1.4 法拉第电磁感应定律_课件
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《法拉第电磁感应定律》课件
磁通量实验
法拉第进一步证明了磁通量变化 率与感应电动势的关系。
电磁感应的应用
法拉第电磁感应定律在许多领域中有着广泛的应用，包括电力工程、发电机、感应加热等。
电力工程
电磁感应被用于发电、电力 输送和电网运行等方面。
发电机
基于电磁感应的原理，发电 机将机械能转化为电能。
感应加热
通过电磁感应产生的热能， 可用于感应加热领域，如感 应炉和感应焊接。
磁控管技术
磁控管技术利用电磁感应来控 制粒子的速度和能量，用于科 学研究和工业应用。
无线充电
电磁感应也被用于无线充电领 域，方便人们的生活和工作。
感应电动势
感应电动势是感应电流产生的 原因之一。
法拉第电磁感应定律的实验验证
科学家法拉第通过实验证实了电磁感应现象，并进一步验证了法拉第电磁感应定律。
迈克尔·法拉第
法拉第是电磁感应定律的创始人 之一，通过实验验证了该定律。
线圈实验
通过将导线绕成线圈，并将磁场 引入其中，法拉第证明了磁通量 变化会引起感应电动势。
1 不可逆性
感应电动势的产生和磁通量的变化存在着不 可逆性，即无法逆转。
2 感应电动势的阻力
感应电动势在电路中会引起阻力，降低电流 的流动。
电磁感应的相互作用及应用展望
电磁感应不仅在能源领域有着广泛的应用，还在磁控管技术、无线充电等领域中起着重要作用。
能源利用
电磁感应在能源的转化和利用 方面具有重要意义。
电磁感应的历史及发展
法拉第电磁感应定律的发现和进一步研究对电磁学的发展产生了重大影响，并为电磁现象的理解奠定了 基础。
1
发现电磁感应
法拉第在19世纪中期首次发现了电磁感应现象。
法拉第电磁感应定律 课件
[解析] MN 滑过的距离为L3时，如图甲所示，它与 bc 的接触点为 P， 等效电路图如图乙所示。
由几何关系可知 MP 长度为L3，MP 中的感应电动势 E＝13BLv MP 段的电阻 r＝13R MacP 和 MbP 两电路的并联电阻为 r 并＝1313×＋2323R＝29R 由欧姆定律，PM 中的电流 I＝r＋Er并
别 某段导体的感应电动势不一定为零 感线时产生的感应电动势
由于是整个电路的感应电动势，因此 电源部分不容易确定
是由一部分导体切割磁感线的运 动产生的，该部分导体就相当于 电源
联 公式 E＝nΔΔΦt 和 E＝Blvsin θ 是统一的，当 Δt→0 时，E 为瞬时感应电动 系 势，只是由于高中数学知识所限，现在还不能这样求瞬时感应电动势，
甲
乙
丙
(4)该式适用于导体平动时，即导体上各点的速度相等时。 (5)当导体绕一端转动时如图所示，由于导体上各点的速度不同，是 线性增加的，所以导体运动的平均速度为 v ＝0＋2ωl＝ω2l，由公式 E＝Bl v 得，E＝Blω2l＝12Bl2ω。
(6)公式中的 v 应理解为导线和磁场的相对速度，当导线不动而磁场 运动时，也有电磁感应现象产生。
[答案] (1)n3πRBt00r22 电流由 b 向 a 通过 R1 (2)nπ3BR0tr022t1
【总结提能】 解决与电路相联系的电磁感应问题时，关键是求出回路的感应电动 势，有时候还要正确画出等效电路图，或将立体图转换为平面图。
[典例] 如图所示，直角三角形导线框 abc 固定在匀强磁场中，ab 是 一段长为 L、电阻为 R 的均匀导线，ac 和 bc 的电阻可不计，ac 长度为L2。 磁场的磁感应强度为 B，方向垂直纸面向里。现有一段长度为L2，电阻为R2 的均匀导体棒 MN 架在导线框上，开始时紧靠 ac，然后沿 ab 方向以恒定 速度 v 向 b 端滑动，滑动中始终与 ac 平行并与导线框保持良好接触，当 MN 滑过的距离为L3时，导线 ac 中的电流为多大？方向如何？
法拉第电磁感应定律课件
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
01
