【课件】法拉第电磁感应定律+课件-2022-2023学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册.pptx

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1、2.22.2法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律人教版（2019）高中物理必修第二册1 1、产生产生感应电流的感应电流的条件条件闭合电路闭合电路磁通量磁通量变化变化2 2、楞次定律楞次定律的的内容：内容：感应电流的磁场总要感应电流的磁场总要阻碍阻碍引起感应电流磁通量的变化引起感应电流磁通量的变化.增增反减反减同同、来拒去留来拒去留、增缩减扩增缩减扩温故而知新温故而知新结论：结论：NSG图图中中电路电路中谁充当电源？中谁充当电源？磁通量变化的线圈。磁通量变化的线圈。若图中电路断开，有没有电流若图中电路断开，有没有电流？没有没有从上玩下看，图中线圈电流方向从上玩下看，图中线圈电流方向？逆时针逆时针

2、电路不闭合时，电流为零，电路不闭合时，电流为零，电源电源电动势是否存在？电动势是否存在？电动势的大小？存在存在1、定义：、定义：（2）等效电源：产生）等效电源：产生感应电动势的那部分导体相当于感应电动势的那部分导体相当于电源电源（1）产生条件：产生条件：穿过电路的穿过电路的磁通量发生变化磁通量发生变化，无论电路是否闭合，无论电路是否闭合电流的电流的流出端流出端为正极，电势高为正极，电势高 电流的电流的流入端流入端为负极，电势低为负极，电势低在电磁感应现象中产生的电动势。在电磁感应现象中产生的电动势。（3）感应电动势方向：即搬运正电荷的方向感应电动势方向：即搬运正电荷的方向，和内电路电流方向相同

3、和内电路电流方向相同可用楞次定律判断：可用楞次定律判断：一、感应电动势一、感应电动势螺线管为电源螺线管为电源等效电路等效电路NSG上上图中线圈哪端为正极？图中线圈哪端为正极？哪端为负极？哪端为负极？上端为正极，电势高；上端为正极，电势高；下端为负极，电势低下端为负极，电势低磁通量磁通量变化是电磁感应的根本原因变化是电磁感应的根本原因;产生产生感应电动势是电磁感应现象的本质感应电动势是电磁感应现象的本质.（产生感应电流只不过是一个现象，表示电路中输送着电能；而产生（产生感应电流只不过是一个现象，表示电路中输送着电能；而产生感应电动势才是电磁感应现象的本质，它表示电路已经具备随时输出感应电动势才是

4、电磁感应现象的本质，它表示电路已经具备随时输出电能的能力）电能的能力）总结：总结：感应电动势的感应电动势的感应电动势的感应电动势的有无有无有无有无，完全，完全，完全，完全取决于穿过闭合电路中的磁通量是否发取决于穿过闭合电路中的磁通量是否发取决于穿过闭合电路中的磁通量是否发取决于穿过闭合电路中的磁通量是否发生变化生变化生变化生变化，与电路的通断，电路的组成是无关的。，与电路的通断，电路的组成是无关的。，与电路的通断，电路的组成是无关的。，与电路的通断，电路的组成是无关的。说明：说明：探究实验：探究实验：影响感应电动势大小的因素影响感应电动势大小的因素线圈磁通量线圈磁通量变化变化 产生感应电动势产

5、生感应电动势E 形成感应电流形成感应电流I1、电流表、电流表指针指针偏转偏转说明感应电动势大小不同，且偏角越大，感应电动势越大。说明感应电动势大小不同，且偏角越大，感应电动势越大。2、电流表电流表指针偏转程度指针偏转程度不同不同现象：现象：指针偏转大指针偏转大指针偏转小指针偏转小快速插入快速插入缓慢插入缓慢插入相同相同不同不同3、快速插入和缓慢插入指针偏转不同、快速插入和缓慢插入指针偏转不同磁通量磁通量变化相同，都产生了变化相同，都产生了E E（I I）磁通量变化磁通量变化越快越快，感应电动势越大。，感应电动势越大。磁通量的变化磁通量的变化快慢：快慢：闭合电路闭合电路中感应电动势大小，跟穿过这

