2 法拉第电磁感应定律 [学习目标] 1.理解并掌握法拉第电磁感应定律，能够运用法拉第电磁感应定律定量计算感 应电动势的大小.2.能够运用E＝Blv 或E＝Blvsin θ 计算导体切割磁感线时产生的感应电动势. 3.了解动生电动势的概念，知道导线切割磁感线，通过克服安培力做功把其他形式的能转化 为电能． 一、电磁感应定律 1．感应电动势 在电磁感应现象中产生的电动势叫作感应电动势，产生感应电动势的那部分导体相当于电源 产生感应电动势的那部分导体相当于电源 ． 2．法拉第电磁感应定律 (1)内容：闭合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：E＝n，其中n 为线圈的匝数． (3)在国际单位制中，磁通量的单位是韦伯 (Wb) ，感应电动势的单位是伏 (V) ． 二、导线切割磁感线时的感应电动势 1．导线垂直于磁场方向运动，B、l、v B．穿过线圈的磁通量的变化量ΔΦ 增大时，所产生的感应电动势也增大 C．穿过线圈的磁通量Φ 等于0，所产生的感应电动势就一定为0 D．穿过线圈的磁通量的变化率越大，所产生的感应电动势就越大 答案 D 解析 根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，与磁通 量Φ 及磁通量的变化量ΔΦ 没有必然联系．当磁通量Φ 很大时，感应电动势可能很小，甚 至为0；当磁通量Φ 等于0 时，其变化率可

B．自然界只有两种电荷，点电荷和元电荷 C．物体通常呈现电中性，是因为物体内不存在电荷 D．摩擦起电、接触起电、感应起电的带电实质是创造电荷，或电荷消失 2．用实验证实电磁波的存在的著名科学家是 A．麦克斯韦 B．法拉第 C．安培 D．赫兹 3．超级电容器是指介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置，它既具有电容器快速充放电的特性，同 时又具有电池的储能特性。则电容的单位F 用国际单位制基本单位表示为（ ） A．法拉第发现了电流的磁效应，首次揭示了电与磁的联系 B．奥斯特实现了“磁生电”，使人们对电与磁的内在联系的认识更加深入 C．爱因斯坦首提“能量子”概念，是量子力学的奠基人 D．赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论 9．以下说法符合物理学发展史的是：（ ） A．丹麦奥斯特发现了电磁感应现象 B．纽曼、韦伯在对理论和实验资料进行严格分析后，得出法拉第电磁感应定律 C．库仑通过扭秤实验，测定出了万有引力恒量 D．英国法拉第发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系 10．下列各叙述中，正确的是（ ） A．竖直向下射向赤道的带正电宇宙射线受到向东的洛伦兹力作用 B．法拉第最先发现通电导线周围存在磁场 C．伽利略猜想自由落体的运动速度与下落时间成正比，并直接用实验进行了验证 D．用比值法定义的物理概念在物理学中占有相当大的比例，例如电场强度E=

模型19、电磁感应模型 【模型解题】 一、法拉第电磁感应定律的应用 1. 感应电动势大小的决定因素 (1)感应电动势的大小由穿过闭合电路的磁通量的变化率 Δϕ Δt 和线圈的匝数共同决定，而与磁通量ϕ 、磁 通量的变化量Δϕ 的大小没有必然联系. (2)当Δϕ 仅由B 引起时，则 E=n SΔB Δt ;当Δϕ 仅由S 引起时，则 E=n BΔS Δt ;当Δϕ 由B、S 的变化同时 Δt ≠n ΔBΔS Δt 2. 磁通量的变化率 Δϕ Δt ，是图象ϕ -t 上某点切线的斜率。 3. 应用法拉第电磁感应定律解题的一般步骤 (1)分析穿过闭合电路的磁场方向及磁通量的变化情况; (2)利用楞次定律确定感应电流的方向 (3)灵活选择法拉第电磁感应定律的不同表达形式列方程求解. 4. 几点注意 (1)公式 E=n Δϕ Δt 是求解回路某段时间内平均电动势的最佳选择 1、解决图象问题的一-般步骤 (1)明确图象的种类，即是B-t 图象还是ϕ -t 图象，或者是E-t 图象、I-t 图象等; (2)分析电磁感应的具体过程; (3)用右手定则或楞次定律确定方向对应关系; (4)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等规律写出函数关系式; (5)根据函数关系式，进行数学分析，如分析斜率的变化、截距等. (6)画出图象或判断图象. 2.对图象的认识，应注意以下几方面 (1)明确图象所描述的物理意义;

选 择 题 5 分 法拉第电磁感应定律，楞次定律，电路分析，安培力 中 10 选 择 题 5 分 电磁感应、动力学问题、动量守恒定律、能量守恒定律 难 11 实 验 题 6 分 双缝干涉实验测光的波长，游标卡尺的读数 易 12 实 验 8 分 用单摆测重力加速度，螺旋测微器的读数误差分析 中 题 13 计 算 题 12 分 法拉第电磁感应定律，动力学问题、能量守恒定律

