2017-2018通用版高中物理第章电磁感应与现代生活_探究感应电动势的大小学案沪科版选修_

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1、1.3　探究感应电动势的大小[目标定位]1.能区分磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ和磁通量的变化率.2.理解和掌握法拉第电磁感应定律，并能应用于计算感应电动势的大小.3.能够运用E＝BLv或E＝BLvsinθ计算导体切割磁感线时的感应电动势．一、法拉第电磁感应定律实验探究：感应电动势大小与磁通量变化的关系实验装置如图1所示，根据实验结果完成表格(填“较大”或“较小”)，然后回答下列问题．图1表1同样速度快速插入线圈不同速度插入线圈一条磁铁两条磁铁一条磁铁两条磁铁指针摆动角度相对____相对____角度大小和磁铁条数无必然联系表2一条磁铁缓慢插入线圈一条磁铁快速

2、插入线圈N极向下S极向下N极向下S极向下指针摆动角度________________(1)在实验中，为什么可以用电流表指针偏转角度大致判断感应电动势的大小？(2)感应电动势的大小跟磁通量变化的大小有关吗？(3)感应电动势的大小跟磁通量变化的快慢有关吗？(4)磁场方向对感应电动势的大小是否有影响？答案　较小　较大　较小　较小　较大　较大(1)穿过闭合电路的Φ变化⇒产生E感⇒产生I感．由闭合电路欧姆定律I＝知，当电路的总电阻一定时，E感越大，I感越大，指针偏转角度越大．(2)感应电动势的大小跟磁通量变化的大小无必然联系．(3)磁通量变化相同时，磁通量变化越快，

3、感应电动势越大．(4)磁场方向对感应电动势的大小没有影响．[要点总结]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＝n，其中n为线圈匝数，ΔΦ总是取绝对值．此公式一般用来表示Δt时间内感应电动势的平均值．3．对法拉第电磁感应定律的理解(1)磁通量的变化率和磁通量Φ没有(填“有”或“没有”)直接关系．Φ很大时，可能很小，也可能很大；Φ＝0时，可能不为0.(2)E＝n有两种常见形式：①线圈面积S不变，磁感应强度B均匀变化：E＝nS.②磁感应强度B不变，线圈面积S均匀变化：E＝nB·.(其中是Φ－t图像上某点切线的斜率

4、，为B－t图像上某点切线的斜率)(3)产生感应电动势的那部分导体相当于电源．如果电路没有闭合，这时虽然没有感应电流，但感应电动势依然存在．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Φ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ΔΦ增大时，所产生的感应电动势也增大C．穿过线圈的磁通量Φ等于0，所产生的感应电动势就一定为0D．穿过线圈的磁通量的变化率越大，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成正比，与磁通量Φ及磁通量的变化量ΔΦ没有必然联系．当磁通

5、量Φ很大时，感应电动势可能很小，甚至为0.当磁通量Φ等于0时，其变化率可能很大，产生的感应电动势也会很大，而ΔΦ增大时，可能减小．如图所示，t1时刻，Φ最大，但E＝0；0～t1时间内ΔΦ增大，但减小，E减小；t2时刻，Φ＝0，但最大，E最大．故D正确．例2　如图2甲所示的螺线管，匝数n＝1500匝，横截面积S＝20cm2，方向向右穿过螺线管的匀强磁场的磁感应强度按图乙所示规律变化．图2(1)2s内穿过线圈的磁通量的变化量是多少？(2)磁通量的变化率多大？(3)线圈中感应电动势的大小为多少？答案　(1)8×10－3Wb　(2)4×10－3Wb/s　(3)6V

6、解析　(1)磁通量的变化量是由磁感应强度的变化引起的，则Φ1＝B1S，Φ2＝B2S，ΔΦ＝Φ2－Φ1，所以ΔΦ＝ΔBS＝(6－2)×20×10－4Wb＝8×10－3Wb(2)磁通量的变化率为＝Wb/s＝4×10－3Wb/s(3)根据法拉第电磁感应定律得感应电动势的大小E＝n＝1500×4×10－3V＝6V.二、导体切割磁感线时的感应电动势如图3所示，闭合电路一部分导体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，求回路中产生的感应电动势．图3答案　设在Δt时间内导体由原来的位置运动到a1b1，如图所示，这时闭合电路面积

7、的变化量为ΔS＝LvΔt穿过闭合电路磁通量的变化量为ΔΦ＝BΔS＝BLvΔt根据法拉第电磁感应定律得E＝＝BLv.[要点总结]1．当导体平动垂直切割磁感线时，即B、L、v两两垂直时(如图4所示)E＝BLv.图42．公式中L指有效切割长度，即导体在与v垂直的方向上的投影长度．图5图5甲中的有效切割长度为：L＝sinθ；图乙中的有效切割长度为：L＝；图丙中的有效切割长度为：沿v1的方向运动时，L＝R；沿v2的方向运动时，L＝R.[延伸思考]　如图6所示，如果处在匀强磁场(磁感应强度为B)中的长为L的直导线的运动方向与直导线本身是垂直的，但与磁感线方向有一个夹角

8、θ(θ≠90°)，则此时直导线上产生的感应电动势表达式是什么？图6