第2節(jié) 感應(yīng)電動勢與電磁感應(yīng)定律,學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.知道感應(yīng)電動勢的概念 2理解法拉第電磁感應(yīng)定律內(nèi)容和數(shù)學(xué)表達(dá)式 3知道公式EBlv的推導(dǎo)過程及其與一般表達(dá)式之間的區(qū)別 4會用電磁感應(yīng)定律解決有關(guān)問題,重點難點：1.理解電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容及應(yīng)用 2感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的區(qū)別與聯(lián)系 易錯問題：1.由于對公式EBlv的前提條件不理解，存在亂套公式的現(xiàn)象 2由于對法拉第電磁感應(yīng)定律理解不到位，易出現(xiàn)由的大小判斷電動勢大小的現(xiàn)象,基礎(chǔ)知識梳理,一、感應(yīng)電動勢 1感應(yīng)電動勢：電磁感應(yīng)現(xiàn)象都伴隨著 的轉(zhuǎn)化，在 現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于 2感應(yīng)電動勢與感應(yīng)電流的關(guān)系 (1)在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，閉合電路中有 ，有 ；電路斷開時，沒有 ，有 ,能量,電磁感應(yīng),電源,感應(yīng)電動勢,感應(yīng)電流,感應(yīng)電流,感應(yīng)電動勢,(2)感應(yīng)電動勢的產(chǎn)生與電路是否閉合、電路如何組成 ，感應(yīng)電動勢比感應(yīng)電流更能反映電磁感應(yīng)現(xiàn)象的 二、電磁感應(yīng)定律 1影響感應(yīng)電動勢的因素 電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小與電路中的磁通量 有關(guān)，即與 有關(guān) 磁通量的變化率在數(shù)值上等于 磁通量的變化量，它是表示磁通量 的物理量,無關(guān),本質(zhì),變化的快慢,磁通量的變化率,單位時間內(nèi),變化快慢,思考,2法拉第電磁感應(yīng)定律 (1)內(nèi)容：電路中感應(yīng)電動勢的大小，與穿過這一電路的 成正比 (2)表達(dá)式：對單匝線圈E ，k為比例系數(shù)，國際單位制中k1.上式可簡化 為 ，對n匝線圈E .,磁通量變化率,(3)單位：在國際單位制中，感應(yīng)電動勢E的單位是 ，磁通量的單位是 ，磁通量變化量的單位是 ，時間t的單位是 3導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢 (1)導(dǎo)體在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動，如圖121所示，B、l、v兩兩垂直時，E . 導(dǎo)體的橫截面,伏特,韋伯,韋伯,秒,Blv,(2)導(dǎo)體的運(yùn)動方向與導(dǎo)體本身垂直，但與磁感線方向夾角為時(如圖122)，E .,圖121,圖122,Blvsin,2. 切割類產(chǎn)生的電動勢E=Blv在任何情況下都適用嗎？ 【思考提示】不只有在B、l、v兩兩相互垂直的情況下適用,思考,一、對法拉第電磁感應(yīng)定律的理解 1感應(yīng)電動勢與磁通量、磁通量變化量及磁通量變化率的關(guān)系,核心要點突破,2電量與磁通量變化量、時間和電阻的關(guān)系,二、對公式EBlvsin的理解 1該公式可看成法拉第電磁感應(yīng)定律的一個推論，通常用來求導(dǎo)體運(yùn)動速度為v時的瞬時電動勢，若v為平均速度，則E為平均電動勢 2當(dāng)B、l、v三個量方向相互垂直時，即90時，EBlv；當(dāng)有任意兩個量的方向平行時，即0時，E0.,3式中的l應(yīng)理解為導(dǎo)線切割磁感線時的有效長度，如果導(dǎo)線不和磁場垂直，l應(yīng)是導(dǎo)線在磁場垂直方向投影的長度，如果切割磁感線的導(dǎo)線是彎曲的，如圖123所示，則應(yīng)取B和v垂直的等效直線長度，即ab的弦長,圖123,圖124,5切割磁感線的導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，等效為電源；導(dǎo)軌和電阻上不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，等效于外電路 