1、4 4法拉第電磁感應定律法拉第電磁感應定律1.1.產生感應電流的條件：穿過產生感應電流的條件：穿過_電路的磁通量發生電路的磁通量發生_。2.2.磁通量發生變化的方式：磁通量發生變化的方式：（1 1）當）當B B不變，有效面積不變，有效面積S S變化時，變化時，=_=_。（2 2）當）當B B變化，變化，S S不變時，不變時，=_=_。（3 3）B B和和S S同時變化，則同時變化，則=_=_，但，但BSBS。3.3.電路中存在持續電流的條件：電路中存在持續電流的條件：（1 1）電路）電路_。（2 2）電路中有）電路中有_。閉合閉合變化變化BSBSBSBS2 2-1 1閉合閉合電源電源一、電磁感

2、應定律一、電磁感應定律1.1.感應電動勢：感應電動勢：（1 1）感應電動勢：在）感應電動勢：在_現象中產生的電動勢。現象中產生的電動勢。（2 2）電源：產生感應電動勢的那部分導體相當于）電源：產生感應電動勢的那部分導體相當于_。（3 3）在電磁感應現象中，只要閉合回路中有感應電）在電磁感應現象中，只要閉合回路中有感應電流，這個回路就一定有流，這個回路就一定有_；回路斷開時，；回路斷開時，雖然沒有感應電流，但雖然沒有感應電流，但_依然存在。依然存在。電磁感應電磁感應電源電源感應電動勢感應電動勢感應電動勢感應電動勢NSG自主探究自主探究感應電動勢的大小跟哪些因素有關？感應電動勢的大小跟哪些因素有關

3、？在圖甲中，導線切割磁感線運動的速度越快、磁場越強，產生的感應在圖甲中，導線切割磁感線運動的速度越快、磁場越強，產生的感應電流越大；在圖乙中，條形磁鐵的磁場越強、插入的速度越快，產生電流越大；在圖乙中，條形磁鐵的磁場越強、插入的速度越快，產生的感應電流越大試分析感應電動勢大小與什么有關？的感應電流越大試分析感應電動勢大小與什么有關？分析：磁場越強、導線切割磁感線運動越快、磁鐵插入的速度越快，分析：磁場越強、導線切割磁感線運動越快、磁鐵插入的速度越快，本質上都是回路中本質上都是回路中磁通量變化越快磁通量變化越快，感應電流越大，說明感應電動，感應電流越大，說明感應電動勢越大。（而磁通量變化的快慢可

4、以用磁通量的變化率表示勢越大。（而磁通量變化的快慢可以用磁通量的變化率表示.） 即即磁通量的變化率越大磁通量的變化率越大，感應電動勢越大，變化率越小，感應電動勢，感應電動勢越大，變化率越小，感應電動勢越小越小2.2.法拉第電磁感應定律：法拉第電磁感應定律：（1 1）內容：閉合電路中感應電動勢的大小，跟）內容：閉合電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的穿過這一電路的磁通量的_成正比。成正比。變化率變化率tntNSG（2 2）表達式：）表達式：E=_E=_ （單匝線圈）；（單匝線圈）； E=_E=_ （n n匝線圈）。匝線圈）。法拉第電磁感應定律表達式的推導過程？法拉第電磁感應定律表達式

5、的推導過程？二、導體切割磁感線時的感應電動勢二、導體切割磁感線時的感應電動勢1.1.垂直切割垂直切割：導體棒垂直于磁場運動，：導體棒垂直于磁場運動，B B、l、v v兩兩垂直兩兩垂直時，如圖甲，時，如圖甲，E=_E=_。2.2.不垂直切割不垂直切割：導線的運動方向與導線本身垂直，但與：導線的運動方向與導線本身垂直，但與磁感線方向夾角為磁感線方向夾角為時，如圖乙，則時，如圖乙，則E=_=_E=_=_。B Blv vB Blv v1 1B BlvsinvsinE E表達式的推導過程表達式的推導過程. Gabvl甲甲NM問題：問題：公式公式 tnEsin BLvE與公式與公式 的區別和聯系？的區別和