6、中感应电动势大小，跟穿过这一电路的一电路的磁通量的变化磁通量的变化率率 成正比成正比。1.内容内容:2.表达式表达式:1845年和年和1846年德国年德国物理学家物理学家纽曼和韦伯纽曼和韦伯先后先后在总结法拉第大在总结法拉第大量实验事实基础上提量实验事实基础上提出了定量化的电磁感出了定量化的电磁感应定律，应定律，并用数学表并用数学表达式的形式展现出来达式的形式展现出来 (1)当各物理量单位当各物理量单位都用国际单位时，都用国际单位时，k=1，则，则(2)若线圈有若线圈有n匝时，可以看成匝时，可以看成n个单匝线圈串联而成个单匝线圈串联而成3.感应电动势感应电动势单位单位:伏特（伏特（V），），1

7、V=1Wb/s二、法拉第电磁感应定律二、法拉第电磁感应定律1、理解、理解：（1）n：线圈匝数：线圈匝数（2）/t：磁通量变化率：磁通量变化率(磁通量变化快慢磁通量变化快慢)，与，与、无直接关无直接关系，与系，与n无关。无关。（3）：磁通量变化多少，与：磁通量变化多少，与n无关无关（4）：磁感线条数多少，与：磁感线条数多少，与n无关无关（5）、/t三者的大小之间没有直接关系，三者的大小之间没有直接关系，很大时，很大时，、/t可能很小，也可能很大；可能很小，也可能很大；0时，时，/t可能不为零。可能不为零。2、公式说明：、公式说明：该该公式只求公式只求E感感大小，大小，E感感方向方向（与内部（与内

8、部I感感方向相同方向相同）由楞次由楞次定律另行判断，定律另行判断，求求值时值时取取绝对值绝对值，不涉及正，不涉及正负负。3、适用范围：适用范围：所有电磁感应现象中的感应电动势求值所有电磁感应现象中的感应电动势求值 一般为一般为t时间内的时间内的平均感应电动势平均感应电动势；1.1.当当B B、不变，不变，仅由仅由S S变化引起变化引起时时,S SS S2 2-S S1 1公式：公式：E=nBSt公式：公式：E=nSBt3.3.当当S S、B B 不变不变，仅由仅由变化引起时变化引起时应用应用:用公式用公式 求求E E的二种常见情况：的二种常见情况：2.2.当当S S、不变，不变，仅由仅由B B

9、变化引起变化引起时时,B B B B2 2-B B1 1S0公式公式：【例例题题1】穿穿过过某某线线圈圈的的磁磁通通量量随随时时间间变变化化的的关关系系，如如图图所所示示，在在下下列几段时间内，线圈中感应电动势最小的是列几段时间内，线圈中感应电动势最小的是()A02 s B2 s4 sC4 s5 s D5 s10 sD【例题【例题2】在在磁感应强度为磁感应强度为B B的匀强磁场中的匀强磁场中,有一矩形线框有一矩形线框,边长边长ab=Lab=L1 1,bc=L,bc=L2 2线框线框绕中心轴绕中心轴0000以角速度以角速度由图示位置逆时针方向转动。求由图示位置逆时针方向转动。求:(1)(1)线圈

10、转过线圈转过1/41/4周的过程中的平均周的过程中的平均感应电动势感应电动势B00adcb(2)(2)线圈转过线圈转过1/21/2周的过程中的平均周的过程中的平均感应电动势感应电动势？【例题【例题3】如图甲所示，一个圆形线圈匝数n1 000匝、面积S2102 m2、电阻r1。在线圈外接一阻值R4 的电阻。把线圈放入一个匀强磁场中，磁场方向垂直线圈平面向里，磁场的磁感应强度B随时间变化规律如图乙所示。求：(1)04 s内，回路中的感应电动势；(2)t5 s时，a、b两点哪点电势高？(3)t5 s时，电阻R两端的电压U。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LS=Lvt产

11、生的感应电动势为：产生的感应电动势为：=BS 导轨导轨上放置长度为上放置长度为L导体棒导体棒ab,处于匀强磁场中，磁感应强度是处于匀强磁场中，磁感应强度是B，方向垂直导轨平面向里，方向垂直导轨平面向里，ab以垂直导体棒方向的速度以垂直导体棒方向的速度v匀速切割磁感线，匀速切割磁感线，求产生的感应电动势求产生的感应电动势Svt感应电动势感应电动势E为：为：由于由于B不变：不变：变化的面积：变化的面积：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vBvv2、若、若导体运动方向跟磁感应强度方向有夹角导体运动方向跟磁感应强度方向有夹角(导体斜切磁感线导体斜切磁感线)为为v与与B夹角