三、感應(yīng)電動勢與感應(yīng)電流的比較,一個200匝、面積為20 cm2的線圈放在磁場中，磁場方向與線圈平面成30角，若磁感應(yīng)強(qiáng)度在0.05 s內(nèi)由0.1 T增加到0.5 T，在此過程中穿過線圈的磁通量的變化率是_ Wb/s；線圈中的感應(yīng)電動勢為_ V.,課堂互動講練,【思路點撥】 磁通量的變化率跟線圈的匝數(shù)無關(guān)，即每一匝的磁通量變化率都相等；但整個線圈的感應(yīng)電動勢則跟線圈的匝數(shù)有關(guān)，即跟匝數(shù)成正比 【解析】 磁通量的變化量 BSsin 30(0.50.1)201040.5 Wb 4104 Wb，,【答案】 8103 1.6,【易誤警示】 本題磁通量變化率的計算中，易出現(xiàn)nBS的錯誤，要明確磁通量及磁通量的變化都與線圈匝數(shù)無關(guān)，感應(yīng)電動勢的大小和匝數(shù)成正比,1.如圖125所示，矩形線圈面積為S，線圈平面垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場放置若在時間t內(nèi)將線圈繞bc軸翻轉(zhuǎn)180，則線圈中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢是多大？,圖125,如圖126所示，導(dǎo)體棒ab長L，沿傾角為的斜導(dǎo)軌以速度v下滑，勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度為B. (1)若磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向垂直于斜導(dǎo)軌向上，導(dǎo)體棒ab中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為多大？ (2)若磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向豎直向上，導(dǎo)體棒ab中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為多大？,【思路點撥】 這是導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的問題，使用公式EBLvsin 進(jìn)行計算比較方便，但要注意各種情況中夾角的分析,圖126,【解析】 (1)當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向垂直于斜軌時，導(dǎo)體棒ab的速度方向與B是垂直的，即v與B的夾角90，則可將感應(yīng)電動勢直接寫為E1BLv，,圖127,(2)法一：當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B豎直向上時，此時v與B的夾角90，我們可直接套用公式寫出此時的感應(yīng)電動勢E2BLvsin(90)BLvcos . 法二：將棒的速度v分解為垂直于B和平行于B的兩個分量，只有垂直于B的速度分量vvcos 才對產(chǎn)生感應(yīng)電動勢有貢獻(xiàn)，所以感應(yīng)電動勢E2BLvBLvcos . 【答案】 (1)BLv (2)BLvcos .,【點評】 當(dāng)應(yīng)用公式EBlvsin進(jìn)行電動勢大小的計算時，一定要結(jié)合具體物理情況分析B、l、v三者的關(guān)系若B和v不相互垂直，分解是比較好的方法,2如圖128所示的幾種情況中，金屬導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為Blv的是( ),圖128,A乙和丁 B甲 、乙、丁 C甲、乙、丙、丁 D只有乙 解析：選B.甲、乙、丁三圖中，B、v、l兩兩垂直，且l為有效切割長度，產(chǎn)生的電動勢都為EBlv，丙圖中EBlvsin .,把總電阻為2R的均勻電阻絲焊接成一半徑為a的圓環(huán)，水平固定在豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，如圖129所示一長度為2a、電阻等于R、粗細(xì)均勻的金屬棒MN放在圓環(huán)上，它與圓環(huán)始終保持良好的接觸，當(dāng)棒以恒定速度v向右移動，經(jīng)過圓心O時，求：金屬棒上電流的大小及棒兩端的電壓,【思路點撥】 首先要明確其等效電路，可知棒兩端的電壓為閉合回路的外電壓求出感應(yīng)電動勢后，由閉合電路歐姆定律即可求棒上的電流和棒兩端的電壓,【點評】 準(zhǔn)確分析電路的結(jié)構(gòu)是解答該類問題的關(guān)鍵，要明確哪部分是電路中的電源，哪部分是外