1、第四章 目标定位 1.理解法拉第电磁感应定律的内容、数学表达式.第5讲 法拉第电磁感应定律2.会用 EBlvsin 和 Ent 解决问题.3 第5讲 法拉第电磁感应定律 1 预习导学 梳理识记点拨 2 课堂讲义 理解深化探究 3 对点练习 巩固应用反馈 预习导学 梳理识记点拨 4 第5讲 法拉第电磁感应定律 一、法拉第电磁感应定律 1.感应电动势 在中产生的电动势，叫感应电动势.产生感应电动势的那一部分导体相当于，导体本身的电阻相当于.当电路断开时，无感应电流，但感应电动势.电磁感应现象 电源 电源内阻 有 5 第5讲 法拉第电磁感应定律 2.法拉第电磁感应定律(1)内容：闭合电路中感应电动势
2、的大小，跟穿过这一电路的磁通量的成正比.变化率(2)表达式：Et(单匝线圈)，Ent(n 匝线圈).想一想 感应电动势的大小与或的大小有没有关系？的大小与n有没有关系？答案 E的大小与或的大小没有关系.的大小与n没有关系.6 第5讲 法拉第电磁感应定律 二、导体切割磁感线时的感应电动势 1.导体垂直于磁场运动，B、l、v两两垂直时，如图1所示，E.Blv 图1 2.导体的运动方向与导体本身垂直，但与磁感线方向夹角为时，如图2所示，E.图2 Blvsin 7 第5讲 法拉第电磁感应定律 三、反电动势 1.电动机转动时，线圈中会产生，它的作用是，线圈要维持原来的转动就必须向电动机提供电能，电能转化
3、为.2.若电动机工作中由于机械阻力过大而停止转动，这时就没有了，线圈中电流会很大，可能会把，这时应立即，进行检查.反电动势 阻碍线 圈的转动 其他形式能 反电动势 电动机烧毁 切断电源 课堂讲义 理解深化探究 8 第5讲 法拉第电磁感应定律 一、法拉第电磁感应定律的理解1.感应电动势 Ent，E 只与t 成正比，与、的大小无关.2.下列是两种常见的产生感应电动势的情况，其中线圈的匝数为 n.(1)线圈面积 S 不变，磁感应强度 B 均匀变化：EnBtS(Bt为 Bt 图象上某点切线的斜率)9 第5讲 法拉第电磁感应定律(2)磁感应强度 B 不变，线圈面积 S 均匀变化：EnBSt.3.用 En
4、t 所求的一般为平均感应电动势，且所求的感应电动势为整个回路的感应电动势.10 第5讲 法拉第电磁感应定律 例1 下列几种说法中正确的是()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.线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大 C.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 D.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 解析 感应电动势的大小和磁通量的大小、磁通量变化量的大小以及磁场的强弱均无关，它由磁通量的变化率决定，故选D.D11 第5讲 法拉第电磁感应定律 例2 如图3甲所示，一个圆形线圈的匝数n1 000，线圈面积S200 cm2，线圈的
5、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线圈平面向里的磁场中，磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，求：图3 12 第5讲 法拉第电磁感应定律(1)前4 s内的平均感应电动势的大小以及通过R的电流方向；解析 前4 s内磁通量的变化21S(B2B1)200104(0.40.2)Wb4103 Wb 由法拉第电磁感应定律得 Ent 1 00041034V1 V.电流方向自下而上.答案 1 V13 第5讲 法拉第电磁感应定律(2)前5 s内的平均感应电动势的大小.解析 前5 s内磁通量的变化21 S(B2B1)200104(0.20.2)Wb0.由法拉第电磁感应定律 Ent 0.答
6、案 0 14 第5讲 法拉第电磁感应定律 针对训练1 如图4所示，一两端闭合的正方形线圈共有n10匝，每边长L10 cm，所用导线每米长的阻值R02，一个范围较大的匀强磁场与线圈平面垂直，当磁场以0.5 T/s均匀增大时，在线圈导线中的电流有多大？图4 解析 根据法拉第电磁感应定律：Ent nL2Bt.线圈的电阻：Rn4LR015 第5讲 法拉第电磁感应定律 据闭合电路欧姆定律：IERnL2Btn4LR0 L4R0Bt 0.1420.5 A6.25103A.答案 6.25103A 16 第5讲 法拉第电磁感应定律 二、导体切割磁感线时的感应电动势 公式EBlvsin 的理解(1)该公式可看成法
7、拉第电磁感应定律的一个推论，通常用来求导体做切割磁感线运动时的感应电动势.若B、l、v两两垂直，则EBlv.17 第5讲 法拉第电磁感应定律(2)式中l应理解为导线切割磁感线时的有效长度，即导体在与v垂直方向上的投影长度.如图5甲中，感应电动势EBlv2BrvBrv(半圆弧形导线做切割磁感线运动).在图乙中，感应电动势EBlvsin Blv.图5 18 第5讲 法拉第电磁感应定律 例3 如图6所示，一金属弯杆处在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，已知abbcL，当它以速度v向右平动时，a、c两点间的电势差为()图6A.BLv B.BLvsin C.BLvcos D.BLv(1s
8、in)解析 导体杆切割磁感线的有效长度为Lsin.B 19 第5讲 法拉第电磁感应定律 三、公式 Ent 与 EBlvsin 的区别1.研究对象不同Ent 研究整个闭合回路，适用于各种电磁感应现象；EBlvsin 研究的是闭合回路的一部分，即做切割磁感线运动的导线.20 第5讲 法拉第电磁感应定律 3.E 的意义不同Ent 求的一般是平均感应电动势，但当 t0 时，Ent 可表示瞬时感应电动势；EBlv 一般求的是瞬时感应电动势，当 v表示 t 时间内的平均速度时，EBlv 也可表示平均感应电动势.2.实际应用不同Ent 应用于磁感应强度变化所产生的感应电动势较方便；EBlvsin 应用于导线
