第二節法拉第電磁感應定律 電磁感應 麥克斯韋與法拉第有許多人曾在電磁學方面作出過貢獻 但技超群雄的還當數英國的兩位科學家法拉第和麥克斯韋 法拉第生于1791年 自幼家境貧寒 靠自學成材 盡管他缺乏很好的數學基礎 但卻靠自己的勤奮努力成了一位令人望塵莫及的實驗物理學家 通過實驗 他發現了電與磁之間的密切聯系 得出了著名的電磁感應定律 麥克斯韋生于1831年 從小受到良好的教育 他在法拉第等人研究成果的基礎上 創建了統一 完整的電磁學理論 以四個短方程精確地闡明了電和磁之間的關系 大部分電學定律都可以從麥克斯韋方程組派生出來 德國物理學家赫茲通過實驗發現了電磁波 證實了麥克斯韋理論的正確性 麥克斯韋和法拉第這兩位科學家年齡懸殊 出身迥異 但他們的科學成就相互成全彌補 共同開創了電磁學的新時代 一 感應電動勢 現象中產生的電動勢叫做感應電動勢 在閉合電路里 產生感應電動勢的那部分導體相當于 二 法拉第電磁感應定律1 內容 電路中感應電動勢的大小 跟穿過這一電路的 成 2 公式 一 電磁感應電源二 1 磁通量的變化率正比2 e 磁通量 磁通量的變化量 與磁通量的變化率的比較 磁通量 的幾何意義是穿過某一面積的磁感線的條數 磁通量的變化量 2 1表示磁通量變化的多少 并不涉及這種變化所經歷的時間 磁通量的變化率表示磁通量變化的快慢 當磁通量 很大時 磁通量的變化量 可能很小 同理 當磁通量的變化量 很大時 若經歷的時間很長 則磁通量的變化率也可能很小 磁通量 和磁通量的變化量 的單位是wb 磁通量變化率的單位是wb s 回路中有 不一定生電 回路中有 則一定會產生感應電動勢 但要知道所產生的感應電動勢的大小 還得看 即磁通量的變化率 下列說法正確的是 a 磁通量越大 磁通量的變化量也越大 b 磁通量變化越大 磁通量的變化率也越大 c 磁通量變化率越大 磁通量變化得越快 d 磁通量等于零時 磁通量的變化率也為零 解析 的大小沒有直接關系 穿過一個平面的磁場通量大 磁通量的變化量不一定大 磁通量的變化率也不一定大 a b錯 磁通量的變化率表示穿過某一面積的磁通量變化的快慢 磁通量變化率越大 磁通量變化得說越快 c正確 磁通量等于零時 磁通量可能正在變 此時磁通量的變化率不為零 d錯誤 答案 c 變式遷移 1 以下說法正確的是 a 磁場越強 磁通量的變化率越大b 回路的磁通量越大 磁通量的變化率越大c 回路匝數越多 磁通量的變化率越大d 回路磁通量變化越快 磁通量的變化率越大 解析 磁通量變化率 就是磁通量變化的快慢 與磁場強度大小本身 磁通量大小本身及線圈匝數無直接關系 答案 d 感應電動勢的大小 法拉第電磁感應定律 電路中感應電動勢的大小 跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比 即e 1 若穿過線圈的磁通量發生變化 且線圈的匝數為n 則電動勢表示式為e n 計算電動勢e時 有以下幾種情況 e n s 面積不變 磁感應強度變化 e n b 面積改變 磁感應強度不變 穿過一個電阻為1 的單匝閉合線圈的磁通量始終保持每秒均勻的減少3wb 則 a 線圈中的感應電動勢一定是每秒減少3v b 線圈中的感應電動勢一定是3v c 線圈中的感應電流一定是每秒減少3a d 線圈中的感應電流不一定是3a 解析 依據法拉第電磁感應定律可知 感應電動勢與匝數和磁通量的變化率成正比 而本題的磁通量的變化率是不變的 所以線圈中的感應電動勢的大小是不變的 所以a錯 因電路中的電阻阻值不變 而感應電動勢的大小也不變 即感應電流的大小也不變 c錯 根據e 3v b正確 則感應電流 i e r 3a d也錯 答案 b 變式遷移 2 a b兩個單匝閉合線圈 穿過a線圈的磁通量由零增加到3 103wb 穿過b線圈的磁通量由5 103wb 增加到6 103wb 則兩個電路中產生的感應電動勢ea和eb的關系是 a ea ebb ea eb c ea ebd 無法確定 解析 根據法拉第電磁感應定律知 感應電動勢e n 盡管a b兩線圈的匝數相同 磁通量變化 a b 但是由于變化所用時間未知 故無法比較它們的感應電動勢的大小關系 答案 d 基礎鞏固 1 關于感應電動勢的大小 下列說法正確的是 a 穿過閉合回路的磁通量最大時 其感應電動勢一定最大b 穿過閉合回路的磁通量為零時 其感應電動勢一定為零c 穿過閉合回路的磁通量由不為零變為零時 其感應電動勢一定為零d 穿過閉合回路的磁通量由不為零變為零時 其感應電動勢一定不為零 解析 磁通量大小與感應電動勢大小不存在內在的聯系 故a b錯誤 當磁通量由不為零變為零時 閉合回路的磁通量一定改變 一定有感應電流產生 有感應電流就一定有感應電動勢 故c錯d對 答案 d 能力提升 9 磁懸浮列車是一種沒有車輪的陸上無接觸式有軌交通工具 時速可達500km h 它是利用常導或超導電磁鐵與感應磁場之間產生的相互作用力 使列車懸浮 做無摩擦的運行 具有啟動快 爬坡能力強等特點 有一種方案是在每節車廂底部安裝強磁鐵 磁場方向向下 并在兩條鐵軌之間平放一系列線圈 下列說法中不正確的是 解析 由磁懸浮列車的原理可以看出 列車運動引起線圈磁通量發生變化 會引起線圈中產