（2021新人教版）高中物理选择性必修第二册第二章第二节 法拉第电磁感应定律 导学案.doc

1、高二物理导学案 第二节 法拉第电磁感应定律 【情景导入】【情景导入】 18311831 年年， （英国英国）法拉第成功研究了电磁感应现象法拉第成功研究了电磁感应现象，产生了感应电流产生了感应电流；18341834 年年， 楞次楞次（俄国俄国）总结了楞次定律判断确定感应电流的方向总结了楞次定律判断确定感应电流的方向；那么那么，感应电流的大小与哪些感应电流的大小与哪些 因素有关呢？因素有关呢？ 【学习目标学习目标】 1.1.理解感应电动势的概念理解感应电动势的概念 2 2掌握法拉第电磁感应定律，能够运用法拉第电磁感应定律定量计算感应电动势掌握法拉第电磁感应定律，能够运用法拉第电磁感应定律定量计算感

2、应电动势 的大小的大小 3 3能够运用能够运用 E EBlvBlv 或或 E EBlvsinBlvsin 计算导体切割磁感线时的感应电动势计算导体切割磁感线时的感应电动势. . 【教材阅读知识提纲与填空教材阅读知识提纲与填空】 一、一、电磁感应定律电磁感应定律 1 1感应电动势感应电动势 (1)(1)电路中有感应电流，就一定有感应电动势；如果电路没有电路中有感应电流，就一定有感应电动势；如果电路没有_，这时虽然，这时虽然 没有感应电流，电动势依然存在没有感应电流，电动势依然存在 (2)(2)在在_现象中产生的电动势叫作感应电动势，产生感应电动势的那部现象中产生的电动势叫作感应电动势，产生感应电

3、动势的那部 分导体就相当于分导体就相当于_._. 2 2法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律 (1)(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_ 成正比成正比 (2)(2)公式：公式：E E_._. 若闭合电路是一个匝数为若闭合电路是一个匝数为 n n 的线圈，则的线圈，则 E E_._. (3)(3)在国际单位制中，感应电动势的单位是在国际单位制中，感应电动势的单位是_._. 二、导线切割磁感线时的感应电动势二、导线切割磁感线时的感应电动势 1 1导线垂直于磁场运动，导线垂直于磁场运动，B B、l l、v v 两

4、两垂直时，如图甲所示，两两垂直时，如图甲所示，E E_._. 2 2导线的运动导线的运动方向与导方向与导 线本身垂直，但线本身垂直，但与磁感线与磁感线 方向夹角为方向夹角为时时，如图乙所如图乙所 示，示，E E _._. 【探究思考探究思考】 探究点探究点一一、对法拉第电磁感应定律的理解和应用对法拉第电磁感应定律的理解和应用 问题问题 1、(1).如图所示如图所示， 将条形磁铁从同一高度插入线圈的实验中将条形磁铁从同一高度插入线圈的实验中， 快速插入和缓慢插入磁通量的变化量快速插入和缓慢插入磁通量的变化量相同吗？指针偏转角度相同相同吗？指针偏转角度相同 吗？吗？ (2)分别用一根磁铁和两根磁铁

5、以同样速度快速插入，磁通量的变分别用一根磁铁和两根磁铁以同样速度快速插入，磁通量的变 化量化量相同吗？指针偏转角度相同吗？相同吗？指针偏转角度相同吗？ 探究点探究点二二、导线切割磁感线时的感应电动势导线切割磁感线时的感应电动势 问题问题 2、导体棒运动速度越大，产生的感应电动势越大吗？导体棒运动速度越大，产生的感应电动势越大吗？ 问题问题 3、(1)如图所示如图所示，一个半径为一个半径为 r 的半圆形导体的半圆形导体，处在磁感应强度为处在磁感应强度为 B 的匀的匀 强磁场中当导体沿强磁场中当导体沿 OP 方向以速度方向以速度 v 做匀速运动时，其感应电动势的大小是多少？做匀速运动时，其感应电动

6、势的大小是多少？ (2)当导体沿当导体沿 MN 方向以速度方向以速度 v 做匀速运动时，其感应电动势做匀速运动时，其感应电动势 的大小是多少？的大小是多少？ 【成果展示成果展示】 【精讲点评精讲点评】 一一、对法拉第电磁感应定律的理解和应用对法拉第电磁感应定律的理解和应用 二二、导线切割磁感线时的感应电动势导线切割磁感线时的感应电动势 1 1对公式对公式 E EBLvBLv 的理解的理解 (1)(1)当当 B B、L L、v v 三个量方向相互垂直时，三个量方向相互垂直时，E EBLvBLv；当有任意两个量的方向平行；当有任意两个量的方向平行 时，时，E E0.0. (2)(2)式中的式中的

