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1、第一第一节节电电磁感磁感应现应现象法拉象法拉第第电电磁感磁感应应定律定律2021/8/9 星期一1基础知识梳理基础知识梳理磁通量磁通量一、一、电电磁感磁感应现应现象象1产产生生感感应应电电流流的的条条件件：穿穿过过闭闭合合电电路路的的_发发生生变变化化2引起磁通量引起磁通量变变化的常化的常见见情况情况(1)闭闭合合电电路路的的部部分分导导体体做做_运运动动(2)线线圈在磁圈在磁场场中中_(3)磁感磁感应应强强度度_切割磁感切割磁感线线转动转动B变变化化2021/8/9 星期一23产产生感生感应电动势应电动势的条件的条件无无论论电电路路是是否否闭闭合合，只只要要穿穿过过线线圈圈平平面面的的_发发
2、生生变变化化，电电路路中中就就有有感感应应电电动动势势4电电磁磁感感应应现现象象的的实实质质：是是产产生生_，如如果果电电路路闭闭合合则则产产生生_；如如果果电电路路不不闭闭合合，则则只只有有_而而无无_磁通量磁通量感感应电动势应电动势感感应电应电流流感感应电动势应电动势感感应电应电流流2021/8/9 星期一3思考感悟思考感悟磁磁通通量量是是一一个个有有正正、负负的的物物理理量量，磁磁通通量量是是矢矢量量吗吗？提示：提示：不是其正、不是其正、负负运算不运算不满满足平行四足平行四边边形形定定则则2021/8/9 星期一4二、感二、感应电动势应电动势1概念：在概念：在_中中产产生的生的电动势电动
3、势2条条件件：无无论论电电路路是是否否闭闭合合，只只要要穿穿过过电电路路的的_发发生生变变化化，电电路路中中就就一一定定有有感感应电动势应电动势3方方向向：产产生生感感应应电电动动势势的的那那部部分分导导体体就就相相当当于于_导导体体的的电电阻阻相相当当于于_，其中，其中电电流方向由低流方向由低电势电势指向高指向高电势电势4与与感感应应电电流流的的关关系系：遵遵守守_定定律，即律，即I_.电电磁感磁感应现应现象象磁通量磁通量电电源源电电源内阻源内阻闭闭合合电电路欧姆路欧姆2021/8/9 星期一5三、法拉第三、法拉第电电磁感磁感应应定律定律1内内容容：电电路路中中感感应应电电动动势势的的大大小
4、小，跟跟穿穿过过这这一一电电路的路的_成正比成正比2公式：公式：E_.3导导体切割磁感体切割磁感线时线时的感的感应电动势应电动势：E_，其中，其中为为_的的夹夹角角磁通量的磁通量的变变化率化率Blvsinv与与B2021/8/9 星期一6课堂互动讲练课堂互动讲练一、一、对对磁通量的理解磁通量的理解1磁通量的磁通量的计计算算(1)公式公式BS此式的适用条件是：此式的适用条件是：匀匀强强磁磁场场；磁感磁感线线与平与平面垂直，如面垂直，如图图911所示所示图图9112021/8/9 星期一7(2)在在匀匀强强磁磁场场B中中，若若磁磁感感线线与与平平面面不不垂垂直直，公公式式BS中中的的S应应为为平平
5、面面在在垂垂直直于于磁磁感感线线方方向向上上的的投投影影面面积积设设平平面面与与磁磁感感线线的的夹夹角角是是，磁磁通通量量BSsin.Ssin即即为为面面积积S在垂直于磁感在垂直于磁感线线方向的投影，称之方向的投影，称之为为“有效面有效面积积”2磁通量磁通量变变化化21有多种形式，主要有：有多种形式，主要有：(1)S、不不变变，B改改变变，这时这时BSsin.(2)B、不不变变，S改改变变，这时这时SBsin.(3)B、S不不变变，改改变变，这时这时BS(sinrsini)(4)当当B、S、中中有有两两个个或或三三个个一一起起变变化化时时，就就要要分分别别计计算算1、2，再求，再求21.202
6、1/8/9 星期一83磁通量的磁通量的变变化率化率反反映映磁磁通通量量变变化化的的快快慢慢，它它既既不不表表示示磁磁通通量量的的大大小小，也也不不表表示示磁磁通通量量变变化化的的多多少少磁磁通通量量的的变变化化率率的的大大小小不不是是单单纯纯由由磁磁通通量量的的变变化化量量决决定定，还还跟跟发发生生这这个个变变化化所所用用时时间间有有关关，它它描描述述的的是是磁磁通通量量变变化化的的快快慢慢在在t图图象象中中，它它可可用用图图线线的的斜斜率率来表示来表示2021/8/9 星期一9名名师师点点睛睛：(1)磁磁通通量量是是标标量量，其其正正、负负值值仅仅表表示示磁感磁感线线是正向是正向还还是反向穿