法拉第电磁感应定律的 概述
定律的发现与提
发现者
迈克尔·法拉第（Michael Faraday）
时间
19世纪30年代
背景
法拉第在研究磁场变化时观察到电动势的产生
法拉第电磁感应定律的内容
当磁场穿过一个闭合 导体回路时，会在导 体回路中产生电动势
电动势的大小与磁通 量变化的速率成正比
确性。
通过分析实验数据，可以得出磁 场变化率与感应电动势大小之间 的关系，进一步理解法拉第电磁
感应定律的原理。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
03
法拉第电磁感应定律的 应用
在发电机中的应用
法拉第电磁感应定律在发电机中起着核心作用，它决定了发电机的工作原理和性 能。
发电机利用法拉第电磁感应定律将机械能转换为电能。当导线在磁场中旋转时， 导线中会产生电动势，从而产生电流。发电机的效率、电压和电流的大小都与法 拉第电磁感应定律密切相关。
在变压器中的应用
变压器利用法拉第电磁感应定律来改变电压和电流的大小， 实现电能的传输和分配。
变压器由初级和次级线圈组成，当交流电通过初级线圈时， 会在铁芯中产生磁场，这个磁场会感应到次级线圈中，从而 改变次级线圈的电压和电流大小。变压器的设计、效率和性 能都与法拉第电磁感应定律紧密相关。
详细描述
电动机在旋转磁场的作用下，通过转子线圈产生感应电流，利用这个 电流与定子磁场相互作用产生转矩，从而驱动电动机旋转。
公式
E=n*dΦ/dt
解释
E为感应电动势，n为线圈匝数，dΦ/dt为磁通量变化率。
《法拉第电磁感应定律》ppt课件
研究新材料和新技术在法拉第电磁感应定律中的应用，如 超导材料、纳米材料、石墨烯等，探索其在提高电磁感应 效应和推动技术革新方面的潜力。
数值模拟与实验验证
加强数值模拟和实验验证在法拉第电磁感应定律研究中的 应用，提高研究的准确性和可靠性，为未来的应用和拓展 提供有力支持。
感谢您的观看
THANKS
电磁感应现象不仅在理论上揭示 了电与磁之间的内在联系，而且 在实践中有着广泛的应用，如发 电机、变压器、感应马达等。
感应电动势
感应电动势是指由于电磁感应现象而在导体中产生的电动势。
当导体在磁场中作切割磁感线运动时，导体中的自由电子受到洛伦兹力 作用，导致电子定向移动，从而在导体两端产生电势差，即感应电动势。
发电机的原理
总结词
发电机的工作原理是法拉第电磁感应定律的重要应用 ，通过磁场和导线的相对运动产生感应电动势，进而 产生电流。
详细描述
发电机的基本构造包括磁场和导线，当磁场和导线发 生相对运动时，导线中会产生感应电动势。这个电动 势的大小与磁场的磁感应强度、导线切割磁力线的速 度以及导线与磁场之间的夹角有关。根据法拉第电磁 感应定律，感应电动势的大小等于磁通量变化率与线 圈匝数的乘积。发电机通过不断变化的磁场和导线的 相对运动来产生持续的电流，为人类生产和生活提供 电力。
楞次定律
总结词
楞次定律是法拉第电磁感应定律的推论，它描述了感 应电流的方向与磁通量变化之间的关系。当磁通量增 加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反；当磁通量 减少时，感应电流的磁场与原磁场方向相同。
详细描述
楞次定律是法拉第电磁感应定律的一个重要推论。它指 出当磁通量发生变化时，导线中会产生感应电流，并且 这个电流的磁场会阻碍磁通量的变化。具体来说，当穿 过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向 相反，以减小线圈中的磁通量；当磁通量减少时，感应 电流的磁场与原磁场方向相同，以增加线圈中的磁通量 。楞次定律是解释电磁感应现象的重要依据，对于理解 发电机、变压器等设备的原理具有重要意义。
数值模拟与实验验证
加强数值模拟和实验验证在法拉第电磁感应定律研究中的 应用，提高研究的准确性和可靠性，为未来的应用和拓展 提供有力支持。
