知识讲解 法拉第电磁感应定律 提高

1 法拉第电磁感应定律 【学习目标】 1．通过实验过程理解法拉第电磁感应定律，理解磁通量的变化率 ，并能熟练地计 算；能够熟练地计算平均感应电动势（ ）和瞬时感应电动势（ ）， 切割情形）。 　　2．了解感生电动势和动生电动势产生机理。 　 3．熟练地解决一些电磁感应的实际问题。 　　4．理解并运用科学探究的方法。 【要点梳理】 要点一、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，产生感应电动势的那部分导体相当于 电源。 要点诠释： （1）感应电动势的存在与电路是否闭合无关。 （2）感应电动势是形成感应电流的必要条件。有感应电动势（电源），不一定有感应电 流（要看电路是否闭合），有感应电流一定存在感应电动势。 要点二、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，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。 2．公式： 。 式中 为线圈匝数， 是磁通量的变化率，注意它和磁通量 以及磁通量的变化量 的区别。 式中电动势的单位是伏（ ）、磁通量的单位是韦伯（ ），时间的单位是秒（ ）。 要点诠释： （1）感应电动势 的大小决定于穿过电路的磁通量的变化率 ，而与 的大 小、 的大小没有必然的联系，和电路的电阻 无关；感应电流的大小和 及 回路总电阻 有关。 （2）磁通量的变化率 是 图象上某点切线的斜率。 （3）公式 中， 为比例常数，当 、 、 均取国际单位时， ， 所以有 。 t ϕ∆ ∆ E n t ϕ∆= ∆ sinE BLv α= ФE n t ∆= ∆ n Ф t ∆ ∆ Ф 2 1Ф Ф Ф∆ = − V Wb s E Ф t ∆ ∆ Ф Ф∆ R E R Ф t ∆ ∆ Ф t− ФE k t ∆= ⋅ ∆ k E Ф∆ t∆ 1k = ФE t ∆= ∆2 若线圈有 匝，则相当于 个相同的电动势 串联，所以整个线圈中电动势为 。 （4）磁通量发生变化有三种方式：一是 仅由 的变化引起， ， ；二是 仅由 的变化引起， ， ；三是磁感应强 度 和线圈面积 均不变，而线圈绕过线圈平面内的某一轴转动，此时 。 要点三、导体做切割磁感线运动时的感应电动势的表达式： 应用公式 时应注意： （1）当 或 时， ，即导体运动的方向和磁感线平行时，不切割磁感 线，感应电动势为零。当 时， ，即当导体运动的方向跟导体本身垂直又和 磁感线垂直时，感应电动势最大。 （2）如果 是某时刻的瞬时速度，则 也是该时刻的瞬时感应电动势；若 为平均速 度，则 也为平均感应电动势。 （3）若导线是曲折的，则 应是导线的有效切割长度，即导线两端点在 、 所决定 平面的垂线上的长度。如图甲所示的三种情况下感应电动势相同；如图乙所示的半径为 的 圆弧形导体垂直切割磁感线时，感应电动势 。 （4）公式中 和导体本身垂直， 和导体本身垂直， 是 和 的夹角。 要点四、反电动势 当电动机通电转动时，线圈中会产生削弱电源电动势的感应电动势，这个电动势通常称 为反电动势。 要点诠释： （1）反电动势的作用是阻碍线圈的转动。 （2）反电动势阻碍转动的过程，是电路中电能向其他形式的能转化的过程。 （3）如果电动机工作时由于机械阻力过大而停止转动，这时没有了反电动势，电阻很 小的线圈直接接在电源两端，电流会很大，很容易烧毁电动机。 （4）由于反电动势的存在，使回路中的电流 ，所以在有反电动势工作的电路中， 不能用闭合电路的欧姆定律直接计算电流。 n n Ф t ∆ ∆ ФE n t ∆= ∆ Ф∆ B 2 1| |B B B∆ = − BE nS t ∆= ∆ Ф∆ S 2 1| |S S S∆ = − SE nB t ∆= ∆ B S 2 1| |Ф ФE n t −= ∆ sinE Blv θ= sinE Blv θ= 0θ = ° 180θ = ° 0E = 90θ = ° E Blv= v E v E l v B r 2E blv Brv= ≠ B v θ v B EI R