【高中物理】法拉第电磁感应定律课件高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册.pptx

2.22.2法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律迈克尔迈克尔迈克尔迈克尔法拉第法拉第法拉第法拉第(Michael Faraday(Michael Faraday(Michael Faraday(Michael Faraday，1791179117911791年年年年9 9 9 9月月月月22222222日日日日1867186718671867年年年年8 8 8 8月月月月25252525日日日日)，英国物，英国物，英国物，英国物理学家、化学家，也是著名的自学成才的理学家、化学家，也是著名的自学成才的理学家、化学家，也是著名的自学成才的理学家、化学家，也是著名的自学成才的科学家，出生于萨里郡纽因顿一个贫苦铁科学家，出生于萨里郡纽因顿一个贫苦铁科学家，出生于萨里郡纽因顿一个贫苦铁科学家，出生于萨里郡纽因顿一个贫苦铁匠家庭，仅上过小学。匠家庭，仅上过小学。匠家庭，仅上过小学。匠家庭，仅上过小学。1831183118311831年，他作出了年，他作出了年，他作出了年，他作出了关于电力场的关键性突破，永远改变了人关于电力场的关键性突破，永远改变了人关于电力场的关键性突破，永远改变了人关于电力场的关键性突破，永远改变了人类文明。类文明。类文明。类文明。1831183118311831年年年年10101010月月月月28282828日法拉第发明了圆日法拉第发明了圆日法拉第发明了圆日法拉第发明了圆盘发电机，是人类创造出的第一个发电机。盘发电机，是人类创造出的第一个发电机。盘发电机，是人类创造出的第一个发电机。盘发电机，是人类创造出的第一个发电机。由于他在电磁学方面做出了伟大贡献，被由于他在电磁学方面做出了伟大贡献，被由于他在电磁学方面做出了伟大贡献，被由于他在电磁学方面做出了伟大贡献，被称为称为称为称为 电学之父电学之父电学之父电学之父 和和和和 交流电之父交流电之父交流电之父交流电之父 。感应电流感应电流条件条件条件条件闭闭合合回回路路磁磁通通量量发发生生变变化化方向方向方向方向楞次定律楞次定律右手定则右手定则阻碍阻碍大小大小大小大小感应电动势感应电动势NSG+-一一、感应电动势、感应电动势1.1.定义：在电磁感应现象中产生的电动势叫做定义：在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势感应电动势。2.2.产生条件：产生条件：无论电路是否闭合无论电路是否闭合，只要穿过电路的磁通，只要穿过电路的磁通量量发生改变或导体切割磁感线，就会产生感应电动势。发生改变或导体切割磁感线，就会产生感应电动势。3.3.方向：方向：v+-ab感应电流在内部由低电势感应电流在内部由低电势流向高电势；流向高电势；一一、感应电动势、感应电动势4.4.大小：大小：G_+将条形磁铁从同一高度，插入线圈将条形磁铁从同一高度，插入线圈中，分别中，分别快插入快插入和和慢插入慢插入。感应电动势的大小可能与感应电动势的大小可能与磁通量变磁通量变化的快慢化的快慢有关，磁通量变化得快，有关，磁通量变化得快，感应电动势就大。感应电动势就大。磁通量的变化快慢用磁通量的变化快慢用磁通量的变化磁通量的变化率率来描述，即可表示为来描述，即可表示为SN二、电磁感应定律二、电磁感应定律1 1、内容：闭合电路中感应电动势的大小，、内容：闭合电路中感应电动势的大小，与与穿过穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。这一电路的磁通量的变化率成正比。二、电磁感应定律二、电磁感应定律4.18454.18454.18454.1845年年年年纽曼纽曼纽曼纽曼基于实验从理论上导出了面积一定时基于实验从理论上导出了面积一定时基于实验从理论上导出了面积一定时基于实验从理论上导出了面积一定时定量表达式定量表达式定量表达式定量表达式；5.18465.18465.18465.1846年年年年韦伯韦伯韦伯韦伯也从理论上导出了磁感应强度一定时也从理论上导出了磁感应强度一定时也从理论上导出了磁感应强度一定时也从理论上导出了磁感应强度一定时定量表达式定量表达式定量表达式定量表达式；6.18506.18506.18506.1850年年年年法拉第法拉第法拉第法拉第通过实验验证了表达式的正确性通过实验验证了表达式的正确性通过实验验证了表达式的正确性通过实验验证了表达式的正确性。