4.4法拉第电磁感应定律 学案(含答案)

4.4法拉第电磁感应定律学案（含答案）

4法拉

第电磁感应定律法拉第电磁感应定律学科素养与目标要求物理观念

1.知道感应电动势和反电动势的概念.

2.理解和掌握法拉第电磁感应定律.科学思维

1.通过比较区分.和t.

2.运用法拉第电磁感应定律推导出导线切割磁感线的电动势公式.

3.在进行感应电动势的计算时培养综合分析能力.

一.电磁感应定律

1.感应电动势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.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Et.若闭合电路是一个匝数为n的线圈，则Ent.3在国际单位制中，磁通量的单位是韦伯Wb，感应电动势的单位是伏V.

二.导线切割磁感线时的感应电动势反电动势

1.导线垂直于磁场运动，

B.l.v两两垂直时，如图1所示，EBlv.

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时，如图2所示，EBlvsin.图1图2

3.反电动势1定义电动机转动时，由于切割磁感线，线圈中产生的削弱电源电动势作用的感应电动势.2作用反电动势的作用是阻碍线圈的转动.

1.判断下列说法的正误.1在电磁感应现象中，有感应电流，就一定有感应电动势；反之，有感应电动势，就一定有感应电流.2线圈中磁通量的变化量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大.3线圈放在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大.4线圈中磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势一定越大.

2.图3甲.乙中，金属导体中产生的感应电动势分别为E甲______，E乙______.图3答案BlvBlvsin

一.对电磁感应定律的理解如图所示，将条形磁铁从同一高度插入线圈的实验中.1快速插入和缓慢插入磁通量的变化量相同吗指针偏转角度相同吗2分别用一根磁铁和两根磁铁以同样速度快速插入，磁通量的变化量相同吗指针偏转角度相同吗3指针偏转角度取决于什么答案1磁通量变化相同，但磁通量变化的快慢不同，快速插入比缓慢插入时指针偏转角度大.2用两根磁铁快速插入时磁通量变化量较大，磁通量变化率也较大，指针偏转角度较大.3指针偏转角度大小取决于t的大小.

1.感应电动势的大小由穿过电路的磁通量的变化率t和线圈的匝数n共同决定，而与磁通量.磁通量的变化量的大小没有必然联系，和电路的电阻R无关.

2.当仅由B的变化引起时，则EnBSt；当仅由S的变化引起时，则EnBSt；当由

B.S的变化同时引起时，则EnB2S2B1S1tnBSt.

3.在t图象中，图象上某点切线的斜率表示磁通量的变化率t；在Bt图象中，某点切线的斜率表示磁感应强度的变化率Bt.例1关于感应电动势的大小，下列说法中正确的是

A.穿过线圈的磁通量最大时，所产生的感应电动势就一定最大

B.穿过线圈的磁通量的变化量增大时，所产生的感应电动势也增大

C.穿过线圈的磁通量等于0，所产生的感应电动势就一定为0

D.穿过线圈的磁通量的变化率t越大，所产生的感应电动势就越大答案D解析根据法拉

第电磁感应定律可知，感应电动势的大小与磁通量的变化率t 成正比，与磁通量及磁通量的变化量没有必然联系.当磁通量很大时，感应电动势可能很小，甚至为0.当磁通量等于0时，其变化率可能很大，产生的感应电动势也可能很大，而增大时，t可能减小.如图所示，t1时刻，最大，但E0；0t1时间内增大，但t减小，E减小；t2时刻，0，但t最大，E最大.故D正确.例2如图4甲所示，一个圆形线圈的匝数n1000匝，线圈面积S200cm2，线圈的电阻r1，线圈外接一个阻值R4的电阻，把线圈放入一方向垂直于线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化的规律

如图乙所示，求图41前4s内的感应电动势的大小及电阻R上消耗的功率；2前5s内的平均感应电动势.答案11V0.16W20解析1前4s内磁通量的变化量21SB2B120010

40.

40.2Wb4103Wb由法拉第电磁感应定律得

Ent100041034V1V.IERr15APRI2R1524W0.16W2由题图乙知，46s内的Bt0.1T/s，则第5s末的磁感应强度B

20.2T，前5s内磁通量的变化量21SB2B120010

40.

20.2Wb0由法拉第电磁感应定律得Ent0.

二.导线切割磁感线时的感应电动势

1.导线切割磁感线时感应电动势表达式的推导如图5所示，闭合电路一部分导线ab处于匀强磁场中，磁感应强度为B，ab的长度为l，ab以速度v匀速垂直切割磁感线.图5则在t内穿过闭合电路磁通量的变化量为BSBlvt根据法拉第电磁感应定律得EtBlv.

2.对公式的理解1当

B.l.v三个量方向互相垂直时，EBlv；当有任意两个量的方向互相平行时，E0.2当l垂直

B.l垂直v，而v与B成角时，导线切割磁感线产生的感应电动势大小为EBlvsin.3若导线是曲折的，或l与v不垂直时，EBlv中的l应为导线在与v垂直的方向上的投影长度，即有效切

割长度.例3如图6所示的情况中，金属导体中产生的感应电动势为Blv的是图6

A.丙和丁

B.甲.乙.丁

C.甲.乙.丙.丁

D.只有乙答案B解析公式EBlv中的l应指导体的有效切割长度，甲.乙.丁中的有效切割长度均为l，电动势EBlv；而丙的有效切割长度为0，电动势为0，故选项B正确.例4如图7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，ABON，若AB以5m/s的速度从O点开始沿导轨匀速右滑，导体与导轨都足够长，匀强磁场的磁感应强度为0.2T.问图71第3s末夹在导轨间的导体长度是多少此时导体切割磁感线产生的感应电动势多大23s内回路中的磁通量变化了多少此过程中的平均感应电动势为多少答案153m53V21532Wb523V解析1第3s末，夹在导轨间导体的长度为lvttan3053tan30m53m此时EBlv0.2535V53V23s 内回路中磁通量的变化量BS00.2121553Wb1532Wb3s内电路中产生的平均感应电动势为Et15323V523V.学科素养本题通过对瞬时感应电动势和平均感应电动势的计算，加深了学生对公式Ent和EBlv 适用条件的理解.知道Ent研究整个闭合回路，适用于计算各种电磁感应现象中t内的平均感应电动势；EBlv研究的是闭合回路的一部分，即做切割磁感线运动的导体，只适用于计算导体切割磁感线运动产生的感应电动势，可以是平均感应电动势，也可以是