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电磁感应现象不仅在理论上揭示 了电与磁之间的内在联系，而且 在实践中有着广泛的应用，如发 电机、变压器、感应马达等。
感应电动势
感应电动势是指由于电磁感应现象而在导体中产生的电动势。
当导体在磁场中作切割磁感线运动时，导体中的自由电子受到洛伦兹力 作用，导致电子定向移动，从而在导体两端产生电势差，即感应电动势。
发电机的原理
总结词
发电机的工作原理是法拉第电磁感应定律的重要应用 ，通过磁场和导线的相对运动产生感应电动势，进而 产生电流。
详细描述
发电机的基本构造包括磁场和导线，当磁场和导线发 生相对运动时，导线中会产生感应电动势。这个电动 势的大小与磁场的磁感应强度、导线切割磁力线的速 度以及导线与磁场之间的夹角有关。根据法拉第电磁 感应定律，感应电动势的大小等于磁通量变化率与线 圈匝数的乘积。发电机通过不断变化的磁场和导线的 相对运动来产生持续的电流，为人类生产和生活提供 电力。
楞次定律
总结词
楞次定律是法拉第电磁感应定律的推论，它描述了感 应电流的方向与磁通量变化之间的关系。当磁通量增 加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反；当磁通量 减少时，感应电流的磁场与原磁场方向相同。
详细描述
楞次定律是法拉第电磁感应定律的一个重要推论。它指 出当磁通量发生变化时，导线中会产生感应电流，并且 这个电流的磁场会阻碍磁通量的变化。具体来说，当穿 过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向 相反，以减小线圈中的磁通量；当磁通量减少时，感应 电流的磁场与原磁场方向相同，以增加线圈中的磁通量 。楞次定律是解释电磁感应现象的重要依据，对于理解 发电机、变压器等设备的原理具有重要意义。
法拉第电磁感应定律(高中物理教学课件)
若∆t代表一段时间，则
n t
代表平均电动势
作用： I q It，一般用来求一段时间流过某横
截面的电量
q IБайду номын сангаас t
t
n
t
t
n
R总
R总
R总
BLv，也可求平均电动势，v为平均速度
五.感应电动势分类
2.瞬时电动势：
若∆t趋向零，则
n
t
代表瞬时电动势
作用：求任意时刻电动势的大小，可以求电动势、 路端电压、电流、功率的瞬时值
2.表达式：单匝： ；多匝： n
t
t
3.单位：伏特（V），1V＝1Wb/s＝1J/C
①电磁感应定律是德国物理学家纽曼、韦伯在对理论和
实验资料进行严格分析后，于1845年和1846年先后指出
的。因法拉第对电磁感应现象研究的巨大贡献，后人称
之为法拉第电磁感应定律。
②表达式为
k
t
，在国际单位制下k＝1。
BLv，也可求瞬时电动势，v为瞬时速度
例4.如图：把一线圈从磁场中匀速拉出，
一次速度为v，一次速度为2v，求两次拉 v
出磁场的电动势ε、电流I、拉力F、电量 q、产生的热量Q之比。
B
答：1:2， 1:2， 1:2， 1:1， 1:2，
观察实验三
六.动生电动势
Φ＝BS，Φ的变化可能是B引起的，也可能是S引起的
一.感应电动势
注意： ①产生电磁感应现象的导体相当于电源（插入磁铁的线 圈、切割磁感线的导体棒……） ②电源内部的电流方向是从电源负极流向正极 ③电路断开时没有感应电流，但有感应电动势 问题：感应电流的方向怎么判断？ 答：利用楞次定律、右手定则
法拉第电磁感应定律 课件
拓展三 电磁感应与电路问题的综合
1．电磁感应中的电路问题，实际上是电磁感应和恒 定电流问题的综合题．感应电动势大小的计算、方向的 判定以及电路的等效转化，是解决此类问题的关键．
在题目中常涉及电流、电压、电功等的计算，还可 能涉及电磁感应与力学、能量等知识的综合分析．
2．解决问题的关键：产生感应电动势的那部分导体
或线圈作为电路的电源和内电路．
3．根据电磁感应的平均电动势求解电路中通过的电
ΔΦ
量：q＝I·Δt＝RE总·Δt＝nRΔ总t
ΔΦ
·Δt＝n R总 .
