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1、 4.4 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律知道感应电动势的概念，理解决定感应电动势大小的因素知道反电动势的概念，了解反电动势的作用掌握不同条件下感应电动势的表达式及其应用解读课标解读课标v分别给门的四角钉上大钉子，用电线沿着4个钉子绕制一个几十匝的大线圈，如图所示线圈的两端连在一个电流表上开门、关门时能不能发出电来？试试看！v如果发电效果不明显，想一想，应该怎样改进？v1重新做一下探究电磁感应现象的实验，会发现当磁铁插入线圈的快慢不相同时，灵敏电流计指针偏角_，插入速度越快，指针偏角_，说明感应电流_v2实验证明，电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的_成正比v3电动机转动时，线圈中也会
2、产生感应电动势，这个感应电动势总要_电源电动势的作用，我们把这个电动势称为_电动势v答案：1.不相同；越大；越大2.磁通量的变化率v3削弱；反自主学习自主学习v(1)感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势v(2)感应电动势与感应电流：感应电动势是形成感应电流的必要条件，有感应电动势不一定存在感应电流(要看电路是否闭合)，有感应电流一定存在感应电动势.探究热点探究热点1 感应电动势感应电动势v(1)表述：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比探究热点探究热点2 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律v注意：产生感应电动势的那部分导体相当于电源，感应电动势即该电
3、源的电动势物理量单位物理意义磁通量Wb表示某时刻或某位置时穿过某一面积的磁感线条数的多少磁通量的变化量Wb表示在某一过程中穿过某一面积磁通量变化的多少磁通量的变化率Wb/s表示穿过某一面积的磁通量变化的快慢v特别提醒：v穿过一个平面的磁通量大，磁通量的变化量不一定大，磁通量的变化率也不一定大；穿过一个平面的磁通量的变化量大，磁通量不一定大，磁通量的变化率也不一定大；穿过一个平面的磁通量的变化率大，磁通量和磁通量的变化量都不一定大.v(2010南京六中期中)下列几种说法中正确的是()vA线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大vB线圈中磁通量越大，产生的感应电动势一定越大vC线圈放在
4、磁场越强的位置，产生的感应电动势一定越大vD线圈中磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势越大v答案：D集体讨论集体讨论1v解析：感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，磁通量的变化率是表征磁通量变化快慢的物理量，磁通量变化越快，磁通量变化率越大，感应电动势越大，D选项对；感应电动势大小与磁通量变化的大小、磁通量的大小及线圈所在处的磁场强弱均无直接关系，ABC选项错.v(1)公式EBLvsinv(2)说明：B为匀强磁场的磁感应强度的大小若非匀强磁场，但是导线上各点所在处的B均相同时，该公式也可使用vL是导线的有效切割长度vv是导线上各点的运动速度v为v与B间的夹角v特殊情况，90(B与v垂直)时
5、，公式简化为EBLv.探究热点探究热点3 导体切割磁感线时的感应电动势导体切割磁感线时的感应电动势v特别提醒：v若磁场本身在变化的同时，电路中还有一部分导体切割磁感线运动，则上述两种情况都同时存在，应分别分析，总电动势等于感生电动势和动生电动势的和或差.v在赤道正上方，有一导体棒东西放置，放手后让其自由下落，下列说法正确的是()vA东端电势高B西端电势高vC中点电势高 D各点电势一样v答案：Av解析：地磁场的磁感线由南向北，放手后导体棒做自由落体运动，据右手定则知，东端为感应电动势的正极，东端电势高.集体讨论集体讨论2v发电机是把机械能转化为电能的装置，而电动机是把电能转化为机械能的装置，例如