6、聯系？ 1 1、一般來說，、一般來說， 求出的是平均感應電動勢，求出的是平均感應電動勢， E E和和某段時間某段時間或者或者某個過程某個過程對應對應; ; 求出的是求出的是瞬時瞬時感應電動勢，感應電動勢，E E和和某個時刻某個時刻或者或者某個位置某個位置對應。對應。區別：區別： 2 2、求出的是整個回路的感應電動勢求出的是整個回路的感應電動勢 回路中感應電動勢為零時，但是回回路中感應電動勢為零時，但是回路中某段導體的感應電動勢不一定為零。路中某段導體的感應電動勢不一定為零。vabcdL1 1、公式、公式中的時間趨近于中的時間趨近于0 0時，時， E E就為瞬時感應電動勢就為瞬時感應電動勢2 2

7、、公式、公式中中v v若代表平均速度，若代表平均速度， 則求出的則求出的E E就為平均感應電動勢。就為平均感應電動勢。聯系：聯系：問題：問題：公式公式 tnEsin BLvE與公式與公式 的區別和聯系？的區別和聯系？三、反電動勢三、反電動勢1.1.定義：電動機轉動時，由于切割磁感線，線圈中產定義：電動機轉動時，由于切割磁感線，線圈中產生的生的_電源電動勢作用的感應電動勢。電源電動勢作用的感應電動勢。2.2.作用：作用：_線圈的轉動。線圈的轉動。阻礙阻礙削弱削弱V V此電動勢阻礙電路中原來的此電動勢阻礙電路中原來的電流電流. 故稱之為反電動勢故稱之為反電動勢NS電動機電動機安 培 力 方 向安

8、培 力 方 向 轉 動 速 度 方 向轉 動 速 度 方 向【思考辨析】【思考辨析】1.1.判斷正誤：判斷正誤：（1 1）在電磁感應現象中，有感應電動勢，就一定有感應電）在電磁感應現象中，有感應電動勢，就一定有感應電流。（）流。（）（2 2）磁通量越大，磁通量的變化量也越大。（）磁通量越大，磁通量的變化量也越大。（）（3 3）穿過某電路的磁通量變化量越大，產生的感應電動勢就）穿過某電路的磁通量變化量越大，產生的感應電動勢就越大。（）越大。（）（4 4）閉合電路置于磁場中，當磁感應強度很大時，感應電）閉合電路置于磁場中，當磁感應強度很大時，感應電動勢可能為零；當磁感應強度為零時，感應電動勢可能很

9、動勢可能為零；當磁感應強度為零時，感應電動勢可能很大。（）大。（）（5 5）只要穿過線圈的磁通量變化，就產生反電動勢。（）只要穿過線圈的磁通量變化，就產生反電動勢。（）提示：提示：（1 1）。不管電路是否閉合，只要穿過電路的磁通量。不管電路是否閉合，只要穿過電路的磁通量發生變化，電路中就會產生感應電動勢；有感應電動勢不一定發生變化，電路中就會產生感應電動勢；有感應電動勢不一定存在感應電流（要看電路是否閉合），有感應電流一定存在感存在感應電流（要看電路是否閉合），有感應電流一定存在感應電動勢。應電動勢。（2 2）。與與的大小沒有直接關系。穿過一個平面的磁的大小沒有直接關系。穿過一個平面的磁通量大

10、，磁通量的變化量不一定大。通量大，磁通量的變化量不一定大。（3 3）。感應電動勢的大小取決于磁通量的變化率，而與。感應電動勢的大小取決于磁通量的變化率，而與、的大小沒有必然的聯系。的大小沒有必然的聯系。（4 4）。根據法拉第電磁感應定律，感應電動勢的大小取決。根據法拉第電磁感應定律，感應電動勢的大小取決于磁通量的變化率而不是磁通量的大小，所以上述兩種情況均于磁通量的變化率而不是磁通量的大小，所以上述兩種情況均有可能。有可能。（5 5）。反電動勢是與電源電動勢相反的電動勢，其作用是。反電動勢是與電源電動勢相反的電動勢，其作用是削弱電源的電動勢。產生反電動勢的前提是必須有電源存在。削弱電源的電動勢

11、。產生反電動勢的前提是必須有電源存在。2.2.問題思考：問題思考：（1 1）導體棒運動速度越大，產生的感應電動勢越大嗎？）導體棒運動速度越大，產生的感應電動勢越大嗎？提示：提示：導體棒切割磁感線時，產生的感應電動勢的大小與垂直磁導體棒切割磁感線時，產生的感應電動勢的大小與垂直磁感線的速度有關，而速度大，垂直磁感線方向的速度不一定大。感線的速度有關，而速度大，垂直磁感線方向的速度不一定大。所以，導體棒運動速度越大，產生的感應電動勢不一定越大。所以，導體棒運動速度越大，產生的感應電動勢不一定越大。（2 2）電動機工作時，通過電動機的電流）電動機工作時，通過電動機的電流I I為什么要小于為什么要小于