服内有编织的金属丝，这样做能起到 静电屏蔽的作用 2．在科学发展史上，很多科学家做出了杰出的贡献。他们在物理学的研究过程中应用 了很多科学的思想方法。下列叙述不正确的是（ ） A．法拉第首先提出用电场线描绘抽象的电场，这是一种形象化的研究方法 B．电场强度的表达式 和电势差的表达式 都是利用比值法得到的定义式 C．库仑得出库仑定律并用扭秤实验最早测出了元电荷e 的数值 D．用 A．发电机 B．电话 C．电磁继电器 D．电磁起重机 12．下列说法正确的是（ ） A．安培通过实验的方法总结出真空中两个静止点电荷的作用力的规律 B．法拉第最早引入“力线”形象描述电场的强弱 C．库仑最早用实验的方法精确测出电子的电量 D．法拉第最先发现利用磁场产生电流的方法 13．对于库仑定律，下列说法正确的是（ ） A．凡计算真空中两个静止点电荷间的相互作用力，就可以使用公式 B． 电导走，避免静电造成的危害，故C 错误； D．在超高压带电作业中，电工所穿的高压工作服内有编织的金属丝，这样做能起到静电 屏蔽的作用，故D 正确。 本题选错误项，故选C。 2．C A．法拉第首先提出用电场线描绘抽象的电场，这是一种形象化的研究方法，选项A 正确； B．电场强度的表达式 和电势差的表达式 都是利用比值法得到的定义式，选 项B 正确； C．库仑得出库仑定律并用扭秤实验测出静电常数，选项C

服内有编织的金属丝，这样做能起到 静电屏蔽的作用 2．在科学发展史上，很多科学家做出了杰出的贡献。他们在物理学的研究过程中应用 了很多科学的思想方法。下列叙述不正确的是（ ） A．法拉第首先提出用电场线描绘抽象的电场，这是一种形象化的研究方法 B．电场强度的表达式 和电势差的表达式 都是利用比值法得到的定义式 C．库仑得出库仑定律并用扭秤实验最早测出了元电荷e 的数值 D．用 A．发电机 B．电话 C．电磁继电器 D．电磁起重机 12．下列说法正确的是（ ） A．安培通过实验的方法总结出真空中两个静止点电荷的作用力的规律 B．法拉第最早引入“力线”形象描述电场的强弱 C．库仑最早用实验的方法精确测出电子的电量 D．法拉第最先发现利用磁场产生电流的方法 13．对于库仑定律，下列说法正确的是（ ） A．凡计算真空中两个静止点电荷间的相互作用力，就可以使用公式 B． 电导走，避免静电造成的危害，故C 错误； D．在超高压带电作业中，电工所穿的高压工作服内有编织的金属丝，这样做能起到静电 屏蔽的作用，故D 正确。 本题选错误项，故选C。 2．C A．法拉第首先提出用电场线描绘抽象的电场，这是一种形象化的研究方法，选项A 正确； B．电场强度的表达式 和电势差的表达式 都是利用比值法得到的定义式，选 项B 正确； C．库仑得出库仑定律并用扭秤实验测出静电常数，选项C

掌握电磁感应现 象中感应电荷量求解的基本思路和方法.3.能综合应用楞次定律和法拉第电磁感应定律解决电 磁感应中的图像问题． 一、电磁感应中的电路问题 处理电磁感应中的电路问题的一般方法 1．明确哪部分电路或导体产生感应电动势，该部分电路或导体就相当于电源，其他部分是 外电路． 2．画等效电路图，分清内、外电路． 3．用法拉第电磁感应定律E＝n 或E＝Blvsin θ 确定感应电动势的大小，用楞次定律或右手 变化的规律如图乙所示．以图中箭头所 示方向为线圈中感应电流i 的正方向，以垂直于线圈所在平面向里为磁感应强度B 的正方向， 则下列图中能正确表示线圈中感应电流i 随时间t 变化规律的是( ) 图5 答案 C 解析 由法拉第电磁感应定律和欧姆定律得：I＝＝＝·，所以线圈中的感应电流取决于磁感 应强度B 的变化率，B－t 图像的斜率为，故在2～3 s 内感应电流的大小是0～1 s 内的2 倍． 再由B－t 图像可知，0～1 的电阻相连接，其他部分电阻不计．在线圈中存在垂直线圈平面 向里的磁场区域，磁感应强度B 随时间t 均匀增加，＝k.则a、b 两点间的电压为( ) 图2 A．nd2k B. C. D. 答案 B 解析 根据法拉第电磁感应定律可得：E＝n＝nS＝nkd2，则a、b 两点间的电压为Uab＝＝， 故选B. 3.如图3 所示，闭合开关K，将条形磁体匀速插入闭合线圈，第一次用时0.2 s，第二次用时 0.4 s，并且两次的起始和终止位置相同，则(

