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高中物理 选修3-2
第3讲 法拉第电磁感应定律
题型1（感应电动势的产生条件）
1、1823年，科拉顿做了这样一个实验，他将一个磁铁插入连有灵敏电流计的螺旋线圈，来观察在线圈中是否有电流产生。在实验时，科拉顿为了排除磁铁移动时对灵敏电流计的影响，他通过很长的导线把连在螺旋线圈上的灵敏电流计放到另一间房里。他想，反正产生的电流应该是“稳定”的（当时科学界都认为利用磁场产生的电流应该是“稳定”的），插入磁铁后，如果有电流，跑到另一间房里观察也来得及。就这样，科拉顿开始了实验，然而，无论他跑得多快，他看到的电流计指针都是指在“0”刻度的位置，科拉顿失败了，以下关于科拉顿实验的说法中正确的是（ D ）
A．螺旋线圈中磁通量没有改变
B．实验中没有感应电流
C．科拉顿的实验装置是错误的
D．科拉顿实验没有观察到感应电流是因为跑到另一间房观察时，电磁感应过程已结束
2．在匀强磁场中，a、b是两条平行金属导轨，而c、d为串有电流表、电压表的两金属棒，如图所示，两棒以相同的速度向右匀速运动，则以下结论正确的是（ D ）
A．电压表有读数，电流表没有读数
B．电压表有读数，电流表也有读数
C．电压表无读数，电流表有读数
D．电压表无读数，电流表也无读数
3．将线圈置于范围足够大、方向竖直向下的匀强磁场B中，各线圈的运动方式如下列图所示，则能够在线圈中产生感应电动势的是（ C ）
A． B． C． D．
4．环形线圈放在均匀磁场中，设在第1秒内磁感线垂直于线圈平面向内，若磁感应强度随时间变化关系如图，那么在第2秒内线圈中感应电流的大小和方向是（ B ）
A．感应电流大小恒定，顺时针方向
B．感应电流大小恒定，逆时针方向
C．感应电流逐渐增大，逆时针方向
D．感应电流逐渐减小，顺时针方向
5．如图所示，4匝矩形线圈abcd，ab＝1m，bc＝0.5m，其总电阻R＝2Ω，线圈绕OO′轴在匀强磁场中匀速转动，磁感应强度B＝1T，角速度ω＝20rad/s，当线圈由图示位置开始转过30°时，线圈中的电流强度为（ B ）
第二节 法拉第电磁感应定律 自感现象
一、法拉第电磁感应定律
1．法拉第电磁感应定律
(1)定律内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的______________成正比。
(2)公式：__________。
2．导体切割磁感线的情形
(1)一般情况：若运动速度v和磁感线方向的夹角为θ，则E＝__________。当运动速度v和磁感线方向垂直时，则E＝______。
(2)导体棒在磁场中转动
导体棒以端点为轴，在匀强磁场中垂直于磁感线方向匀速转动产生感应电动势E＝Blv＝________(平均速度等于中点位置的线速度12lω)。
二、自感和涡流
1．自感现象
当一个线圈中的电流变化时，它产生的变化的磁场不仅在邻近的电路中激发出感应电动势，同样也在它本身激发出感应电动势，这种由于导体本身电流发生变化而产生的电磁感应现象叫自感现象。
2．自感电动势
(1)定义：在________中产生的感应电动势。
(2)表达式________。
(3)自感系数L
①相关因素：与线圈的______、形状、______以及是否有铁芯有关。
②单位：亨利(H,1 mH＝______H,1μH＝______H)。
3．涡流
当线圈中的电流发生变化时，由于电磁感应，附近的任何导体中都会产生________，这种电流像水的旋涡，所以叫涡流。
1．穿过闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图象分别如图甲、乙、丙、丁所示，下列关于回路中产生的感应电动势的论述，正确的是( )
A．图甲回路中产生的感应电动势恒定不变
B．图乙回路中产生的感应电动势一直在变大
C．图丙回路中在0～t0时间内产生的感应电动势大于在t0～2t0时间内产生的感应电动势
D．图丁回路中产生的感应电动势可能恒定不变
2．关于E＝LΔIΔt的说法，正确的是( )
A．自感电动势与电流的变化量成正比
B．自感电动势与自感系数成正比
C．自感电动势与自感系数、电流的变化量无关
第三节 电磁感应中的电路和图象问题
一、电磁感应中的电路问题
在电磁感应中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生________，该导体或回路相当于________。因此，电磁感应问题往往又和电路问题联系在一起。
解决与电路相联系的电磁感应问题的基本方法是：
