第二节 电磁感应定律的建立
1.了解科学探究实验规律的思想与方法． 2.了解磁通量的变化率、磁通量的变化量以及磁通量的区别．?3．理解法拉第电磁感应定律．
一、探究感应电动势大小与磁通量变化的关系
1．实验与探究
(1)科学探究的七要素：①提出问题 ②猜想或假设 ③制定计划与设计实验 ④进行实验与收集证据 ⑤分析与论证 ⑥评估 ⑦交流与合作
(2)实验方法：
变量控制法：探索中先固定其中的一个或几个物理量，观察另一个物理量变化时，对所研究的物理量的影响．
图2－2－1
(3)实验现象与分析
①由课本实验(1)可看出，当螺线管中的磁通量变化所用时间相同时，磁通量变化越大，感应电流就越大，表明感应电动势越大．
②由课本实验(2)可看出，当螺线管中的磁通量变化相同时，磁通量变化所用时间越短，感应电流就越大，表明感应电动势越大．
(4)结论：感应电动势的大小与磁通量变化的快慢有关，磁通量变化越快，感应电动势就越大，反之，感应电动势就越小．
2．磁通量的变化率：磁通量的变化量跟所需时间的比值.用来描述磁通量变化的快慢．
1．描述磁通量变化快慢可用哪些方法？
提示：可以比较相同磁通量变化量所用时间，也可以比较相同时间内磁通量变化大小．在相同的时间内磁通量的变化越大，磁通量的变化越快；如果有相同的磁通量变化，时间越短，磁通量的变化越快．
二、法拉第电磁感应定律
1．内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这个电路的磁通量的变化率成正比．
2．理解
(1)感应电动势的大小与磁通量的大小情况无关，与磁通量变化量的大小无关，只取决于磁通量变化的快慢．
(2)感应电动势大小和线圈的匝数有关，匝数越多，感应电动势越大．
2．产生感应电动势与产生感应电流的条件是否相同？
提示：导体在磁场里做切割磁感线的运动时，导体内就产生感应电动势；穿过线圈的磁通量发生变化时，线圈里就产生感应电动势．如果导体是闭合电路的一部分，或者线圈是闭合的，就产生感应电流．从本质上讲，上述两种说法是一致的，但产生感应电动势与产生感应电流的条件是不同的，不论电路是否闭合都有可能产生感应电动势，而电路只有闭合时，才有可能产生感应电流．
一、区别磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ、磁通量的变化率
物理量 单位 物理意义
磁通量Φ 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ΔΦ 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
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．
二、闭合电路的部分导体切割磁感线时的感应电动势
闭合电路的部分导体做切割磁感线运动，是由于面积S的变化而引起的磁通量的变化，产生的感应电动势仍符合法拉第电磁感应定律．当闭合电路的部分导体垂直切割磁感线时，产生的感应电动势可通过法拉第电磁感应定律推导出E＝Blv的表达式，其中l是导体
的长度，v是导体垂直切割磁感线的速度，B是匀强磁场的磁感应强度．
即时应用?合实际 (即时突破，小试牛刀)
(单选)一矩形线圈在匀强磁场中向右做加速运动，如图2－2－2所示，下列说法正确的是( )
图2－2－2
A．线圈中无感应电流，有感应电动势
B．线圈中有感应电流，也有感应电动势
C．线圈中无感应电流，无感应电动势
D．无法确定
解析：选C.闭合回路中没有磁通量发生变化，故既无感应电动势也无感应电流产生，故选C.
eq \a\vs4\al() 法拉第电磁感应定律的理解
(单选)关于电路中感应电动势的大小，下列说法正确的是( )
A．穿过电路的磁通量越大，感应电动势就越大
B．电路中磁通量的改变量越大，感应电动势就越大
C．电路中磁通量改变越快，感应电动势就越大
D．若电路中某时刻磁通量为零，则该时刻感应电流一定为零
[解析] 据法拉第电磁感应定律，感应电动势正比于磁通量变化率，C项中磁通量变化越快，则磁通量的变化率越大，故C选项正确，A、B选项错误，某时刻的磁通量为零，但该时刻磁通量的变化率不一定为零，所以感应电流也就不一定为零，D选项错误，故选C.
