1、1.3探究感应电动势的大小学 习 目 标知 识 脉 络1.知道感应电动势的意义.2.理解磁通量的变化率，理解法拉第电磁感应定律的内容(重点)3.掌握法拉第电磁感应定律的公式并会应用(重点、难点)4.掌握公式EBlv的推导过程，并会应用它解题(重点、难点)探究感应电动势的大小法拉第电磁感应定律1探究感应电动势的大小(1)感应电动势的意义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)实验探究实验步骤实验现象结论快速插入电流表示数大感应电动势的大小跟磁通量变化的快慢有关慢慢插入电流表示数小2.法拉第电磁感应定律(1)定律内容闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一
2、电路的磁通量的变化率成正比(2)表达式：En.1线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势越大()2线圈所处的磁场越强，线圈中产生的感应电动势越大()3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()1能否说感应电动势的大小与磁通量变化大小有关？【提示】不能，磁通量变化大小指，而磁通量变化快慢是，两者不同2在电磁感应现象中，闭合电路产生了感应电流，这个电路中的电源是哪一部分？【提示】产生感应电动势的那部分电路相当于电源法拉第电磁感应定律的表达式En.探讨1：公式中磁通量的变化量，磁通量的变化率与线圈的匝数有关吗？感应电动势E与线圈的匝数有关吗？【提示】磁通量的变化量、磁通量的变化率与匝数
3、无关；感应电动势与匝数成正比探讨2：公式En什么情况表示平均感应电动势？什么情况表示瞬时感应电动势？【提示】t较长时表示平均感应电动势；t趋于零时，表示瞬时感应电动势1，、的对比物理量单位物理意义计算公式磁通量Wb表示某时刻或某位置时穿过某一面积的磁感线条数的多少BS磁通量的变化量Wb表示在某一过程中穿过某一面积的磁通量变化的多少21磁通量的变化率Wb/s表示穿过某一面积的磁通量变化的快慢2.决定感应电动势的大小的因素(1)电路中感应电动势的大小与电路中磁通量的大小无关，与磁通量变化的大小无关，与磁通量变化的快慢有关(2)电磁感应现象中，产生的感应电动势的大小跟穿过这个回路的磁通量的变化率成正
4、比若产生感应电动势的电路是一个n匝线圈，且穿过每匝线圈的磁通量变化率都相同，则整个线圈产生的感应电动势大小的数学表达式为En.3对公式En的理解(1)当t较长时，En求出的是平均感应电动势；当t趋于零时，En求出的是瞬时感应电动势(2)若电路的磁通量变化仅由B的变化引起，则EnS；若电路的磁通量变化仅由S的变化引起，则EnB.1将闭合多匝线圈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和感应电流，下列表述正确的是()A感应电动势的大小与线圈的匝数无关B穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大C穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大D感应电流产生的磁场方向与原磁场方
5、向始终相同【解析】由法拉第电磁感应定律En可知感应电动势的大小E与n有关，与即磁通量变化的快慢成正比，所以A、B错误，C正确由楞次定律可知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的原磁通量的变化，即原磁通量增加，感应电流的磁场与原磁场方向相反；原磁通量减小，感应电流的磁场与原磁场同向，故D错误【答案】C2如图131所示，半径为r的n匝线圈套在边长为L的正方形abcd之外，匀强磁场局限在正方形区域内且垂直穿过正方形，当磁感应强度以均匀变化时，线圈中产生的感应电动势大小为()【导学号：68312024】图131Ar2BL2Cnr2 DnL2【解析】磁场的有效面积SL2，根据法拉第电磁感应定律，线圈中产
6、生的感应电动势大小EnnL2，选项D正确【答案】D3(多选)单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间t的变化图像如图132所示，则()【导学号：68312025】图132A在t0时，线圈中磁通量最大，感应电动势也最大B在t1102 s时，感应电动势最大C在t2102 s时，感应电动势为零D在02102 s时间内，线圈中感应电动势的平均值为零【解析】由法拉第电磁感应定律知E，故t0及t2102 s时刻，0，E0，A错，C对t1102 s时，最大，E最大，B对.02102 s，0，E0，D错【答案】BC对表达式En的三点提醒(1)用图像分析问题时，首先应确定纵横坐标含义