6、初中学过的直流电动机v由于电动机转动时，线圈要切割磁感线，也会产生感应电动势，这个电动势总是要削弱电源电动势的作用，我们把这个电动势称为反电动势探究热点探究热点4 反电动势反电动势题型题型1v解析：磁通量的变化是由于面积变化引起的，关键是算出面积变化，再由BS，算出磁通量变化量v点评：计算通常有以下几种方法：v方法一：磁通量的变化是由面积变化引起的，BS.v方法二：磁通量的变化是由磁场变化引起的：BS.v方法三：磁通量的变化是由于面积和磁感应强度间的角度变化引起的，根据定义求：末初v(2010绵阳南山中学高二期中)在如图甲所示的电路中，螺线管匝数n1500匝，横截面积S20 cm2.螺线管导线
7、电阻r1.0，R14.0，R25.0，C30F.在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化，则电容器上极板带_电，电容器的带电量为_C.变式变式1v答案：负，1.8105v解析：因磁场在增强，由楞次定律可推知电容器上极板带负电，由法拉第电磁感应定律得：v 如图，金属三角形导轨COD上放有一根金属棒MN，拉动MN，使它以速度v向右匀速平动若导轨和金属棒都是粗细相同的均匀导体，电阻率相同，则在MN运动过程中闭合电路的()vA感应电动势保持不变vB感应电流逐渐增大vC感应电动势逐渐增大vD感应电流保持不变题型题型2v解析：设MN从O点开始运动，则vONvt，MNvttan.答
8、案：答案：CDv一根导体棒ab在水平方向的匀强磁场中自由下落，并始终保持水平方向且与磁场方向垂直如图所示，则有()vAUab0vBUaUb，Uab保持不变vCUaUb，Uab越来越大vDUaUa，由UabEBlv及棒自由下落时v越来越大，可知Uab越来越大，D项正确.v 把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成一半径为a的圆环，水平固定在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，如下图所示，一长度为2a，电阻等于R，粗细均匀的金属棒MN放在圆环上，它与圆环始终保持良好的电接触，当金属棒以恒定速度v向右移动经过环心O时，求：题型题型3v(1)棒两端的电压UMN.v(2)在圆环和金属棒上消耗的总热功率v解析：
9、(1)把切割磁感线的金属棒看成一个具有内阻为R，电动势为E的电源，两个半圆环看成两个并联电阻，画出等效电路如图所示v等效电源电动势为EBlv2Bavv点评：此类问题与直流电路相联系，解这类问题时应该画出等效电路图，把电磁感应转化为电路问题，再根据直流电路知识进行求解v如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，设导体棒Oa可以以点O为中心转动，而另一端a刚好搭在光滑的半圆形金属导轨上，Oa长为l且以角速度匀速转动，在Ob间接入一阻值为R的电阻，不计其他电阻试求v(1)Oa中产生的感应电动势；v(2)流过R上的电流；v(3)所需外力的功率变式变式3v 有一种高速磁悬浮列车的设计方案是在每节车厢底部安
10、装磁铁(磁场方向向下)，并在两条铁轨之间平放一系列线圈请探究：v(1)当列车运行时，通过线圈的磁通量会不会发生变化？v(2)列车的速度越快，通过线圈的磁通量变化越快吗？题型题型4v(3)为了测量列车通过某一位置的速度，有人在磁悬浮列车所经过的位置安装了电流测量记录仪(测量记录仪未画出)如图所示，记录仪把线圈中产生的电流记录下来假设磁铁的磁感应强度在线圈中为B.线圈的匝数为n，磁体宽度与线圈宽度相同，且都很小为l，线圈总电阻为R(包括引线电阻)，你能否根据记录仪显示的电流I，求出列车所经过位置的速度？v解析：(1)当列车运行时，通过线圈的磁通量会发生变化v(2)列车速度越快，通过线圈的磁通量变化
11、越快v(3)能v由于受地球信风带和盛西风带的影响，在海洋中形成一种河流称为海流海流中蕴藏着巨大的动力资源据统计，世界大洋中所有海流的发电能力达109kW.早在19世纪，法拉第就曾设想，利用磁场使海流发电因为海水中含有大量的带电离子，这些离子随海流做定向运动，如果有足够的磁场能使这些带电离子向相反方向偏转，便有可能发出电来目前，日本的一些科学家将计划利用海流建造一座容量为1500kW的磁流体发电机如图所示为一磁流体发电机的原理示意图，上、下两块金属板MN水平变式变式4v放置浸没在海水里，金属板面积均为S1103m2，板间相距d100m，海水的电阻率2.5m，在金属板之间加一匀强磁场，磁感应强度B0.1T，方向由南向北，海水从东向西以速度v5m/s流过两金属板之间，将在两板之间形成电势差求：v(1)由金属板和海水流动所构成的电源的电动势E及其内电阻r各为多少？v(2)若用此发电装置给一电阻为20的航标灯供电，则在8h内航标灯所消耗的电能为多少？