人教版高二物理选修3-2第四章 4.4 法拉第电磁感应定律（共43张PPT）.pptx

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1、4.4法拉第电磁感应定律,1、知道什么是感应电动势2、理解法拉第电磁感应定律的内容及数学表达式(重点)3、会用和解决问题（重难点）,导课明标,自主合作,用心、静心、认真阅读课本P15-P17的内容，并进行圈点勾画.完成一线课堂填空部分：,独学,8分钟,要求：5分钟自学课本，圈点勾画；3分钟闭合课本，完成一线课堂填空部分,合作,要求：小组核对答案，把解决不了的问题圈画出来,3分钟,我展示！我补充！我纠错！我质疑！,展示质疑,1、定义：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势（E）.,闭合电路中有感应电流，这个电路中就一定有感应电动势.,一、感应电动势,产生感应电动势的那部分导体相当于电源.,点评

2、提升,2、产生条件：只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就产生感应电动势。,3、感应电动势与感应电流：只要磁通量变化,电路中就产生感应电动势;若电路又闭合,电路中就有感应电流.,磁通量变化是电磁感应的根本原因;产生感应电动势是电磁感应现象的本质.,点评提升,观察实验,分析思考:,问题1:在实验中,电流表指针偏转原因是什么?,问题2:电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系?,问题3:在实验中，将条形磁铁从同一高度插入线圈中同一位置，快插入和慢插入有什么相同和不同?,实验探究2:感应电动势,变化,产生E,产生I,问题1：在实验中，电流表指针偏转原因是什么？,总电阻一定时,E越大,I越大,指

3、针偏转越大.,问题2：电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系？,变化的快慢不同,都发生了变化,都产生了E(I),产生的E(I)大小不等,磁通量变化越快，感应电动势越大。,磁通量的变化快慢,越大?,问题3:在实验中，将条形磁铁从同一高度插入线圈中同一位置，快插入和慢插入有什么相同和不同?,磁通量的变化率,实验探究3:感应电动势,精确实验表明：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。这就是法拉第电磁感应定律。,得出,二、法拉第电磁感应定律,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。,1.内容:,注意：公式中取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向另行判

4、断。,2.公式:,n为线圈的匝数,点评提升,问题1：磁通量大,磁通量变化一定大吗?,问题2：磁通量变化大,磁通量的变化率一定大吗?,磁通量的变化率和磁通量、磁通量的变化无直接关系:磁通量大(小,零)，磁通量的变化率不一定大(小,零);磁通量的变化大(小)，磁通量的变化率不一定大(小).,/t是指在时间t内磁通量变化快慢的平均值；t0，/t表示在某瞬时磁通量变化的快慢,点评提升,3、理解:、/t的意义,点评提升,1.磁感应强度B不变,垂直于磁场的回路面积S发生变化,SS2-S1,此时：,2.垂直于磁场的回路面积S不变,磁感应强度B发生变化,BB2-B1,此时：,4、应用:用公式求E的二种常见情况

5、：,（感生电动势）,（动生电动势）,点评提升,有一个50匝的线圈，如果穿过它的磁通量的变化率为0.5Wb/s，求感应电动势。,25V,训练巩固,一个100匝的线圈，在0.5s内穿过它的磁通量从0.01Wb增加到0.09Wb。求线圈中的感应电动势。,16V,训练巩固,一个匝数为100、面积为10cm2的线圈垂直磁场放置,在0.5s内穿过它的磁场从1T增加到9T。求线圈中的感应电动势。,1.6V,训练巩固,回路在时间t内增大的面积为：,S=Lvt,产生的感应电动势为：,穿过回路的磁通量的变化为：,=BS,=BLvt,（V是相对于磁场的速度）,三、导体切割磁感线时的感应电动势,如图所示闭合线框一部分

6、导体ab长l,处于匀强磁场中，磁感应强度是B，ab以速度v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势,点评提升,V1,V2,若导体运动方向跟磁感应强度方向有夹角(导体斜切磁感线),注意：,2、导线的长度L应为有效长度,1、导线运动方向和磁感线平行时,E=0,3、速度v为平均值(瞬时值),E就为平均值(瞬时值),L,v,为v与B夹角,三、导体切割磁感线时的感应电动势,点评提升,匀强磁场,v、B、L两两垂直,三、导体切割磁感线时的感应电动势,点评提升,(1)求出的是平均感应电动势,E和某段时间或某个过程对应；求出的是瞬时感应电动势，E和某个时刻或某个位置对应.,(2)求出的是整个回路的感应电动势；求出的是

7、某部分导体的电动势。回路中感应电动势为零时，回路中某段导体的感应电动势不一定为零。,1、区别：,点评提升,(1)公式中的时间趋近于0时，则E为瞬时感应电动势,(2)公式中v若代表平均速度，则E为平均感应电动势。,2、联系：,公式和公式是统一的.,点评提升,如图，匀强磁场的磁感应强度为B，长为L的金属棒ab在垂直于B的平面内运动，速度v与L成角，求金属棒ab产生的感应电动势。,E=BLVsin,训练巩固,4、穿过一个电阻为1的单匝闭合线圈的磁通量始终是每秒均匀减少2Wb，则（）A、线圈中的感应电动势一定是每秒减少2vB、线圈中的感应电动势一定是2vC、线圈中的感应电流一定是每秒减少2AD、线圈中