1.18201.18201.18201.1820年年年年奥斯特奥斯特奥斯特奥斯特发现发现发现发现电流磁效应电流磁效应电流磁效应电流磁效应；2.18212.18212.18212.1821年年年年-1831-1831-1831-1831年年年年法拉第法拉第法拉第法拉第通过大量的实验发现通过大量的实验发现通过大量的实验发现通过大量的实验发现电磁感应现象电磁感应现象电磁感应现象电磁感应现象，由，由，由，由于其数学计算能力较弱，只是定性地用文字表述电磁感应现象于其数学计算能力较弱，只是定性地用文字表述电磁感应现象于其数学计算能力较弱，只是定性地用文字表述电磁感应现象于其数学计算能力较弱，只是定性地用文字表述电磁感应现象；3.18333.18333.18333.1833年年年年楞次楞次楞次楞次提出判断感应电流方向的法则提出判断感应电流方向的法则提出判断感应电流方向的法则提出判断感应电流方向的法则楞次定律楞次定律楞次定律楞次定律；二、电磁感应定律二、电磁感应定律2 2、数学表达式：数学表达式：(K(K比例常量比例常量)在国际单位制中，在国际单位制中，E E单位是单位是伏特伏特(V)(V)、单位是单位是韦伯韦伯(Wb)(Wb)、时间单位是、时间单位是秒秒(s)(s)，这时，这时K=1K=1。若有若有n n匝线圈，则相当于有匝线圈，则相当于有n n个电源串联，总电个电源串联，总电动势为：动势为：(n(n线圈匝数线圈匝数)注意：公式中注意：公式中取取绝对值绝对值，不涉及正负。，不涉及正负。二、电磁感应定律二、电磁感应定律3.3.理解理解:、/t/t的意义的意义磁通量磁通量物理意义物理意义与电磁感应关系与电磁感应关系磁通量变磁通量变化量化量磁通量变化率磁通量变化率磁通量变化率磁通量变化率/t/t穿过回路的磁感穿过回路的磁感穿过回路的磁感穿过回路的磁感线的线的线的线的条数条数条数条数多少多少多少多少无直接关系无直接关系穿过回路的磁通穿过回路的磁通穿过回路的磁通穿过回路的磁通量量量量变化了多少变化了多少变化了多少变化了多少产生感应电产生感应电动势的条件动势的条件穿过回路的磁通穿过回路的磁通穿过回路的磁通穿过回路的磁通量量量量变化的快慢变化的快慢变化的快慢变化的快慢决定感应电决定感应电动势的大小动势的大小三、导体切割磁感线时的感应电动势三、导体切割磁感线时的感应电动势vL根据法拉第电磁感应定律：根据法拉第电磁感应定律：三、导体切割磁感线时的感应电动势三、导体切割磁感线时的感应电动势1 1、数学表达式：数学表达式：2 2、理解：理解：(1)(1)公式中的三个物理量公式中的三个物理量两两垂直两两垂直；对切割有贡献对切割有贡献对切割对切割无无贡献贡献三、导体切割磁感线时的感应电动势三、导体切割磁感线时的感应电动势2 2、理解：理解：(2)(2)公式中的公式中的L L指导体切割磁感线的指导体切割磁感线的有效长度有效长度；L L为为有效长度有效长度-导导线在垂直速度方向线在垂直速度方向上的上的投影长度投影长度。三、导体切割磁感线时的感应电动势三、导体切割磁感线时的感应电动势2 2、理解：理解：(3)(3)公式通常用来求导体运动速度为公式通常用来求导体运动速度为v v时的时的瞬时电瞬时电动势动势，若，若v v为平均速度，则为平均速度，则E E为为平均电动势平均电动势；例：如图所示，光滑固定导体轨例：如图所示，光滑固定导体轨M、N水平放置，两根水平放置，两根导体棒导体棒P、Q平行放于导轨上，形成一个闭合路，当一条平行放于导轨上，形成一个闭合路，当一条形磁铁从高处下落接近回路时（形磁铁从高处下落接近回路时（）A.P，Q将互相靠拢将互相靠拢 B.P，Q相互相远离相互相远离 C.磁铁的加速度仍为磁铁的加速度仍为g D.磁铁的加速度一定大于磁铁的加速度一定大于gA A例：两光滑平行金属导轨位于水平面内，匀强磁场与导轨例：两光滑平行金属导轨位于水平面内，匀强磁场与导轨所在平面垂直，两根金属杆甲和乙可在导轨上无摩擦地滑所在平面垂直，两根金属杆甲和乙可在导轨上无摩擦地滑动。起初两根杆都静止，现突然给甲一初速度动。起初两根杆都静止，现突然给甲一初速度V使其开始运使其开始运动，回路中的电阻不可忽略，那么在以后的运动中，下列动，回路中的电阻不可忽略，那么在以后的运动中，下列说法正确的是（说法正确的是（）A.甲克服安培力做的功等于系统产生的焦耳热甲克服安培力做的功等于系统产生的焦耳热B.甲动能的减少量等于系统产生的焦甲动能的减少量等于系统产生的焦耳热耳热C.甲机械能的减少量等于乙获得的甲机械能的减少量等于乙获得的动能与系统产生的焦耳热之和动能与系统产生的焦耳热之和D.最终两根金属杆都会停止运动最终两根金属杆都会停止运动C CACDACD例：两平行导轨间距为例：两平行导轨间距为L，倾斜部分和水平部分长度均为，倾斜部分和水平部分长度均为L，倾斜部分与水平面的夹角为，倾斜部分与水平面的夹角为37，cd间接电阻间接电阻R，导轨电，导轨电阻不计。质量为阻不计。质量为m的金属细杆的金属细杆ab静止在倾斜导轨底端，与静止在倾斜导轨底端，与导轨接触良好，电阻为导轨接触良好，电阻为r。整个装置处在竖直向上的匀强磁。整个装置处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化关系为场中，磁感应强度随时间变化关系为B=BB=B0 0+kt(k+kt(k0)0)，在杆，在杆运动前，以下说法正确的是（运动前，以下说法正确的是（）B B流过导体棒的电流方向为由流过导体棒的电流方向为由b b到到a aD D细杆受到的摩擦力一直减小细杆受到的摩擦力一直减小BC BC