7、，清楚图像的斜率、截距等的含义(2)用En求解平均电动势时，用21求磁通量的变化量(3)磁感应强度B均匀变化时，S.导 体 切 割 磁 感 线 产 生 的 感 应 电 动 势1导体垂直切割磁感线时：EBLv.2导线不垂直切割磁感线时，即v与B有一夹角，如图133所示此时可将导线的速度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v2vcos_不使导线切割磁感线，使导线切割磁感线的分速度v1vsin_，从而使导线产生的感应电动势为EBLv1BLvsin_.图1331条形磁铁插入(或抽出)线圈的速度越大，线圈中产生的感应电动势越大()2如图134甲所示，线圈以恒定速度v从图示位置向上离开磁场
8、过程中感应电流逐渐变大()甲乙图1343如图134乙所示，导体棒平动切割磁感线产生的电动势为Blv.()导体棒平动切割磁感线时，导体棒的运动速度越大，产生的感应电动势就越大吗？【提示】导体棒切割磁感线时，产生感应电动势的大小与垂直磁感线的分速度大小有关，而速度大，垂直磁感线方向的分速度不一定大，所以导体棒运动速度越大，产生的感应电动势不一定越大如图135所示电路中，闭合电路的一部分导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度为B，ab切割磁感线的有效长度为l，以速度v匀速切割磁感线图135探讨1：在t时间内导体棒由原来的位置运动到a1b1，线框面积的变化量为多少？【提示】线框面积的变化量为Slvt.探讨
9、2：穿过闭合电路磁通量的变化量为多少？【提示】穿过闭合电路磁通量的变化量为BSBlvt.探讨3：感应电动势的大小是多少？【提示】据法拉第电磁感应定律得EBlv.1在EBLv的公式中三个物理量B、L、v必须两两垂直若不垂直可分解到垂直的方向上求解三个参量中任两个平行则E0.2公式中L为导体切割磁感线的有效直长度若导线为弯曲的，则应取跟B和v垂直的方向上的投影长度，如图136所示图1363.该式适用于导体上各点的速度相等时，即导体平动时当导体绕一端转动时，EBL2.如图137所示(推导思路：EBL，而)图1374该公式通常用来求导体运动速度为v时的瞬时电动势，若v为平均速度，则E为平均电动势5公式
10、En与EBlvsin 的区别与联系：EnEBlvsin 区别研究对象某个回路回路中做切割磁感线运动的那部分导体研究内容(1)求的是t时间内的平均感应电动势，E与某段时间或某个过程对应(2)当t0时，E为瞬时感应电动势(1)若v为瞬时速度，公式求的是瞬时感应电动势(2)若v为平均速度，公式求的是平均感应电动势(3)当B、l、v三者均不变时，平均感应电动势与瞬时感应电动势相等适用范围对任何电路普遍适用只适用于导体切割磁感线运动的情况联系(1)EBlvsin 可由En在一定条件下推导出来(2)整个回路的感应电动势为零时，回路中某段导体的感应电动势不一定为零4一根导体棒ab在垂直于纸面方向的匀强磁场中
11、自由下落，并始终保持水平方向且与磁场方向垂直如图138所示，则有()图138AUab0BUaUb，Uab保持不变CUaUb，Uab越来越大DUaUb，Uab越来越大【解析】ab棒向下运动时，可由右手定则判断感应电动势方向为ab，所以UbUa，由UabEBlv及棒自由下落时v越来越大，可知Uab越来越大，D项正确【答案】D5.如图139所示，空间有一匀强磁场，一直金属棒与磁感应强度方向垂直，当它以速度v沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时，棒两端的感应电动势大小为；将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折线，置于与磁感应强度相垂直的平面内，当它沿两段折线夹角平分线的方向以速度v运动时，棒两端的感应电
12、动势大小为，则等于() 【导学号：68312026】图139A.B.C1D.【解析】由法拉第电磁感应定律知直金属棒运动时其两端电动势BLv，将此棒弯成两段长度相等且互相垂直的折线，并放于与磁感应强度垂直的平面内，并沿折线夹角平分线的方向以相同的速度v运动时，BLv，则.因此B对，A、C、D错【答案】B6.如图1310所示，直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向平行于ab边向上当金属框绕ab边以角速度逆时针转动时，a、b、c三点的电势分别为Ua、Ub、Uc.已知bc边的长度为l.下列判断正确的是() 【导学号：68312027】图1310AUaUc，金属框中无电流BUb
13、 Uc，金属框中电流方向沿abcaCUbcBl2，金属框中无电流DUbcBl2，金属框中电流方向沿acba【解析】金属框abc平面与磁场平行，转动过程中磁通量始终为零，所以无感应电流产生，选项B、D错误转动过程中bc边和ac边均切割磁感线，产生感应电动势，由右手定则判断UaUc，UbUc，选项A错误由转动切割产生感应电动势的公式得UbcBl2，选项C正确【答案】C应用En时注意的事项(1)用En所求的感应电动势为整个闭合回路的感应电动势，而不是回路中某部分导体的电动势，整个回路的感应电动势为零时，其回路中某段导体的感应电动势不一定为零(2)一般来说，用En求平均感应电动势方便些；而用EBlvsin 求瞬时感应电动势方便些
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