12、 ？（U U為加在電動機兩端的電壓，為加在電動機兩端的電壓，R R為電動機線圈的電阻）為電動機線圈的電阻）提示：提示：由于電動機工作時，線圈轉動切割磁感線而產生一個由于電動機工作時，線圈轉動切割磁感線而產生一個反電動勢，使線圈兩端的電壓減小。所以，線圈中的電流反電動勢，使線圈兩端的電壓減小。所以，線圈中的電流IIURUR。一一 對法拉第電磁感應定律的理解對法拉第電磁感應定律的理解1.1.、 的比較：的比較：ttt21BSSB 21|tSBttBSt 2 2對感應電動勢的理解：對感應電動勢的理解：（1 1）感應電動勢的大小取決于穿過電路的磁通量的變化）感應電動勢的大小取決于穿過電路的磁通量的變化

13、率率 而與而與、的大小沒有必然關系，與電路的電的大小沒有必然關系，與電路的電阻阻R R無關；感應電流的大小與無關；感應電流的大小與E E和回路總電阻和回路總電阻R R有關。有關。（2 2）磁通量的變化率）磁通量的變化率 是是-t-t圖像上某點切線的斜率。圖像上某點切線的斜率。（3 3）用）用E E 所求的感應電動勢為整個閉合電路的感所求的感應電動勢為整個閉合電路的感應電動勢，而不是回路中某部分導體兩端的電動勢。應電動勢，而不是回路中某部分導體兩端的電動勢。t，tnt【特別提醒】【特別提醒】（1 1）利用法拉第電磁感應定律計算出）利用法拉第電磁感應定律計算出的電動勢是一段時間內電動勢的平均值。的

14、電動勢是一段時間內電動勢的平均值。（2 2）當穿過某回路磁通量的變化率為恒定值時，產）當穿過某回路磁通量的變化率為恒定值時，產生的電動勢將為恒量，在閉合回路中可形成恒定電流。生的電動勢將為恒量，在閉合回路中可形成恒定電流。（3 3）利用公式）利用公式E E 計算線圈中的磁通量發生變計算線圈中的磁通量發生變化產生電動勢時，化產生電動勢時，n n為線圈的匝數。為線圈的匝數。nt【典例【典例1 1】一個一個200200匝、面積為匝、面積為20 cm20 cm2 2的線圈，放在磁場中，磁的線圈，放在磁場中，磁場的方向與線圈平面成場的方向與線圈平面成3030角，若磁感應強度在角，若磁感應強度在0.05

15、s0.05 s內由內由0.1 T0.1 T增加到增加到0.5 T0.5 T，在此過程中，在此過程中（1 1）穿過線圈的磁通量的變化量是多少？）穿過線圈的磁通量的變化量是多少？（2 2）磁通量的平均變化率多大？）磁通量的平均變化率多大？（3 3）線圈中感應電動勢大小為多少？）線圈中感應電動勢大小為多少？【解題探究】【解題探究】（1 1）磁通量的變化量用）磁通量的變化量用_求解。求解。（2 2）感應電動勢大小用）感應電動勢大小用_計算。計算。2 2-1 1Ent【標準解答】【標準解答】（1 1）磁通量的變化量是由磁感應強度的變化引）磁通量的變化量是由磁感應強度的變化引起的，則起的，則1 1=B=B

16、1 1SsinSsin2 2=B=B2 2SsinSsin=2 2-1 1，所以，所以=BSsin=BSsin=（0.5-0.10.5-0.1）20201010-4-40.5Wb=40.5Wb=41010-4-4WbWb（2 2）磁通量的變化率為）磁通量的變化率為 =8=81010-3-3Wb/sWb/s（3 3）感應電動勢的大小可根據法拉第電磁感應定律得）感應電動勢的大小可根據法拉第電磁感應定律得E= =200E= =2008 81010-3-3V=1.6 VV=1.6 V。答案：答案：（1 1）4 41010-4-4Wb Wb （2 2）8 81010-3-3Wb/s Wb/s （3 3）