A．恒为 B．从0 均匀变化到 C．恒为－ D．从0 均匀变化到－ 答案 C 解析 由楞次定律可知，在磁感应强度由B1 均匀增大到B2 的过程中，φb>φa，所以φa－ φb<0，由法拉第电磁感应定律可知，线圈两端a、b 之间的电势差φa－φb＝－n＝－n，选项 C 正确． 3.(2019·武汉市华中师范大学第一附属中学高二期末)如图3 所示的电路中，A、B 是两个相 同的灯泡，L 时刻导线框正好处于图示位置．则下面四幅图中能正确表示导线框中感应电流i 随位移x 变 化关系的是( ) 图5 答案 B 解析 根据法拉第电磁感应定律，当位移x 为0～L 时，通过线框的磁通量均匀增加，产生 顺时针方向的感应电流；当位移x 为L～2L 时，右边切割磁感线的长度减小，左边切割磁感 线的长度增大，由法拉第电磁感应定律可判断两个边切割磁感线产生的电流方向相反，所以 合电流逐渐减小，在位移x 为1.5L 时电流 正确． 二、多项选择题(本题共4 小题，每小题4 分，共16 分．在每小题给出的四个选项中，有多 项符合题目要求．全部选对的得4 分，选对但不全的得2 分，有选错的得0 分) 9.如图9 所示是法拉第制作的世界上第一台发电机的模型原理图．把一个半径为r 的铜盘放 在磁感应强度大小为B 的匀强磁场中，使磁感线水平向右垂直穿过铜盘，铜盘安装在水平 的铜轴上．两块铜片C、D 分别与转动轴和铜盘的边缘接触．G

在0～t0时间内，磁感应强度减小，根据楞次定律可知感应电流的方向为顺时针，圆 环所受安培力水平向左；在t0～t1时间内，磁感应强度反向增大，感应电流的方向仍为顺时 针，圆环所受安培力水平向右，所以选项A 错误，B 正确；根据法拉第电磁感应定律得E＝ ＝πr2·＝，由R＝ρ 可得R＝ρ，根据欧姆定律可得I＝＝，所以选项C 正确，D 错误． 5.(2020·潍坊市多校联考)如图5 所示，光滑铜环水平固定，其半径为l，长为l、电阻为r 点的电势比A 点的电势高 B．回路中通过的电流为 C．该定值电阻两端的电压为ωBl2 D．该定值电阻上的热功率为 答案 C 解析 根据右手定则可知，O 点的电势比A 点的电势低，故A 错误；根据法拉第电磁感应 定律可知，铜棒OA 切割磁感线产生的感应电动势为E＝Bl2ω，回路中通过的电流为I＝＝， 故B 错误；该定值电阻两端的电压为U＝I·3r＝ωBl2，故C 正确；该定值电阻上的热功率为 D．定值电阻的阻值为 答案 AC 解析 对金属杆，根据平衡条件，结合安培力公式有mgsin α＝B1IL，解得I＝，选项A 正确； 由楞次定律可知，通过金属杆的电流方向是从b 到a，选项B 错误；由法拉第电磁感应定律 有E＝＝＝kL2，根据闭合电路欧姆定律得I＝，故R＝－r＝－r，选项C 正确，D 错误． 8．(2018·全国卷Ⅰ)如图8 所示，导体轨道OPQS 固定，其中PQS 是半圆弧，Q 为半圆弧的

向反而不改变。 5 影响感应电流大小的因素： （1）线圈匝数。 （2）磁体磁性强弱。 （3）导体切割磁感线运动的速度。 6 能量转化：机械能转化为电能。 （因为运动，所以有电） 7 法拉第发现电磁感应现象，从而发明了发电机。 二、发电机 1 定义：能够把机械能转化为电能的装置。 2 工作原理： 电磁感应。 3 构造： 磁极、线圈、换向器、电刷。 （或转子和定子） 4 交流电和直流电： 一枚邮票，该发现推动了世界上第一台 发电机的发明，发电机运用_______原理而把人类社会带进了电气化时代。 三大发现 电磁效应 电磁感应 磁场对电流作用 实验装置 图 发现者 奥斯特 法拉第 / 方向影响 因素 电流磁场方向 与电流方向有 关 感应电流方向与磁 场方向和导体运动 方向有关 通电导体受力方向与 电流方向和磁场方向 有关 能量转化 / 机械能→电能 电能→机械能 扇的工作原理是_______；小明尝 试将电池反向接到电风扇两端，看到电风扇_______（选填“原方向旋转”“不转动”或“反向旋转”）。 参考答 1、答：法拉第；电磁感应 解析：“磁生电”是指电磁感应现象，是由英国科学家法拉第首先发现的。 发电机的原理就是电磁感应现象，人们大量使用的电就是发电机提供的。 2、答：电磁感应现象；电能转化为机械能 解析：当对着麦克风说话时，声音的振动引