9、切割磁感线所产生的感应电动势较方便.21 第5讲 法拉第电磁感应定律 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，若AB以5 m/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，它们每米长度的电阻都是0.2，磁场的磁感应强度为0.2 T.问：(1)3 s末夹在导轨间的导体长度是多少？此时导体切割磁场产生的感应电动势多大？回路中的电流为多少？图7 22 第5讲 法拉第电磁感应定律 解析 夹在导轨间的部分导体切割磁感线产生的电动势才是电路中的感应电动势.3 s 末时刻，夹在导轨间导体的长度为：lvttan 3053tan 30 m53 m此时：EBlv0.253
10、5 V53 V电路电阻为 R(1553103)0.2 8.196 所以 IER1.06 A 答案 53 m 53 V 1.06 A23 第5讲 法拉第电磁感应定律(2)3 s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？解析 3 s 内回路中磁通量的变化量 BS00.2121553 Wb1532Wb3 s 内电路产生的平均感应电动势为：Et 15 323V4.33 V.答案1532Wb4.33 V对点练习 巩固应用反馈 24 第5讲 法拉第电磁感应定律 对法拉第电磁感应定律的理解 1.关于感应电动势的大小，下列说法正确的是()A.穿过闭合电路的磁通量最大时，其感应电动势一定最大
11、B.穿过闭合电路的磁通量为零时，其感应电动势一定为零 C.穿过闭合电路的磁通量由不为零变为零时，其感应电动势一定为零 D.穿过闭合电路的磁通量由不为零变为零时，其感应电动势一定不为零 25 第5讲 法拉第电磁感应定律 解析 磁通量的大小与感应电动势的大小不存在内在的联系，故A、B错误；当磁通量由不为零变为零时，闭合电路的磁通量一定改变，一定有感应电流产生，有感应电流就一定有感应电动势，故C错，D对.答案 D 26 第5讲 法拉第电磁感应定律 2.如图8甲所示，线圈的匝数n100匝，横截面积S50 cm2，线圈总电阻r10，沿轴向有匀强磁场，设图示磁场方向为正，磁场的磁感应强度随时间做如图乙所示
12、规律变化，则在开始的0.1 s内()公式 Ent 的应用图8 27 第5讲 法拉第电磁感应定律 A.磁通量的变化量为0.25 Wb B.磁通量的变化率为2.5102 Wb/s C.a、b间电压为0 D.在a、b间接一个理想电流表时，电流表的示数为0.25 A 28 第5讲 法拉第电磁感应定律 解析 通过线圈的磁通量与线圈的匝数无关，若设 2B2S 为正，则线圈中磁通量的变化量为 B2S(B1S)，代入数据即(0.10.4)50104 Wb2.5103 Wb，A 错；磁通量的变化率t 2.51030.1Wb/s2.5102 Wb/s，B 正确；根据法拉第电磁感应定律可知，当 a、b 间断开时，其
13、间电压等于线圈产生的感应电动势，感应电动势大小为 Ent 2.5 V且恒定，C 错；29 第5讲 法拉第电磁感应定律 在 a、b 间接一个理想电流表时相当于 a、b 间接通而形成回路，回路总电阻即为线圈的总电阻，故感应电流大小 IEr2.510 A0.25 A，D 项正确.答案 BD 30 第5讲 法拉第电磁感应定律 3.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的关系图象如图9所示，则()图9 A.在t0时刻，线圈中磁通量最大，感应电动势也最大 B.在t1102 s时刻，感应电动势最大 C.在t2102 s时刻，感应电动势为零 D.在02102 s时间内，线圈中感
14、应电动势的平均值为零 31 第5讲 法拉第电磁感应定律 解析 由法拉第电磁感应定律知 Et，故 t0 及 t2102 s 时刻，E0，A 错，C 对；t1102 s时E最大，B对；02102 s，0，E0，D错.答案 BC 32 第5讲 法拉第电磁感应定律 4.某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下，大小为4.5 105 T.一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸，河宽100 m，该河段涨潮和落潮时有海水(视为导体)流过，设落潮时，海水自西向东流，流速为2 m/s.下列说法正确的是()A.电压表记录的电压为5 mV B.电压表记录的电压为9 mV C.河南岸的电势较高 D.河北岸的电势较高 公
15、式EBlv的应用 33 第5讲 法拉第电磁感应定律 解析 海水在落潮时自西向东流，该过程可以理解为：自西向东运动的导体在切割竖直向下的磁感线，根据右手定则，北岸是正极，电势高，南岸电势低，所以C错误，D正确；根据法拉第电磁感应定律EBlv4.51051002 V9103 V，所以A错误，B正确.答案 BD 34 第5讲 法拉第电磁感应定律 5.图10甲为列车运行的俯视图，列车首节车厢下面安装一块电磁铁，电磁铁产生垂直于地面的匀强磁场，列车经过放在铁轨间的线圈时，线圈产生的电脉冲信号传到控制中心，如图乙所示.则列车的运动情况可能是()图10 35 第5讲 法拉第电磁感应定律 A.匀速运动B.匀加速运动 C.匀减速运动D.变加速运动 解析 当列车通过线圈时，线圈的左边或右边切割磁感线，由EBlv可得电动势的大小由速度v决定，由题图可得线圈产生的感应电动势均匀减小，则列车做匀减速运动，选项C正确.答案 C