【课件】法拉第电磁感应定律 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、第二章第二章 电磁感应电磁感应第二节第二节 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律NS甲甲乙乙试比较甲、乙两电路的异同试比较甲、乙两电路的异同在在恒定电流恒定电流一章里，电路一章里，电路中存在持续电流的条件是：中存在持续电流的条件是：（1 1）闭合电路）闭合电路（2 2）电源）电源 (电动势电动势,维持电压维持电压)产生感应电流的条件：产生感应电流的条件：（1 1）闭合电路）闭合电路利用磁场产生电流的现象叫利用磁场产生电流的现象叫电磁感应现象。电磁感应现象。电动势是描述电源性质的一个重要物理量。电动势是描述电源性质的一个重要物理量。（2 2）磁通量变化）磁通量变化通过实验，理解法拉第电磁感应定律

2、。通过实验，理解法拉第电磁感应定律。体会课堂探究的乐趣，体会课堂探究的乐趣，汲取新知识的营养，汲取新知识的营养，让我们一起让我们一起 吧！吧！进进走走课课堂堂一、电磁感应定律一、电磁感应定律1.1.定义定义:在电磁感应现象中产生的电动势叫作感应电动势。在电磁感应现象中产生的电动势叫作感应电动势。SN+G+感应电动势（感应电动势（E E）产生感应电动势的那部分导体就相当于电源产生感应电动势的那部分导体就相当于电源2.2.产生条件：产生条件：只要穿过电路的只要穿过电路的磁通量发生变化，磁通量发生变化，电路中就产生感应电电路中就产生感应电动势。动势。3.3.感应电动势与感应电流：感应电动势与感应电流

3、：只要磁通量变化只要磁通量变化,电路中就产生感应电动电路中就产生感应电动势；势；若电路闭合若电路闭合,电路中就有感应电流。电路中就有感应电流。磁通量变化是电磁感应的根本原因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产生感应电动势是电磁感应现象的本质。现象的本质。探究实验一：探究影响感应电动势大小的因素探究实验一：探究影响感应电动势大小的因素请思考：请思考：1.1.电流大小与哪些因素有关？电流大小与哪些因素有关？2.2.哪些变化可以使电流变大？哪些变化可以使电流变大？3.3.电流大小与电动势大小有什么关系电流大小与电动势大小有什么关系？所用条形所用条形磁铁数目磁铁数目插入或拔插入或

4、拔出的方式出的方式磁通量的磁通量的变化情况变化情况电流表指电流表指针的偏转针的偏转感应电动感应电动势的大小势的大小1 1根根快速快速2 2根根快速快速实验实验1 1结论：结论：小小小小小小大大大大大大在磁通量变化所用时间相同时，感应电动势在磁通量变化所用时间相同时，感应电动势E E的大的大小与磁通量的变化量小与磁通量的变化量有关，有关，越大，越大，E E越大。越大。探究实验二：探究影响感应电动势大小的因素探究实验二：探究影响感应电动势大小的因素请思考：请思考：1.1.电流大小与哪些因素有关？电流大小与哪些因素有关？2.2.哪些变化可以使电流变大？哪些变化可以使电流变大？3.3.电流大小与电动势

5、大小有什么关系电流大小与电动势大小有什么关系？所用条形磁铁数目插入或拔出的方式所用的时间t电流表指针的偏转感应电动势的大小1根慢速1根快速小小大大多多少少小小大大实验实验2 2结论：结论：在磁通量变化相同时，感应电动势在磁通量变化相同时，感应电动势E E的大小与磁通的大小与磁通量变化所用的时间量变化所用的时间t t有关，有关，t t越小越小E E越大。越大。实验结论：实验结论：感应电动势感应电动势E E的大小与磁通量的变化快慢有关，即与磁通的大小与磁通量的变化快慢有关，即与磁通量的变化率有关。量的变化率有关。【探究归纳探究归纳】法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律1.内容：闭合电路中感应电动势

6、的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，称为法拉第电磁感应定律。电路中感应电动势的大电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比磁通量的变化率成正比定律定律内容内容E、t t取取国际单位单国际单位单位则位则k=12.2.表达式：表达式：思考：思考：若线圈是多匝的，其感应电动势如何计算？若线圈是多匝的，其感应电动势如何计算？相当于多个电源串联相当于多个电源串联n n为线圈的匝数为线圈的匝数3、适用条件：、适用条件：一切电磁感应现象一切电磁感应现象（1）若）若t取取一段时间一段时间，则，则E为为t这段时间内的这段时间内的平均感应电动势，平均感应电动势，若若