17、1.6 V1.6 V44 10 Wb/st0.05nt【變式訓練】【變式訓練】（多選）（多選）（20132013廣州高二檢測）閉合回路的磁通量廣州高二檢測）閉合回路的磁通量隨時間隨時間t t的變化圖像分別如圖所示，關于回路中產生的感應電動勢的的變化圖像分別如圖所示，關于回路中產生的感應電動勢的論述，其中不正確的是（）論述，其中不正確的是（）A.A.圖甲的回路中沒有感應電動勢圖甲的回路中沒有感應電動勢B.B.圖乙的回路中感應電動勢恒定不變圖乙的回路中感應電動勢恒定不變C.C.圖丙的回路中圖丙的回路中0 0t t1 1時間內的感應電動勢小于時間內的感應電動勢小于t t1 1t t2 2時間內的感應

18、時間內的感應電動勢電動勢D.D.圖丁的回路中感應電動勢先變大，再變小圖丁的回路中感應電動勢先變大，再變小【解析】【解析】選選C C、D D。根據法拉第電磁感應定律，。根據法拉第電磁感應定律，E= E= 在在-t-t圖像上，若圖像上，若n=1n=1，圖線某點切線的斜率表示感應電動勢，圖線某點切線的斜率表示感應電動勢的大小。圖甲：的大小。圖甲： =0=0，A A正確；圖乙：正確；圖乙： 是一定值，感應電是一定值，感應電動勢恒定不變，動勢恒定不變，B B正確；圖丙：正確；圖丙：0 0t t1 1的斜率比的斜率比t t1 1t t2 2的大，即的大，即圖丙的回路中圖丙的回路中0 0t t1 1時間內的

19、感應電動勢大于時間內的感應電動勢大于t t1 1t t2 2時間內的感時間內的感應電動勢，應電動勢，C C錯誤；圖丁：斜率先變小后變大，即感應電動勢錯誤；圖丁：斜率先變小后變大，即感應電動勢先變小再變大，先變小再變大，D D錯誤。錯誤。nt，tt【變式備選】【變式備選】（多選）單匝矩形線圈在勻強磁場中勻速運動，（多選）單匝矩形線圈在勻強磁場中勻速運動，轉軸垂直于磁場，若線圈所圍面積里磁通量隨時間變化的規律轉軸垂直于磁場，若線圈所圍面積里磁通量隨時間變化的規律如圖所示，則如圖所示，則0 0D D過程中（）過程中（）A.A.線圈中線圈中0 0時刻感應電動勢最大時刻感應電動勢最大B.B.線圈中線圈中

20、D D時刻感應電動勢為零時刻感應電動勢為零C.C.線圈中線圈中D D時刻感應電動勢最大時刻感應電動勢最大D.D.線圈中線圈中0 0D D時間內平均感應電動勢為時間內平均感應電動勢為0.4V0.4V【解析】【解析】選選A A、B B、D D。由法拉第電磁感應定律知線圈中。由法拉第電磁感應定律知線圈中0 0D D時間內的平均感應電動勢時間內的平均感應電動勢E= DE= D正確；正確；由感應電動勢的物理意義知，感應電動勢的大小與磁通量的由感應電動勢的物理意義知，感應電動勢的大小與磁通量的大小大小和磁通量的改變量和磁通量的改變量均無必然聯系，僅由磁通量的均無必然聯系，僅由磁通量的變化率變化率 決定，而

21、任何時刻磁通量的變化率決定，而任何時刻磁通量的變化率 就是就是-t-t圖圖像上該時刻切線的斜率，不難看出像上該時刻切線的斜率，不難看出0 0時刻處切線斜率最大，時刻處切線斜率最大，D D點點處切線斜率最小為零，故處切線斜率最小為零，故A A、B B正確，正確，C C錯誤。錯誤。32 10V0.4 V0.01t2，tt（2 2）S S閉合后，將對閉合后，將對C C充電，充電結束后電容器支路斷路，充電，充電結束后電容器支路斷路，電容器兩端的電勢差等于電容器兩端的電勢差等于R R2 2兩端的電壓兩端的電壓U UIRIR2 2=2.4 V=2.4 V因此，其充電量因此，其充電量Q QCUCU7.27.210105 5 C CS S斷開后，電容器只通過斷開后，電容器只通過R R2 2放電，所以放電量為放電，所以放電量為7.27.210105 5 C C答案：答案：（1 1）0.4 A 0.4 A 電流方向向下電流方向向下 （2 2）7.27.210105 5 C C關于關于、 的關系辨析的關系辨析（1 1） 與與、沒有直接關系，沒有直接關系，很大時，很大時， 可能很可能很小，也可能很大；小，也可能很大