【典例 3】 如图所示，在宽为 0.5 m 的平行导轨上
垂直导轨放置一个有效电阻为 r＝0.6 Ω的直导体棒，在 导轨的两端分别连接两个电阻 R1＝4 Ω、R2＝6 Ω，其 他电阻不计，整个装置处在垂直导轨向里的匀强磁场中， 如图所示磁感应强度 B＝0.1 T．当直导体棒在导轨上以 v ＝6 m/s 的速度向右运动时，求：直导体棒两端的电压和 流过电阻 R1 和 R2 的电流大小．
【典例 2】 如下图所示，导轨 OM 和 ON 都在纸面
内，导体 AB 可在导轨上无摩擦滑动，若 AB 以 5 m/s 的 速度从 O 点开始沿导轨匀速向右滑动，导体与导轨都足 够长，它们每米长度的电阻都是 0.2 Ω，磁场的磁感应强 度为 0.2 T．求：
(1)3 s 末电路上的电流为多少； (2)3 s 内电路中产生的平均感应 电动势为多少．
(2)3 s 内的感应电动势的平均值为 E＝ΔΔΦt ＝BSΔ－t 0
＝B·12·ΔOt B·l≈4.33 V.
题后反思 求解导体棒切割磁感线运动问题时，要分清瞬时感应
ΔΦ 电动势和平均感应电动势，正确应用 E＝n 和 E＝Blv
法拉第电磁感应定律 课件
[典例] 如图 4-4-6 所示，边长为 0.1 m 的正方形线圈 ABCD 在大小为 0.5 T 的匀强磁 场中以 AD 边为轴匀速转动。初始时刻线圈平 面与磁感线平行，经过 1 s 线圈转了 90°，求： 图 4-4-6
(1)线圈在 1 s 时间内产生的感应电动势的平均值。 (2)线圈在 1 s 末时的感应电动势大小。 [解析] 初始时刻线圈平面与磁感线平行，所以穿过 线圈的磁通量为零，而 1 s 末线圈平面与磁感线垂直，磁 通量最大，故有磁通量变化，有感应电动势产生。
法拉第电磁感应定律
一、电磁感应定律 1．感应电动势 (1)在电磁感应现象中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，若 闭合 导体回路中有感应电流，电 路就一定有感应电动势；如果电路 断开 ，这时虽然没有感应电 流，但感应电动势依然存在。
2．法拉第电磁感应定律
(1)根据 E＝ΔΔΦt 可得在转过 90°的过程中产生的平均 感应电动势 E＝ΔΔΦt ＝0.5×0.1×0.1 V＝0.005 V。
(2)当线圈转了 1 s 时，恰好转了 90°，此时线圈的速 度方向与磁感线的方向平行，线圈的 BC 段不切割磁感线 (或认为切割磁感线的有效速度为零)，所以线圈不产生感应 电动势，E′＝0。
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．12
B．1
C．2
D．4
[思路点拨] 线框位于匀强磁场中，磁通量发生均匀变 化，根据法拉第电磁感应定律可得出感应电动势的大小。
法拉第电磁感应定律 课件
(2)由公式 E＝Blvsin θ，v＝23πta，θ＝120°，
所以 E＝
3πBa2 3t .