[答案] C
eq \a\vs4\al()
感应电动势和磁通量的变化率成正比，不能与磁通量、磁通量的改变量混为一谈，磁通量为零时，其变化率不一定为零．
eq \a\vs4\al() 电磁感应综合问题的分析
(单选)如图2－2－3所示，用力将矩形线圈abcd匀速拉出有界的匀强磁场，下列说法正确的是( )
图2－2－3
A．速度越大，线框中的电流越大
B．速度越小，线框中的电流越大
C．无论速度大小如何，产生的电流相同
D．无法确定
[思路点拨] 感应电流的大小由线圈的电阻和产生的感应电动势共同决定．
[解析] 在线圈中的电阻一定的情况下，产生感应电流的大小和感应电动势的大小成正比，线圈运动的速度越大，穿过线圈的磁通量的变化就越快，产生的感应电动势越大．
[答案] A
(单选)超导研究是当今高科技的热点之一，对超导材料的研制与开发是一项重大的科研课题．当一块磁体靠近超导体时，超导体中将产生强大的电流，其主要原因是( )
A．超导体的电阻为零
B．超导体的电阻很大
C．穿过超导体的磁通量很大
D．穿过超导体的磁通量很小
答案：A
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5电磁感应定律的建立
1．(单选)在电磁感应现象中，下列说法正确的是( )
A．穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势也一定为零
B．穿过线圈的磁通量均匀变化时，感应电动势也均匀变化
C．穿过线圈的磁通量越大，产生的感应电动势也越大
D．穿过线圈的磁通量变化越快，产生的感应电动势越大
答案：D
2．(单选)将一磁铁缓慢或迅速地插到闭合线圈中的同一位置，比较两次插入中，不发生变化的物理量是( )
A．磁通量的变化率 B．磁通量的变化量
C．感应电动势的大小 D．流过导体的电流
答案：B
3．(双选)根据法拉第电磁感应定律的数学表达式，电动势的单位V可以表示为( )
A．T/s B．Wb/s
C．T·m2/s D．Wb·m2/s
解析：选BC.由E＝＝知B、C正确．
4．(双选)如图2－2－4所示，让线圈由位置1通过一个匀强磁场的区域运动到位置2，下列说法中正确的是( )
图2－2－4
A．在线圈进入匀强磁场区域的过程中，线圈中有感应电流，而且进入时的速度越大，感应电流越大
B．整个线圈在匀强磁场中匀速运动时，线圈中有感应电流，而且电流是恒定的
C．整个线圈在匀强磁场中加速运动时，线圈中有感应电流，而且电流越来越大
D．在线圈穿出匀强磁场区域的过程中，线圈中有感应电流，而且穿出时的速度越大，感应电流越大
解析：选AD.线圈在进入和穿出磁场中，线圈中有感应电流，且运动速度越大，磁通量变化越快，产生的感应电流越大．当线圈全部进入磁场后，不管线圈做什么运动，穿过线圈的磁通量始终不变，没有感应电流．
5．无论电路是否闭合，只要穿过电路的________发生变化，电路中就一定有________，若电路是闭合的，就有________．产生感应电动势的那部分导体就相当于一个________．
解析：在闭合电路中，磁通量的变化产生感应电流，一定存在感应电动势，形成了提供电能的电源．
答案：磁通量 感应电动势 感应电流 电源
[课时作业]
一、单项选择题
1．处在磁场中的一闭合线圈，若没有产生感应电流，则可以判定( )
A．线圈没有在磁场中运动
B．线圈没有做切割磁感线运动
C．磁场没有发生变化
D．穿过线圈的磁通量没有发生变化
解析：选D.要产生电磁感应现象，磁通量必须发生变化，D正确．
2．决定闭合电路中感应电动势大小的因素是( )
A．磁通量 B．磁感应强度
C．磁通量的变化率 D．磁通量的变化量
解析：选C.由E＝知感应电动势的大小取决于，即磁通量的变化率．
3．法拉第电磁感应定律可以这样表达：闭合电路中感应电动势的大小( )
A．跟穿过这一闭合电路的磁通量成正比
B．跟穿过这一闭合电路的磁感应强度成正比
C．跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化率成正比
D．跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化量成正比
解析：选C.由法拉第电磁感应定律，感应电动势与磁通量的变化率成正比，与磁通量的变化量、磁通量、磁感应强度的大小没有关系．所以只有C对．