8、的感应电流一定是2A,不变！,不变！,BD,总结测评,/10-2Wb,t/s,A,B,D,0,1,2,0.1,单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场。若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示，则：(),A、线圈中0时刻感应电动势最大B、线圈中D时刻感应电动势为零C、线圈中D时刻感应电动势最大D、线圈中0到D时间内平均感应电动势为0.4V,ABD,斜率表示的变化率,总结测评,如图,长为L的铜杆OA以O为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角速度匀速转动,磁场的磁感应强度为B,求杆OA两端的电势差.,例与练7,如图,水平面上有两根相距0.5m的足够长的平行金属导轨MN和PQ,它们的电阻不计

9、,在M和P之间接有R=3.0的定值电阻,导体棒长ab=0.5m,其电阻为r=1.0,与导轨接触良好.整个装置处于方向竖直向下的匀强磁场中,B=0.4T.现使ab以v=10ms的速度向右做匀速运动.(1)ab中的电流多大?ab两点间的电压多大?(2)维持ab做匀速运动的外力多大?(3)ab向右运动1m的过程中,外力做的功是多少?电路中产生的热量是多少?,WF=0.1J,I=0.5A,F=0.1N,Q=0.1J,U=1.5V,总结测评,问题1：在P16图4.4-3中,电源在电动机线圈中产生电流的方向怎样?AB边、CD边受力方向怎样?线圈的运动方向怎样?,直流电动机的原理:通电导线在磁场中受安培力而

10、运动.,问题2：电动机线圈在磁场中转动会产生感应电动势吗?方向怎样?,问题3：感应电动势是加强了电源产生的电流,还是削弱了电源的电流?是有利于线圈转动还是阻碍了线圈的转动?,四、反电动势,1、定义：电动机转动时产生的感应电动势总要削弱电源产生的电流,这个电动势叫反电动势.,2、作用：阻碍线圈的转动.线圈要维持转动,电源就要向电动机提供电能.电能转化为其它形式的能.,问题4：如果电动机因机械阻力过大而停止转动,会发生什么情况?这时应采取什么措施?,四、反电动势,3、应用：电动机停止转动,就没有反电动势,线圈中电流会很大,电动机会烧毁,要立即切断电源,进行检查.,关于电磁感应，下述说法中正确的是(

11、)A、穿过线圈的磁通量越大,感应电动势越大B、穿过线圈的磁通量为零,感应电动势一定为零C、穿过线圈的磁通量的变化越大,感应电动势越大D、穿过线圈的磁通量变化越快,感应电动势越大,D,注意:感应电动势E与、/t的关系,例与练9,如图,一个水平放置的导体框架,宽度L=1.50m,接有电阻R=0.20,设匀强磁场和框架平面垂直,磁感应强度B=0.40T,方向如图.今有一导体棒ab跨放在框架上,并能无摩擦地沿框滑动,框架及导体ab电阻均不计,当ab以v=4.0m/s的速度向右匀速滑动时，试求：(1)导体ab上的感应电动势的大小(2)回路上感应电流的大小,E=BLv=0.80V,例与练10,小结：由于导

12、体运动过程中感应电动势不变，瞬时值等于平均值，所以也可用下式求E.,如果这时跨接在电阻两端有一个电压表，测得的就是外电路上的电压，即,如图,有一匀强磁场B=1.010-3T，在垂直磁场的平面内,有一金属棒AO,绕平行于磁场的O轴顺时针转动,已知棒长L=0.20m，角速度=20rad/s，求：棒产生的感应电动势有多大？,例与练11,小结：也可用,进行计算,因为从OA,各点的线速度是均匀变化的,故取棒中点的速度代表棒的平均速度，由,仍得到上面的结果.,如图，边长为a的正方形闭合线框ABCD在匀强磁场中绕AB边匀速转动，磁感应强度为B，初始时刻线框所在的平面与磁感线垂直，经过t时间转过1200角，求

13、：（1）线框内感应电动势在时间t内的平均值.（2）转过1200角时感应电动势的瞬时值.,3Ba2/(2t),例与练12,如图，将一条形磁铁插入某一闭合线圈，第一次用0.05s，第二次用0.1s。试求：(1)两次线圈中的平均感应电动势之比?(2)两次线圈中电流之比?(3)两次通过线圈电荷量之比?(4)两次在R中产生热量之比?,例与练13,如图，半径为r的金属环绕通过某直径的轴00以角速度作匀速转动,匀强磁场的磁感应强度为B，从金属环面与磁场方向重合时开始计时,则在金属环转过900角的过程中，环中产生的电动势的平均值是多大?,例与练,在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一矩形线框,边长ab=L1,bc

14、=L2线框绕中心轴00以角速度由图示位置逆时针方向转动。求:(1)线圈转过1/4周的过程中的平均感应电动势,例与练,在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一矩形线框,边长ab=L1,bc=L2线框绕中心轴00以角速度由图示位置逆时针方向转动。求:(2)线圈转过1/2周的过程中的平均感应电动势,例与练,在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一个匝数为n的矩形线圈,边长ab=L1,bc=L2线圈绕中心轴OO以角速度由图示位置逆时针方向转动。求:(1)转过1/4周时ab边产生的瞬时感应电动势(2)转过1/2周时ab边产生的瞬时感应电动势,转动1周的过程中ab边产生的感应电动势哪个时刻最大?哪个时刻最小?,思考:,例与练,