(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律(右手定则)确定感应电动势的________和________；
(2)画等效电路图；
(3)运用闭合电路欧姆定律、串并联电路的性质、电功率等公式联立求解。
二、电磁感应中的图象问题
电磁感应中常涉及磁感应强度B、磁通量Φ、感应电动势E和感应电流I等随____变化的图线，即B—t图线、Φ—t图线、E—t图线和I—t图线。
对于导体切割磁感线产生的感应电动势和感应电流的情况，有时还常涉及感应电动势E和感应电流I等随______变化的图线，即E—x图线和I—x图线等。
这些图象问题大体上可分为两类：由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象，或由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量。
(1)定性或定量地表示出所研究问题的______关系。
(2)在图象中E、I、B等物理量的方向是通过________来反映。
(3)画图象时要注意横、纵坐标的________或表达。
图象问题中应用的知识：左手定则、安培定则、右手定则、________、________、欧姆定律、牛顿定律、函数图象等知识。
1．(2012·广东汕头模拟)用均匀导线做成的正方形线圈边长为l，正方形的一半放在垂直于纸面向里的匀强磁场中，如图所示，当磁场以ΔBΔt的变化率增强时，则( )
A．线圈中感应电流方向为ACBDA
B．线圈中产生的电动势E＝ΔBΔt·l22
C．线圈中A点电势高于B点电势
D．线圈中A点电势低于B点电势
2．半径为r带缺口的刚性金属圆环在纸面上固定放置，在圆环的缺口两端引出两根导线，分别与两块垂直于纸面固定放置的平行金属板连接，两板间距为d，如图甲所示。有一变化的磁场垂直于纸面，规定垂直纸面向里为正，变化规律如图乙所示。在t＝0时刻平板之间中心有一重力不计，电荷量为q的静止微粒，则以下说法正确的是( )
法拉第电磁感应定律
【三维目标】
1．知识与技能
(1)知道什么叫感应电动势。
(2)知道磁通量的变化率的意义，并能区别、、tVV。
(3)理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。
(4)会推导EBLvsin。
(5)会用/EntVV和解决问题。
2．过程与方法
通过推导到线切割磁感线时的感应电动势公式EBLvsin，掌握运用理论知识探究问题的方法。
3．情感态度与价值观
（1）从不同物理现象中找出感应电动势产生的原因，培养学生对不同事物进行分析，找出共性与个性的辩证唯物主义思想。
（2）了解法拉第探索科学的方法，学习他的执著的科学探究精神。
【重、难点】
重点：法拉第电磁感应定律。
难点：(1) 平均电动势与瞬时电动势区别。
(2) 感应电流与感应电动势的产生条件的区别。
【教学过程】
新课引入
教师活动：如图所示，在螺线管中插入一个条形磁铁，问
①、在条形磁铁向下插入螺线管的过程中,该电路中是否都有电流?为什么?
学生：有，因磁通量有变化
②、有感应电流,是谁充当电源?
学生：螺线管相当于电源。
③、上图中若在电流计处断开，有无感应电流电流，有无感应电动势？
学生：电路断开，肯定无电流，但有电动势。
教师活动：像这样在电磁感应现像产生的电动势叫做感应电动势，产生的电流叫做感应电流，我们发电厂的电压就是感应电动势，产生的电流的就是感应电流。从刚才的问题中我们发现，感应电动势与感应电流的产生条件是不同的，他们的条件分别是什么呢？
学生：产生感应电动势的条件是磁通量发生变化，而要产生感应电流必须同时满足磁通量发生变化和电路闭合这两个条件。
教师活动：在产生感应电动势之后，只要将电路连通就能产生感应电流，所以今天我们就来研究感应电动势。
2.新课教学
探究活动：实验告诉我们，条形磁铁插入或抽出螺线管的速度越快（演示实验），电流计偏转的也就越厉害，产生的感应电动势也就越大；闭合电路部分导体切割磁感线的速度越大，产生的感应电动势也就越大，这些现象都表明感应电动势的大小与磁通量变化的快慢有关。 教师活动：科学家的精确研究表明：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一回路的磁通量的变化率成正比，这就是法拉第电磁感应定律。那什么是磁通量的变化率呢，我们可我已和速度变化率做类比。从t1时刻到t2时刻，速度由v1变为v2，那么这段时间内速度变化率就是2121vvvtttVV