7、t趋近于零，则趋近于零，则E瞬时感应瞬时感应电动势电动势注注意意（2 2）公式中公式中取绝对值取绝对值，不涉及，不涉及正、负正、负，感应电流的方向另行判断。，感应电流的方向另行判断。问题问题1 1：磁通量大：磁通量大,磁通量变化一定大吗磁通量变化一定大吗?问题问题2 2：磁通量变化大：磁通量变化大,磁通量的变化率一定大吗磁通量的变化率一定大吗?磁通量的变化率和磁通量大小、磁通量的变化无直接关系：磁通磁通量的变化率和磁通量大小、磁通量的变化无直接关系：磁通量大量大(小小,等于零等于零)，磁通量的变化率不一定大，磁通量的变化率不一定大(小，等于零小，等于零)；磁通量的；磁通量的变化大变化大(小小)

8、，磁通量的变化率不一定大，磁通量的变化率不一定大(小小)。【拓展思考】【拓展思考】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磁通量穿过回路的磁感穿过回路的磁感线的条数线的条数多少多少无直接关系无直接关系磁通量变化磁通量变化 穿过回路的磁通穿过回路的磁通量量变化变化了多少了多少磁通量变化率磁通量变化率穿过回路的穿过回路的磁通磁通量量变化的快慢变化的快慢决定决定感应电动感应电动势的势的大小大小2.2.理解理解、的意义的意义产生产生感应电动感应电动势的势的条件条件【例例1 1】匝数为匝数为n n200200的线圈回路总电阻的线圈回路总电阻R R5050，整个线圈平面均有垂直，整个线圈平面均有

9、垂直于线框平面的匀强磁场穿过，磁通量于线框平面的匀强磁场穿过，磁通量随时间变化的规律如图所示，求：随时间变化的规律如图所示，求：线圈中的感应电流的大小。线圈中的感应电流的大小。解题关键：解题关键：1.1.磁通量的变化率为磁通量的变化率为/t t，不是，不是/t t2.2.线圈匝数为线圈匝数为200200不是单匝线圈不是单匝线圈解析：解析：G Ga ab bv v二、导体切割磁感线时的感应电动势二、导体切割磁感线时的感应电动势 导体导体abab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 B，长为，长为L L的导体棒的导体棒abab以速度以速度v v匀匀速切割磁感线，求产生的感应电

10、动势。速切割磁感线，求产生的感应电动势。a ab b分析：回路在时间分析：回路在时间tt内增大的面积为：内增大的面积为：S=LvtS=Lvt产生的感应电动势为：产生的感应电动势为：穿过回路的磁通量的变化为：穿过回路的磁通量的变化为：=BS=BS=BLvt=BLvtv是相对于是相对于磁场的速度磁场的速度适用条件：匀强磁场中，导线、适用条件：匀强磁场中，导线、B、v相互垂直时相互垂直时vBv1=vsin v2=vcos 若导体斜切磁感线，若导体斜切磁感线，即导体即导体运动方向与导运动方向与导体本身垂直，但跟磁感应强体本身垂直，但跟磁感应强度方向有夹角度方向有夹角,则得到的感应电动势的表达式是怎样的

11、？则得到的感应电动势的表达式是怎样的？（为为v与与B夹角）夹角）【拓展思考】【拓展思考】2.2.导线的长度导线的长度L L应为有效长度。应为有效长度。注意：注意：1.1.导线运动方向和磁感线平行时导线运动方向和磁感线平行时,E=0,E=0。3.3.速度速度v v为平均值为平均值(瞬时值瞬时值),E),E就为平均值就为平均值(瞬时值瞬时值)。E=BLvE=BLv（2 2）平均感应电动势：）平均感应电动势：（1 1）适用：磁场变化类：）适用：磁场变化类：(1)(1)适用于导体棒切割磁感线适用于导体棒切割磁感线(2)(2)瞬时感应电动势瞬时感应电动势对比两个公式对比两个公式答案：变力答案：变力【例【

12、例2 2】如图所示的匀强磁场中，如图所示的匀强磁场中，B=0.4TB=0.4T，导体，导体abab长长L=40cmL=40cm，电阻，电阻R=0.5R=0.5，框架，框架电阻不计，外力电阻不计，外力F F拉动导体拉动导体abab使其从静止开始以使其从静止开始以a=5m/sa=5m/s2 2的加速度匀加速向右运动，的加速度匀加速向右运动，求求t=2.0t=2.0s s时电路中产生的感应电流时电路中产生的感应电流?答案：答案：I=3.2AI=3.2A互动探究：上例中，若不计导体与轨道间的摩擦，外力互动探究：上例中，若不计导体与轨道间的摩擦，外力F F是恒力还是变力？是恒力还是变力？如下图所示，长为