7、是反向穿过线过线圈平面圈平面(2)多多匝匝线线圈圈的的磁磁通通量量：多多匝匝线线圈圈内内磁磁通通量量的的大大小小与与线线圈圈匝匝数数无无关关，因因为为不不论论线线圈圈匝匝数数多多少少，穿穿过过线线圈圈的的磁磁感感线线条条数数相相同同，而而磁磁感感线线条条数数可可表表示示磁磁通量的大小通量的大小(3)合磁通量求法：若某个平面内有不同方向和合磁通量求法：若某个平面内有不同方向和强强弱的磁弱的磁场场共同存在，当共同存在，当计计算穿算穿过这过这个面的磁通量个面的磁通量时时，先，先规规定某个方向的磁通量定某个方向的磁通量为为正，反方向的磁正，反方向的磁通量通量为负为负，平面内各个方向的磁通量的代数和等，
8、平面内各个方向的磁通量的代数和等于于这这个平面内的合磁通量个平面内的合磁通量2021/8/9 星期一10即即时应时应用用1.如如图图912所示，所示，a、b、c三个三个闭闭合合线线圈，放圈，放在同一平面内，当在同一平面内，当a线线圈中有圈中有电电流流I通通过时过时，它，它们们的磁通量分的磁通量分别为别为a、b、c，下列，下列说说法中正确的法中正确的是是()图图9122021/8/9 星期一11AabbcCaccb解解析析：选选B.因因为为磁磁感感线线是是闭闭合合曲曲线线，故故a线线圈圈的的环环形形电电流流产产生生的的磁磁场场在在a内内部部垂垂直直纸纸面面向向里里，在在a线线圈圈外外部部垂垂直直
9、纸纸面面向向外外，而而磁磁通通量量是是合合磁磁通通，故故b有有“抵抵消消”，c“抵抵消消”最最多多，故故a线线圈圈磁磁通通量量最最大，故大，故选选B.2021/8/9 星期一122021/8/9 星期一132021/8/9 星期一142021/8/9 星期一152021/8/9 星期一162021/8/9 星期一17即即时应时应用用2021/8/9 星期一182021/8/9 星期一19三、三、导导体切割磁感体切割磁感线产线产生感生感应电动势应电动势的的计计算算1导导体平体平动动切割磁感切割磁感线产线产生的感生的感应电动势应电动势对对于于导导体体平平动动切切割割磁磁感感线线产产生生感感应应电电
10、动动势势的的计计算算式式EBlv，应应从以下几个方面理解和掌握：从以下几个方面理解和掌握：(1)正交性正交性本本公公式式是是在在一一定定条条件件下下得得出出的的，除除了了磁磁场场是是匀匀强强磁磁场场外外，还还需需B、l、v三三者者相相互互垂垂直直实实际际问问题题中中当当它它们们不相互垂直不相互垂直时时，应应取垂直的分量取垂直的分量进进行行计计算算2021/8/9 星期一20如如一一个个与与水水平平面面成成角角的的宽宽为为l的的U型型框框架架中中，一一金金属属棒棒MN自自导导轨轨上上滑滑下下，当当速速度度为为v时时，由由于于B与与v不不垂垂直直，可可把把v分分解解为为垂垂直直B的的v1和和平平行
11、行于于B的的v2，则则EBlv1Blvcos.(如如图图913所示所示)图图9132021/8/9 星期一212021/8/9 星期一22图图9142021/8/9 星期一232021/8/9 星期一24图图9152021/8/9 星期一25名名师师点点睛睛：在在应应用用导导体体切切割割磁磁感感线线产产生生感感应应电电动动势势的的计计算算时时，首首先先要要分分清清属属于于哪哪种种情情况况，再再选择选择合适公式合适公式计计算算2021/8/9 星期一26即即时应时应用用3.(2011年山年山东东营东东营模模拟拟)如如图图916所示，平行所示，平行导导轨间轨间距距为为d，一端跨接一个，一端跨接一个
12、电电阻阻R.匀匀强强磁磁场场的磁感的磁感应应强强度度为为B，方向垂直于平行金属，方向垂直于平行金属导轨导轨所在平面，所在平面，一根金属棒与一根金属棒与导轨导轨成成角放置，金属棒与角放置，金属棒与导轨导轨的的电电阻均不阻均不计计当金属棒沿垂直于棒的方向以恒定的速当金属棒沿垂直于棒的方向以恒定的速度度v在金属在金属导轨导轨上滑行上滑行时时，通，通过电过电阻阻R的的电电流流强强度度是是()2021/8/9 星期一27图图9162021/8/9 星期一282021/8/9 星期一29经典题型探究经典题型探究题型一题型一 (满满分分样样板板8分分)(2009年年高高考考广广东东卷卷改改编编)如如图图91