12、夹角1、表达式：、表达式：适用条件：（适用条件：（1）匀强）匀强磁场磁场 （2）导体垂直切割磁感线（）导体垂直切割磁感线（L、B、v两两垂直两两垂直时）时）E=BLv=BLvsinE=BLvsin2理解理解(1)如果是如果是 n 匝线框匝线框的一边在磁场中切割磁感线，则有的一边在磁场中切割磁感线，则有EnBlvsin(2)速度速度v为为瞬时值瞬时值,E就为就为瞬时电动势瞬时电动势;速度速度v为为平均值平均值,E就为就为平均电动势平均电动势.(3)当当B、l、v三个量方向相互三个量方向相互垂直垂直时，时，EBlv；当有任意两个量的方向当有任意两个量的方向平行平行时，时，E0。(4)式中的式中的

13、l 应理解为导体切割磁感线时的有效长度。应理解为导体切割磁感线时的有效长度。如如图图所所示示，导导体体切切割割磁磁感感线线的的情情况况应应取取与与B和和v垂垂直直的的等等效效直直线线长长度度，即即ab的长度。的长度。5、导体、导体转动切割转动切割磁感线时的感应电动势：磁感线时的感应电动势：（1）导体绕一端转动切割磁感线时：）导体绕一端转动切割磁感线时：（2）导体绕两端延长线某点转动切割磁感线时：导体绕两端延长线某点转动切割磁感线时：6、感应电动势方向：、感应电动势方向：和电源内部电流方向相同，可用右手定则判断和电源内部电流方向相同，可用右手定则判断取导体棒中点的线速度取导体棒中点的线速度（1）

14、动生电动势大小原理：）动生电动势大小原理：（2）动生电动势方向：）动生电动势方向：右手定则（3）非静电力来源：）非静电力来源：动生电动势所对应的非动生电动势所对应的非静电力是洛伦兹力沿导体棒方向的分力静电力是洛伦兹力沿导体棒方向的分力。注意：动生电动势与洛伦兹力有关，但洛伦兹力始终不做功。1、动生电动势原理：由于导体运动切割磁感线而产生的电动势、动生电动势原理：由于导体运动切割磁感线而产生的电动势 +AB+-V1F2F电电四、动生电动势四、动生电动势A端端正电荷正电荷，B端端负电荷负电荷，上下之间，上下之间形成形成由由A指向指向B的的电场电场E。导体导体棒持续运动，电场强度棒持续运动，电场强度

15、E不断增大不断增大，当当qE=qvB，自由电荷自由电荷不再定向移动不再定向移动。AB间间形成形成稳定的电势差稳定的电势差，即即qU/L=Bqv,即即UAB=BLv。（1）外力和安培力外力和安培力做功和其它形式能量：做功和其它形式能量：W外外=-W安安=E其它其它（2）非静电力和电场力非静电力和电场力做功和电能：做功和电能：W非静电力非静电力=-W电电=E电电由于洛伦兹力由于洛伦兹力不做功：不做功：W非静电力非静电力=-W安安或能量守恒：或能量守恒：E电电=-E其它其它结论：安培力做功和电能关系：-W安=E电即安培力做多少负功电路中产生多少电能1、电能来源：由于克服安培力做功实现其它形式能量转化

16、为电能、电能来源：由于克服安培力做功实现其它形式能量转化为电能五、动生电动势的功能关系五、动生电动势的功能关系【例题【例题4】如图所示，水平放置的两平行金属导轨相距l0.50 m，左端接一电阻R0.20，磁感应强度B0.40 T的匀强磁场方向垂直于导轨平面向下，导体棒ac(长为l)垂直放在导轨上，并能无摩擦地沿导轨滑动，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计。当棒ac以v40 m/s的速度水平向右匀速滑动时，求：(1)ac棒中感应电动势的大小；(2)回路中感应电流的大小；(3)维持ac棒做匀速运动的水平外力的大小。【例题【例题5】如图所示，半径为r的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场B中，绕O轴以角速度沿逆时针方向匀速转动，则通过电阻R的电流的方向和大小是(金属圆盘的电阻不计)()D致谢