13、如下图所示，长为L L的铜杆的铜杆OAOA以以O O为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角速度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匀速转动，磁场的磁感应强度为B B，求杆，求杆OAOA两端的电势差。两端的电势差。导体棒旋转切割导体棒旋转切割：A AB BC CR RO O1.1.感应电动势：感应电动势：由电磁感应产生的电动势。由电磁感应产生的电动势。2.2.法拉第电磁感应定律：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通法拉第电磁感应定律：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，量的变化率成正比，E=E=3.3.区别：磁通量、磁通量的变化量、

14、磁通量的变化率区别：磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率4.4.导体切割磁感线产生的感应电动势导体切割磁感线产生的感应电动势1.1.关于电磁感应，下述说法中正确的是关于电磁感应，下述说法中正确的是()()A.A.穿过线圈的磁通量越大穿过线圈的磁通量越大,感应电动势越大感应电动势越大B.B.穿过线圈的磁通量为零穿过线圈的磁通量为零,感应电动势一定为零感应电动势一定为零C.C.穿过线圈的磁通量的变化越大穿过线圈的磁通量的变化越大,感应电动势越大感应电动势越大D.D.穿过线圈的磁通量变化越快穿过线圈的磁通量变化越快,感应电动势越大感应电动势越大2.2.（多选）（多选）（20192019全国卷全国卷

15、I I）空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀）空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场强磁场,其边界如图其边界如图(a)(a)中虚线中虚线MNMN所示所示,一硬质细导线的电阻率为一硬质细导线的电阻率为、横截面积为、横截面积为S,S,将该导线做成半径为将该导线做成半径为r r的圆环固定在纸面内的圆环固定在纸面内,圆心圆心O O在在MNMN上。上。t=0t=0时磁感应强度的方时磁感应强度的方向如图向如图(a)(a)所示所示,磁感应强度磁感应强度B B随时间随时间t t的变化关系如图的变化关系如图(b)(b)所示所示,则在则在t=0t=0到到t=tt=t1 1的时的时间间隔内间间隔

16、内()A A.圆环所受安培力的方向始终不变圆环所受安培力的方向始终不变B B.圆环中的感应电流始终沿顺时针方向圆环中的感应电流始终沿顺时针方向C C.圆环中的感应电流大小为圆环中的感应电流大小为D D.圆环中的感应电动势大小为圆环中的感应电动势大小为BC3.3.如图所示如图所示,一正方形线圈的匝数为一正方形线圈的匝数为n,n,边长为边长为a,a,线圈平面与匀强磁场垂直线圈平面与匀强磁场垂直,且且一半处在磁场中。在一半处在磁场中。在tt时间内时间内,磁感应强度的方向不变磁感应强度的方向不变,大小由大小由B B均匀地增均匀地增大到大到2B2B。在此过程中。在此过程中,线圈中产生的感应电动势为线圈中

17、产生的感应电动势为()A.A.B.B.C.C.D.D.B B4.4.如图如图,一个水平放置的导体框架一个水平放置的导体框架,宽度宽度L L=1.50m,=1.50m,接有电阻接有电阻R R=0.20,=0.20,设匀设匀强磁场和框架平面垂直强磁场和框架平面垂直,磁感应强度磁感应强度B B=0.40T,=0.40T,方向如图方向如图.今有一导体棒今有一导体棒abab跨跨放在框架上放在框架上,并能无摩擦地沿框滑动并能无摩擦地沿框滑动,框架及导体框架及导体abab电阻均不计电阻均不计,当当abab以以v v=4.0m/s=4.0m/s的速度向右匀速滑动时，试求：的速度向右匀速滑动时，试求：(1)(1)导体导体abab上的感应电动势的大小上的感应电动势的大小(2)(2)回路上感应电流的大小回路上感应电流的大小E=BLvE=BLv=0.80V=0.80V5.5.有一面积为有一面积为S S100cm100cm2 2的金属环，电阻为的金属环，电阻为R R0.10.1，环中磁场变化规律如图所示，环中磁场变化规律如图所示，磁场方向垂直环面向里，则在磁场方向垂直环面向里，则在t t1 1t t2 2时间内通过金属环某一截面的电荷量为多少？时间内通过金属环某一截面的电荷量为多少？