13、7甲甲所所示示，一一个个电电阻阻值值为为R，匝匝数数为为n的的圆圆形形金金属属线线圈圈与与阻阻值值为为2R的的电电阻阻R1连连接接成成闭闭合合回回路路，线线圈圈的的半半径径为为r1，在在线线圈圈中中半半径径为为r2的的圆圆形形区区域域内内存存在在垂垂直直于于线线圈圈平平面面向向里里的的匀匀强强磁磁场场，磁磁感感应应强强度度B随随时时间间t变变化化的的关关系系图图线线如如图图乙乙所所示示图图线线与与横横、纵纵轴轴的的截截距距分分别别为为t0和和B0.导导线线的的电电阻阻不不计计，求求：0至至t1时间时间内内例例例例1 12021/8/9 星期一30(1)通通过电过电阻阻R1上的上的电电流大小；流
14、大小；(2)通通过电过电阻阻R1上的上的电电荷量荷量q及及电电阻阻R1上上产产生的生的热热量量图图9172021/8/9 星期一31【思思路路点点拨拨】解解答答本本题题时时可可按按以以下下思思路路分析：分析：2021/8/9 星期一32解解题样题样板板2021/8/9 星期一332021/8/9 星期一34题型二题型二平平动动切割切割类电动势类电动势的的计计算算 如如图图918所示，水平放置的平行金属所示，水平放置的平行金属导轨导轨，相距相距L0.50 m，左端接一，左端接一电电阻阻R0.20，磁感，磁感应应强强度度B0.40 T的匀的匀强强磁磁场场方向垂直于方向垂直于导轨导轨平面，平面，导导
15、体棒体棒ab垂直放在垂直放在导轨导轨上，并能无摩擦地沿上，并能无摩擦地沿导轨导轨滑滑动动，导轨导轨和和导导体棒的体棒的电电阻均可忽略不阻均可忽略不计计当当ab以以v4.0 m/s的速度水平向右匀速滑的速度水平向右匀速滑动时动时，求：，求：例例例例2 22021/8/9 星期一35图图918(1)ab棒中感棒中感应电动势应电动势的大小；的大小；(2)回路中感回路中感应电应电流的大小；流的大小；(3)维维持持ab棒做匀速运棒做匀速运动动的水平外力的水平外力F的大小的大小2021/8/9 星期一36【思思路路点点拨拨】本本题题是是导导体体棒棒切切割割磁磁感感线线产产生生感感应应电电动动势势的的计计算
16、算，应应用用EBlv和和欧欧姆姆定定律律及及安培力公式依次求解安培力公式依次求解2021/8/9 星期一37【答案答案】(1)0.80 V(2)4.0 A(3)0.8 N【规规律律总总结结】(1)当当l、v与与B两两两两垂垂直直，且且导导体体上上各各点点以以相相同同的的速速度度在在匀匀强强磁磁场场中中切切割割磁磁感感线线时时，产产生的感生的感应电动势应电动势大小大小为为EBlv.(2)当当Bl、lv，而，而B与与v成成夹夹角角时时，导导体切割磁体切割磁感感线产线产生的感生的感应电动势为应电动势为EBlvsin.2021/8/9 星期一38题型三题型三转动转动切割切割类电动势类电动势的的应应用用
17、 (2011年年福福州州模模拟拟)如如图图919所所示示，在在磁磁感感应应强强度度B2 T的的匀匀强强磁磁场场中中，有有一一个个半半径径r0.5 m的的金金属属圆圆环环圆圆环环所所在在的的平平面面与与磁磁感感线线垂垂直直OA是是一一个个金金属属棒棒，它它沿沿着着顺顺时时针针方方向向以以20 rad/s的的角角速速度度绕绕圆圆心心O匀匀速速转转动动A端端始始终终与与圆圆环环相相接接触触，OA棒棒的的电电阻阻R0.1，图图中中定定值值电电阻阻R1100，R24.9，电电容容器器的的电电容容C100 pF.圆圆环环和和连连接接导线导线的的电电阻忽略不阻忽略不计计，求：，求：例例例例3 32021/8/9 星期一39图图919(1)电电容器的容器的带电带电荷量荷量(2)电电路中消耗的路中消耗的电电功率是多少？功率是多少？2021/8/9 星期一40【思思路路点点拨拨】解解决决此此题题把把握握两两点点：(1)转转动动切切割割类电动势类电动势的的计计算算(2)等效等效电电路画法及路画法及计计算算【解解析析】(1)画画出出等等效效电电路路图图，如如图图9110所所示示图图91102021/8/9 星期一41【答案答案】(1)4.91010 C(2)5 W2021/8/9 星期一422021/8/9 星期一432021/8/9 星期一44