2.2法拉第电磁感应定律-高二物理同步讲义（人教版选择性必修第二册）（原卷版+解析版）

2.2法拉第电磁感应定律 基础导学 要点一、电磁感应定律 1．感应电动势 (1)感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势．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，只要闭合回路中有感应电流，这个回路就一定有感应电动势；回路断开时，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)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：E＝.若闭合导体回路是一个匝数为n的线圈，则E＝n. ①若ΔΦ仅由磁场变化引起，则表达式可写为E＝nS. ②若ΔΦ仅由回路的面积变化引起，则表达式可写为E＝nB. 3、Φ、ΔΦ、的比较 磁通量Φ 磁通量的变化量ΔΦ 磁通量的变化率 物理 意义 某时刻穿过磁场中某个面的磁感线条数 在某一过程中穿过某个面的磁通量的变化量 穿过某个面的磁通量变化的快慢 大小 计算 Φ＝BS⊥ ΔΦ＝ ＝ 注意 穿过某个面有方向相反的磁场时，则不能直接应用Φ＝B·S.应考虑相反方向的磁通量抵消以后所剩余的磁通量 开始和转过180°时，平面都与磁场垂直，但穿过平面的磁通量是不同的，一正一负，ΔΦ＝2B·S而不是零 既不表示磁通量的大小也不表示变化的多少．在Φt图象中，可用图线的斜率表示 4、磁通量的变化率是Φ-t图像上某点切线的斜率大小．如图中A点磁通量变化率大于B点的磁通量变化率． 要点二、导体切割磁感线时的感应电动势 1．垂直切割 导体棒垂直于磁场运动，B、l、v两两垂直时，如图甲，E＝Blv. 2．不垂直切割 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，如图乙，则E＝Blv1＝Blvsin_θ. 3、对公式E＝Blvsin θ的理解 (1)对 θ的理解：当B、l、v三个量方向互相垂直时， θ＝90°，感应电动势最大；当有任意两个量的方向互相平行时， θ＝0°，感应电动势为零． (2)对l的理解：式中的l应理解为导线切割磁感线时的有效长度，如果导线不和磁场垂直，l应是导线在与磁场垂直方向投影的长度；如果切割磁感线的导线是弯曲的，如图所示，则应取与B和v垂直的等效直线长度，即ab的弦长． (3)对v的理解 ①公式中的v应理解为导线和磁场间的相对速度，当导线不动而磁场运动时，也有电磁感应现象产生． ②公式E＝Blv一般用于导线各部分切割磁感线速度相同的情况，若导线各部分切割磁感线的速度不同，可取其平均速度求电动势．如图所示，导体棒在磁场中绕A点在纸面内以角速度ω匀速转动，磁感应强度为B，平均切割速度＝vC＝，则E＝Bl＝Bωl2. 4．公式E＝Blvsin θ与E＝n的对比 E＝n E＝Blvsin θ 区别 研究对象 整个闭合回路 回路中做切割磁感线运动的那部分导体 适用范围 各种电磁感应现象 只适用于导体切割磁感线运动的情况 计算结果 Δt内的平均感应电动势 某一时刻的瞬时感应电动势 联系 E＝Blvsin θ是由E＝n在一定条件下推导出来的，该公式可看做法拉第电磁感应定律的一个推论 要点突破 突破一：法拉第电磁感应定律的理解 1．由E＝n可知，感应电动势E大小正比于磁通量的变化率，而与磁通量Φ、磁通量变化量ΔΦ及电路的电阻大小无关． 2．在Φ－t图象中，表示某时刻的斜率时，由E＝n可求得瞬时感应电动势，表示某段时间Φ－t图象的斜率时，由E＝n可求得平均感应电动势． 3．感应电动势的大小与电路是否闭合无关． 4．E＝n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，至于感应电流的方向，可以用楞次定律去判定． 突破二：正确理解磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ、磁通量的变化率之间的关系 物理量 比较内容 磁通量Φ 磁通量的变化量ΔΦ 磁通量的变化率 物理意义 某时刻穿过磁场中某个面的磁感线条数 穿过某个面的磁通量的变化 表示磁场中穿过某个面的磁通量变化快慢 大小计算 Φ＝B·S，S为与B垂直 ... ...