7、L L 应理解为导线切割磁感线时的有效长度应理解为导线切割磁感线时的有效长度 L L 若切割磁感线的导线是弯曲若切割磁感线的导线是弯曲 的，则应取其与的，则应取其与 B B 和和 v v 方向都垂直的等效线段长度来计算如下列图中线段方向都垂直的等效线段长度来计算如下列图中线段 abab 的长即的长即 为导线切割磁感线的有效长度为导线切割磁感线的有效长度 L L (3)(3)公式中公式中的的v v应理解为导线和磁场的应理解为导线和磁场的 相对速度，当导线不动而磁场运动时，也相对速度，当导线不动而磁场运动时，也 有电磁感应现象产生有电磁感应现象产生 2 2导体棒转动切割磁感线时的感应电动势导体棒转

8、动切割磁感线时的感应电动势 如图所示，长为如图所示，长为 L L 的导体棒的导体棒 abab 以以 a a 为圆心，以角速度为圆心，以角速度在磁感应强度为在磁感应强度为 B B 的匀强的匀强 磁场中匀速转动，其感应电动势可从两个角度推导磁场中匀速转动，其感应电动势可从两个角度推导: : 【例题精讲例题精讲】 例题例题 1 1、如图所示如图所示，半径为半径为 r r 的金属圆环的金属圆环，其电阻为其电阻为 R R，绕通绕通 过某直径的轴过某直径的轴 OOOO以角速度以角速度匀速转动，匀强磁场的磁感应强度匀速转动，匀强磁场的磁感应强度为为 B B从金属圆环的平面与磁场方向平行时开始计时从金属圆环的

9、平面与磁场方向平行时开始计时，求金属圆环由图求金属圆环由图 示位置分别转过示位置分别转过 3030角和由角和由 3030角转到角转到 330330角的过程中，金属圆角的过程中，金属圆 环中产生环中产生的感应电动势各是多大？的感应电动势各是多大？ 思路点拨(1)确定磁感线穿过圆环的有效面积； (2)了解磁通量正、负号的含义； (3)确定不同角度转过的时间 解析初始位置时穿过金属圆环的磁通量10；由图示位置转过 30角时，金属圆环在垂直于 磁场方向上的投影面积为 S2r2sin 301 2r 2， 此时穿过金属圆环的磁通量2BS21 2Br 2； 由图示 位置转过 330角时，金属圆环在垂直于磁场

10、方向上的投影面积为 S3r2sin 301 2r 2， 此时穿过金属圆环的磁通量3BS31 2Br 2. 所以金属圆环在转过 30角和由 30角转到 330角的过程中磁通量的变化量分别为 1211 2Br 2，232Br2， 又t1 1 6 6，t 2 2 5 3 5 3. 此过程中产生的感应电动势分别为 E11 t1 1 2Br 2 6 3Br2， E2|2 t2 |Br 2 5 3 3 5Br 2. 答案3Br2 3 5Br 2 例题例题 2 2、如图所示，有一半径为、如图所示，有一半径为 R R 的圆形匀强磁场区域，磁感应强度为的圆形匀强磁场区域，磁感应强度为 B B，一条足够长，一条足

11、够长 的直导线以速度的直导线以速度 v v 进入磁场，则从直导线进入磁场至离开磁场区域的过程中进入磁场，则从直导线进入磁场至离开磁场区域的过程中， 求：求： (1)(1)感应电动势的最大值为多少？感应电动势的最大值为多少？ (2)(2)在这一过程中感应电动势随时间变化的规律如何？在这一过程中感应电动势随时间变化的规律如何？ 解析(1)由 EBlv 可知，当直导线切割磁感线的有效长度 l 最大时，E 最大，l 最大 为 2R，所以感应电动势的最大值 E2BRv. (2)对于 E 随 t 变化的规律应求的是瞬时感应电动势，由几何关系可求出直导线切割磁感线的有 效长度 l 随时间 t 变化的情况为

12、l2 R2Rvt2， 所以 E2Bv 2Rvtv2t2. 答案(1)2BRv(2)2Bv 2Rvtv2t2 变式变式 在在 例例 22中，假设直导线从进入磁场到经过圆心时回路中总电阻视为中，假设直导线从进入磁场到经过圆心时回路中总电阻视为 r r，磁场，磁场 边界处有一圆形导轨与直导线有良好接触边界处有一圆形导轨与直导线有良好接触，不计一切摩擦不计一切摩擦从开始运动至经过圆心的过从开始运动至经过圆心的过 程中流过直导线中的电荷量为多少？程中流过直导线中的电荷量为多少？ 解析从开始运动至经过圆心的过程中直导线的平均感应电动势 E t . 通过闭合电路欧姆定律可求得电路中的平均电流 I E r rt， 直导线中通过某一截面的电量 Q I t rtt r BR 2 2r . 答案 BR2 2r 【达标训练达标训练】 1 1、穿过一个内阻为、穿过一个内阻为 1 1 的的 1010 匝闭合线圈的磁通量每秒均匀减少匝闭合线圈的磁通量每秒均匀减少 2 2 WbWb，则线圈中，则线圈中 ( (C C) ) A A感应电动势每秒增加感应电动势每秒增加 2 2 V VB B感应电动势每秒减少感应电动势每秒减少 2 2 V V C C磁通量的变化率为磁通量的变化率为 2 2 Wb/sWb/sD D感应电流为感应电流为 2 2 A A 训训 练练 3 图图 2、B3、C