4．如图2－2－5所示，将条形磁铁从相同的高度分别以速度v和2v插入线圈，电流表指针偏转角度较大的是( )
图2－2－5
A．以速度v插入
B．以速度2v插入
C．一样大
D．无法确定
解析：选B.磁铁从相同的高度插入、速度越大、磁通量的变化越快，产生的感应电动势越大，电流表的偏转角就越大．
5．穿过一个单匝闭合线圈的磁通量始终均匀地增加，则( )
A．线圈中的感应电动势均匀地增加
B．线圈中的感应电动势均匀地减少
C．线圈中的感应电动势不变
D．线圈中没有感应电动势
解析：选C.磁通量均匀地增加，说明磁通量是变化的，线圈中一定有感应电动势，且磁通量在相同的时间内变化相同，即磁通量的变化率为一常数．由法拉第电磁感应定律可知，产生的感应电动势大小不变．
6．一个闭合电路产生的感应电动势较大，是因为穿过这个闭合电路的( )
A．磁感应强度大 B．磁通量较大
C．磁通量的变化量较大 D．磁通量的变化较快
解析：选D.由法拉第电磁感应定律，感应电动势与磁通量的变化率(磁通量变化快慢)成正比，与磁通量的变化量、磁通量、磁感应强度无关．
7．如图2－2－6所示，电流表与螺线管组成闭合电路．以下关于电流表指针偏转情况的叙述中正确的是( )
图2－2－6
A．磁铁快速插入螺线管时比慢速插入螺线管时电流表指针偏转大
B．磁铁快速插入螺线管和慢速插入螺线管，磁通量变化相同，故电流表指针偏转相同
C．磁铁放在螺线管中不动时螺线管中的磁通量最大，所以电流表指针偏转最大
D．将磁铁从螺线管中拉出时，磁通量减小，所以电流表指针偏转一定减小
解析：选A.电流表的指针的偏转角度是由螺线管产生的感应电动势的大小决定，而感应电动势的大小决定于磁通量的变化率，所以A正确．
二、双项选择题
8．当线圈中的磁通量发生变化时，则( )
A．线圈中一定有感应电流
B．线圈中一定有感应电动势
C．感应电动势的大小与线圈的电阻无关
D．磁通量变化越大，产生的感应电动势越大
答案：BC
9．如图2－2－7是验证楞次定律实验的示意图，竖直放置的线圈固定不动，将磁铁从线圈上方插入或拔出，线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流．各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况，其中表示正确的是( )
图2－2－7
解析：选CD.根据楞次定律可确定感应电流的方向：对C选项，当磁铁向下运动时：(1)闭合线圈原磁场的方向——向上；(2)穿过闭合线圈的磁通量的变化——增加；(3)感应电流产生的磁场方向——向下；
(4)利用安培定则判断感应电流的方向——与图中箭头方向相同．线圈的上端为S极，磁铁与线圈相互排斥．综合以上分析知，选项C、D正确．
10．在图2－2－8中，放在只有右边有边界的匀强磁场内的矩形线圈，其转动轴OO′恰好在磁场边界上．若要线圈中产生感应电流，下列方法中可行的是( )
图2－2－8
A．线圈绕OO′轴转动
B．线圈绕ab边转动
C．线圈绕ac边转动但不让bd边进入磁场
D．线圈向上平移
解析：选AB.在线圈绕OO′轴转动和线圈绕ab边转动时，穿过线圈的磁通量都发生变化，从而产生感应电流，所以A、B都正确．线圈绕ac边转动但不让bd边进入磁场，穿过线圈的磁通量不发生变化，线圈向上平移，磁通量也不变化，所以，C、D错．
三、非选择题
11．实验中换用匝数不同的线圈，在其他条件不变的情况下，实验现象是否相同？
答案：不同．如果换用匝数更多的线圈，发现电流表的指针的偏角更大，这说明产生的感应电动势的大小和线圈的匝数有关．
12．在如图2－2－9所示的实验中，将A线圈插入B线圈不动，将开关断开和移动滑动变阻器的阻值相比，电流表的指针摆角更大，也就是产生了更大的感应电流，试分析其原因．
图2－2－9
答案：将开关断开与移动滑动变阻器的阻值相比，线圈A中的电流变化更快，线圈A中的电流产生的磁场变化也更快，根据法拉第电磁感应定律，B线圈中将会产生更大的感应电动势，与B线圈构成回路的电流表将有更大的感应电流．
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第二章 电磁感应与电磁场
第二节 电磁感应定律的建立
第二章 电磁感应与电磁场
猜想或假设
分析与论证
越大
大
越大
大
快慢
越小
磁通量的变化率
快慢
越大
新知初探,自学导引
梳理知识·夯实基础
要点突破·思维启动
突破疑难·讲练提升
典题示例·讲练互动
以例说法·触类旁通