【答案】
3Ba2 (1) 2t
3πBa2 (2) 3t
1一般求某一位置或某一时刻的感应电动势应用瞬时电动势公式求解.如导体 切割磁感线情形则用 E＝Blv，而用 E＝nΔΔΦt 时，ΔΔΦt 应为该时刻的磁通量的变化 率.求某一段时间或某一过程的电动势要用 E＝nΔΔΦt ，其中 Δt 为 ΔΦ 对应的这段 时间. 2感应电动势的平均值不一定是最大值与最小值的平均值，需根据法拉第电磁 感应定律求解.
如图 4-4-7 所示，水平放置的两平行金属导轨相距 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向下， 导体棒 ac(长为 L)垂直放在导轨上，并能无摩擦地沿导轨滑动，导轨和导体棒 的电阻均可忽略不计．当 ac 棒以 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的大小．
(3)E＝nΔΔΦt 只表示感应电动势的大小，不涉及其正负，计算时 ΔΦ 应取绝对值．感 应电流的方向，可以用楞次定律去判定． (4)磁通量发生变化有三种方式 ①B 不变，S 变化，则ΔΔΦt ＝B·ΔΔSt ； ②B 改变，S 不变，则ΔΔΦt ＝ΔΔBt ·S； ③B、S 变化，则ΔΔΦt ＝|Φ1－ΔtΦ2|.
(3)在国际单位制中，磁通量的单位是韦伯，感应电动势的单位是伏特．
二、导线切割磁感线时的感应电动势 1．导线垂直于磁场运动，B、l、v 两两垂直时，如图 4-4-1 甲所示，E＝Blv. 2．导线的运动方向与导线本身垂直，但与磁感线方向夹角为 θ 时，如图 4-1-1 乙所示，E＝BBlvlvssii_n_θnθ.
法拉第电磁感应定律课件
历史背景
01
02
03
04
19世纪初的科学家们开始研 究电与磁之间的关系。
丹麦物理学家奥斯特发现了电 流的磁效应。
英国物理学家法拉第在1831 年通过实验发现了电磁感应现 象，即变化的磁场可以产生电
场。
法拉第的发现为后来的电磁理 论奠定了基础。
科学原理
01
法拉第电磁感应定律描 述了磁场变化与感应电 动势之间的关系。
关注最新研究动态
随着科学技术的发展，法拉第电磁感应定律的应用前景越 来越广泛，学生需要关注最新的研究动态和技术进展，了 解该定律在各领域的应用情况和发展趋势。
THANKS
感谢观看
课程目标
01
02
03
知识目标
掌握法拉第电磁感应定律 的基本概念和原理，了解 电磁感应现象的产生机制。
能力目标
能够运用法拉第电磁感应 定律解决实际问题，提高 分析和解决问题的能力。
情感态度价值观
培养学生对自然现象的探 究精神，树立正确的科学 观念，增强对物理学科的 兴趣和热爱。
02
法拉第电磁感应定律的背景
习题解析
本课程提供了丰富的习题，通过解析这些习题，学生可以巩固所学知识， 加深对法拉第电磁感应定律的理解和应用。
应用前景
能源领域
随着可再生能源的发展，电磁感 应技术在风力发电、太阳能发电 等领域的应用越来越广泛，法拉 第电磁感应定律在这些领域中具
有重要的应用价值。
交通领域
电动汽车的普及对电机技术提出 了更高的要求，法拉第电磁感应 定律在电机设计和优化中发挥着
定义理解
法拉第电磁感应定律是指当磁 场发生变化时，会在导体中产 生电动势的现象。
导体中的自由电荷会在磁场中 受到洛伦兹力的作用，从而在 导体中形成电流。
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电路中产生持续电流的条件是什么？
（1）电路闭合 （2）有电源
等效
存在感应电流必然存在对应的电动势； 物理学中，我们把在电磁感应现象中，产生 的电动势叫做感应电动势。
当开关断开后，电路中是否有电流呢？
电源两端有电压吗？电源的电动势还存在吗？
当导线断开后，电路中是否还有电流呢？
线圈内的感应电动势还存在吗？
由于闭合回路中的磁感应强度变化引起磁通量变化
ΔΦ = Φ2-Φ1 = ΔB*S
复习回顾：
