探究感应电动势的大小-课件

图1－3－5 (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．
【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)
(2)Φ2＝Φ2′＝0，∴ E ＝0.
【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.
(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？
【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.
(2011年杭州高二检测)物理实验中，常用一种叫做 “冲击电流计”的仪器测定通过电路的电荷量，如 图1－3－6所示，探测线圈与冲击电流计串联后可 用来测定磁场的磁感应强度．已知线圈匝数为n， 面积为S，线圈与冲击电流计组成的回路电阻为R， 若将线圈放在被测匀强磁场中，开始时线圈平面 与磁场垂直，现把探测线圈翻转180°，冲击电流 计测出冲击电流通过线圈的电荷量为q，由上述数 据可测出被测磁场的磁感应强度为( )
课堂互动讲练
法拉第电磁感应定律的应用
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：
图1－3－4 (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)利用公式 q＝ I ·Δt＝nΔRΦ计算．
【自主解答】 把线圈拉出时：
q＝
I
Δt＝
E R
Δt＝RΔΔΦt·Δt＝BRπr2
原地翻转 180°时，磁通量变化 ΔΦ′＝2BS＝ 2Bπr2
q′＝ I ′·Δt＝ΔRΦΔ′t ·Δt＝ΔΦR′＝2BRπr2.
【答案】 Bπr2 2Bπr2
R
R
变式训练
即时应用 (即时突破，小试牛刀) 1.一个200匝、面积为20 cm2的线圈，放在磁场 中，磁场的方向与线圈平面成30°角，若磁感 应强度在0.05 s内由0.1 T增加到0.5 T．在此过 程中穿过线圈的磁通量的变化是________ Wb； 磁通量的平均变化率是________ Wb/s.
解析：磁通量的变化量是由磁场的变化引起的，
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ΔΦ
2．表达式 E＝_n__Δt____. 3．导体切割磁感线时产生的感应电动势的大小
E＝___B_L_v_s_i_n_θ_____.
思考感悟 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
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11、越是没有本领的就越加自命不凡 。2021/3/12021/3/12021/3/1M ar-211- Mar-21
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相同．观察到的结果是：当条形磁铁快速插入时， 电流表的示数较__大__，当条形磁铁慢慢插入时， 电流表的示数较_小___． 2．实验表明：感应电动势的大小跟 __磁_通__量__的__变__化____无关，跟 磁通量变化快慢 ___________________有关．
二、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．这就 是法拉第电磁感应定律．
1．3 探究感应电动势的大小
课标定位
学习目标：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、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＝BLvsinθ 解决问题．
4．通过推导导体棒切割磁感线时的感应电动势 E＝BLvsinθ，掌握运用理论知识探究问题的方 法． 重点难点：1.理解法拉第电磁感应定律的内容是 重点．
电荷量的计算问题
例3 圆形线圈处于磁感应强度为B的匀强磁场中， 磁场的方向垂直于线圈平面，线圈半径为r，电阻 为R.若用时间Δt把线圈从磁场中拉出来和原地使线 圈翻转180°，则通过线圈导线截面的电荷量分别 为________和________．
【思路点拨】 解决此类题目关键是两点： (1)题目中涉及的时间内磁通量的变化量 ΔΦ 的 大小．
以 E＝ΔΔΦt .
(3)若闭合电路是一个有 n 匝的线圈，且穿过每 匝线圈的磁通量变化率都相同，由于 n 匝线圈 可以看做是由 n 个单匝线圈串联而成，因此， 整个线圈中的感应电动势是单匝线圈的 n 倍，
即 E＝nΔΔΦt .
4．公式 E＝nΔΔΦt 与 E＝BLvsinθ 的比较 (1)异同点
示磁通量变化的快慢，类似于运动学中
Δv
与Δv Δt
的关系．
核心要点突破
一、Φ、ΔΦ、ΔΔΦt 的比较 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.
N＝0.8 N，故外力大小也为 0.8 N.
【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．
应该用公式 ΔΦ＝ΔBSsinθ 来计算，所以 ΔΦ＝ ΔBSsinθ ＝ (0.5 － 0.1)×20×10 － 4×0.5 Wb ＝ 4×10－4 Wb.
磁
通
量
的
变
化
率
用
公
式ΔΦ Δt
＝
4×10－ 0.05
4
Wb/s＝
8×10－3 Wb/s.
答案：4×10－4 8×10－3
二、探究感应电动势的大小 1．实验探究 如图1－3－2甲所示的实验中，导体AB切割磁感 线的速度越大，穿过闭合电路所围面积的磁通量 的变化就越快，感应电流和感应电动势就越 大．如图1－3－2乙所示的实验中，磁铁相对线 圈运动得越快，穿过线圈的磁通量变化越快，感 应电流和感应电动势就越大．
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.
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，ΔΦ可能不为零． Δt
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2．区分 Φ、ΔΦ、ΔΔΦt 及应用 E＝nΔΔΦt 计算电动
势是难点．
课前自主学案
核心要点突破 1.3
课堂互动讲练
知能优化训练
课前自主学案
一、探究感应电动势的大小 1.把螺线管和灵敏电流表构成闭合电路，如图 1－3－1所示．
图1－3－1
在条形磁铁从螺线管上方插入的过程中观察电流
表示数的变化．每次插入时条形磁铁的初位置和 末 位 置 都 相 同 ， 这 说 明 每 次 __磁_通__量_____ 的 变 化
热等问题时，应选用 E＝BLvsinθ.
即时应用 (即时突破，小试牛刀) 2.如图1－3－3所示，让条形磁铁的下端与螺线 管的上端圆口平齐，将条形磁铁自由下落，观察 电流表指针的偏转情况．再让条形磁铁从同一位 置缓慢插入螺线管，观察电流表指针的偏转情 况．关于此实验，下列说法正确的是( )
图1－3－3
(2)E＝nΔΔΦt 与 E＝BLvsinθ 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