【高中物理】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、第二章 电磁感应2.法拉第电磁感应定律教学目标CONTENT010203理解动生电动势并会应用理解法拉第电磁感应定律理解磁通量变化率及感应电动势的概念新课引入如图所示，穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合导体回路中就有感应电流。感应电流的大小跟哪些因素有关呢？观察与交流：现象：磁体插入的速度越快，产生的感应电流越大.做一做：现象：匝数越多、磁场越强、时间越短，产生的感应电流越大.电磁感应定律一 1.感应电动势 （1）定义 在电磁感应现象中产生的电动势叫作感应电动势。产生感应电动势的那部 分导体相当于电源。（2）感应电动势与感应电流的关系 在电磁感应现象中，若闭合导体回路中有感应电流，电路就一

2、定有感应电 动势；如果电路断开，这时虽然没有感应电流，但感应电动势依然存在。知能提升 （1）内容：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。2.法拉第电磁感应定律闭合电路常常是一个匝数为 n的线圈，而且穿过每匝线圈的磁通量总是相同的。由于这样的线圈可以看成是由n个单匝线圈串联而成的，因此整个线圈中的感应电动势是单匝线圈的 n 倍，即 这几个公式只表示感应电动势的大小。至于感应电流的方向，可以用楞次定律判定。（2）表达式：k为比例系数。在国际单位制中，电动势 E 的单位是伏（V）、磁通量 的单位是韦伯（Wb）、时间 t 的单位是秒（s），这时 k 1。于是：3.对法拉第

3、电磁感应定律的理解 线圈面积S不变，磁感应强度B均匀变化：磁感应强度B不变，线圈面积S均匀变化：磁感应强度和线圈面积都改变：理论推导：导线切割磁感线时的感应电动势二知能提升=1、v B，vL ，LB 两两垂直ab Gabv 2、单位在国际单位制中，磁感应强度 B、导线长度 l、速度 v的单位分别是特斯拉（T）、米（m）、米每秒（m/s），E 的单位是伏（V）。vB 找有效速度（为v与B夹角）3、v B，v L，LBvB4、v 与B成角，v L，LB E=0v LvB找有效长度5、v B ，LB，导体棒不是直线区区区区别别别别物理意义求的是 t 时间内的平均感应电动势求的是瞬时感应电动势适用范围

4、求的是整个电路的感应电动势求的是电路中一部分导体切割磁感线时产生的感应电动势研究对象整个电路一部分导体联联联联系系系系当 t0 时，E 为瞬时感应电动势，而公式 EBlvsin 中的v 若代入平均速度，则求出的E为平均感应电动势思考与讨论：导体棒CD在匀强磁场中运动。自由电荷会随着导体棒运动，并因此受到洛伦兹力。导体棒中自由电荷相对于纸面的运动大致沿什么方向？导体棒一直运动下去，自由电荷是否总会沿着导体棒运动？为什么？导体棒哪端的电势比较高？理论分析：v_ _ _ _fff v_ _ _ _+导体两端产生电势差动生电动势动生电动势是导体中的自由电荷在磁场中受到洛仑兹力作用的结果。f动生电动势的

5、非静电力与洛伦兹力有关.CD如下图所示，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。AOA拓展学习：导体棒转动拓展学习：导体棒转动典例精析例1.一个200匝、面积为20 cm2 的线圈，放在磁场中，磁场的方向与线圈平面成30角，若磁感应强度在0.05 s 内由0.1 T 增加到0.5 T，在此过程中磁通量变化了多少？磁通量的平均变化率是多少？线圈中感应电动势的大小是多少？解析：磁通量的变化是由磁场的变化引起的，由BSsin 得，BSsin(0.50.1)201040.5 Wb4104 Wb 磁通量的平均变化率例2.一个面积S=4

6、10-2 m2、匝数n=100的线圈，放在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度B的大小随时间变化的规律如图所示，由图可知()A在开始的2 s内穿过线圈的磁通量变化率为8 Wb/sB在开始的2 s内穿过线圈的磁通量变化量等于零C在开始的2 s内线圈中产生的感应电动势等于8 VD在第3 s末的感应电动势为零C故A错误；磁通量虽是标量，但有正负，所以在开始的 2 s 内穿过线圈的磁通量变化量不等于零，故B错误；例3.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

7、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ac棒以v4.0 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。解析：（1）ac棒垂直切割磁感线，产生的感应电动势的大小为EBLv0.400.504.0 V0.80 V.（2）回路中感应电流的大小为由右手定则，ac中的电流由c到a.例3.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ac棒以v4.0 m/s的速

8、度水平向右匀速滑动时，求：（3）维持ac棒做匀速运动的水平外力的大小。（3）ac棒受到的安培力大小为F安BIL0.404.00.50 N0.80 N，由左手定则知，安培力方向向左。由于导体棒匀速运动，水平方向受力平衡，则F外F安0.80 N，方向水平向右。课堂小结一.电磁感应定律二.导线切割磁感线时的感应电动势=跟踪练习 1.如图所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路。虚线MN右侧有磁感应强度为 B 的匀强磁场，方向垂直于回路所在的平面。回路以速度 v 向右匀速进入磁场，直径 CD 始终与 MN 垂直。从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论错误的是()A感应电流方向不变BCD段直线始

9、终不受安培力C感应电动势最大值EBavD感应电动势平均值BB跟踪练习B解析:在闭合电路进入磁场的过程中，通过闭合电路的磁通量逐渐增大，根据楞次定律可知感应电流的方向为逆时针，方向不变，A正确。根据左手定则可以判断，CD段受安培力向下，B不正确。当半圆闭合回路进入磁场一半时，有效长度最大为a，这时感应电动势最大为E=Bav,C正确。感应电动势平均值为 ，选项D正确。2.如图所示，MN、PQ为两条平行放置的金属导轨，左端接有定值电阻R，金属棒ab斜放在两导轨之间，与导轨接触良好，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面，设金属棒与两导轨接触点之间的距离为l，金属棒与导轨间夹角为60，以速度v水平向右匀速运动，不计导轨和棒的电阻，则流过金属棒中的电流为()A.B.C.D.B3.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？解法2：取棒中点的速度代表棒的平均速度解法1：定义式