1、在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？
闭合电路中的磁通量发生变化
2、在电磁感应现象中，磁通量的变化的方式有哪些？
ΔΦ = Φ2 - Φ1 = B *ΔS ΔΦ = Φ2 - Φ1 = ΔB*S ΔΦ = Φ2 - Φ1 = ΔB *ΔS
决定是否产生感 应电动势
决定产生感应电 动势的大小
判断题：
（1） Φ 越大， △Φ 一定越大；
不一定
（2）△Φ 越大， 不一定
一定越大；
反馈练习
1、下列说法正确的是（ D ） 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.线圈中的磁通量越大，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
1匝线圈
n匝线圈
穿过线圈内的磁通量Φ一样
法拉第电磁感应定律：
若线圈有1匝，电动势为：
E t
若线圈有n匝，电动势为：
对于 Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的理解
物理意义
磁通量Ф 有直接关系
磁通量变化△Ф
磁通量变化率 ΔΦ/Δt
穿过回路的磁通 量变化了多少
穿过回路的磁通 量变化的快慢
总结：
感应电动势的有无，完全 取决于穿过闭合电路中的磁通 量是否发生变化，与电路的通 断，电路的组成是无关的。
探究项目：影响感应电动势大小的因素
我们怎样能够感知到感应电动势的大小？
电流表偏转的角度
探究项目：影响感应电动势大小的因素
等效
电流表指针的偏转角度与感应电动势 的大小有什么关系呢？
探究项目：影响感应电动势大小的因素
t/s
0.1
小结：
1.知道什么叫感应电动势。 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、 。 3.理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。 En t
t
（单位为 伏、韦伯、秒 则 k=1） 注意：公式中Δ φ 取绝对值，不涉及正负，感 应电流的方向另行判断。
当闭合电路中的线圈匝 数是1匝时，感应电动势 大小的表达式
E t
思考： 当闭合电路中的 线圈匝数是n时， 感应电动势大小的 表达式该怎么写呢？
思考： 穿过线圈内的磁通量Φ一样吗？
猜 想： 可能与什么因素有关
器 材： 探究过程：
模拟实验一
Ｎ
Ｎ
一根磁铁慢速插入
一根磁铁快速插入
分析归纳：
从条件上看 相同 不同 从结果上看
磁通量变化量 △Φ 相同 都产生感应电流 I 感应电流 I 大小不同 磁铁插入的快慢不同
感应电动势大小不同
模拟实验二
Ｎ
ＮＮ
一根磁铁快速插入
两根磁铁快速插入
分析归纳：
从条件上看 相同 不同 从结果上看
都产生感应电流 I 磁通量变化量 △Φ 不同 感应电流 I 大小不同 磁铁的快慢相同
感应电动势大小不同
定性结论：
感应电动势大小与磁通量变化的快慢有关 磁通量变化率
1、内容：
法拉第电磁感应定律
电路中感应电动势的大小，跟穿过这 一电路的磁通量变化率成正比 。
2、公式：
高中物理选修3-2第四章电磁感应第四节
法拉第电磁感应定律
复习回顾：
1、在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？
闭合电路中的磁通量发生变化
2、在电磁感应现象中，磁通量的变化的方式有哪些？ B变化；S变化；B和S同时变化；夹角θ变化
由于闭合回路中的面积变化引起磁通量变化
ΔΦ = Φ2-Φ1 = B ΔS
2、单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转 轴垂直于磁场。若线圈所围面积里磁通量随时 间变化的规律如图所示，则：( ABD )
A、线圈中0时刻感应电动势最大 B、线圈中D时刻感应电动势为零 C、线圈中D时刻感应电动势最大 -2Wb Φ /10 D、线圈中0到D时间内平均 感应电动势为0.4V 2
1
0 A B D