2.2法拉第电磁感应定律-2021-2022学年高二物理备课优选课件（人教版2019选择性必修第二册）

2.2 法拉第电磁感应定律 问题1：在恒定电流中，电路中存在持续电流的条件是什么？ 问题2：在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？ （1）闭合电路； （2）有电源(电动势) （1）闭合电路； （2）磁通量变化 问题3：试从本质上比较甲、乙两电路的异同 甲 N S G 乙 v 相同点：两电路都是闭合的，有电流 不同点：甲中有电池（电源）,乙中有螺线管（相当于电源） 1、定义：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势; 一、感应电动势 2、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。与电路是否闭合无关。 产生感应电动势的那部分导体相当于电源. 实验探究： 二、法拉第电磁感应定律 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． 线圈有n匝 2.公式: 3、注意：公式中Δφ取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向另行判断。 6   物理意义 与电磁感应关系 磁通量Ф 穿过回路的磁感线的条数多少 无直接关系 磁通量变化△Ф 穿过回路的磁通量变化了多少 产生感应电动势的条件 磁通量变化率 ΔΦ/Δt 穿过回路的磁通量变化的快慢   决定感应电动势的大小 4、理解:Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的意义 5、Φ-t图像 Φ/Wb t/s 1 2 3 0 1 2 5 4 6 Φ/Wb t/s 1 2 3 0 1 2 5 4 6 图线斜率大小表示磁通量的变化率 三、导线切割磁感线时的感应电动势 1、垂直切割时：如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，长度为L的导体以速度v匀速向右运动，经过时间∆t，导体由ab移动到a1b1 ，求闭合回路的感应电动势。 9 实验探究： 实验探究： 2、速度方向与磁场方向成θ角时：如图所示，将v分解为垂直B和平行B的两个分量，其中： 对切割有贡献． 对切割无贡献． 所以： 12 3、速度方向与L方向成θ角时：如图所示，将L分解为垂直v和平行v的两个分量，其中： 对切割有贡献． 对切割无贡献． 所以： L1 L2 L 13 如果导线是弯曲的，应取与B、V垂直的等效直线的长度。 思考：如果导线下图所示，运动过程中感应电动势大小如何求？ ①可求平均感应电动势； ②可求瞬时或平均感应电动势。 （1）区别 （2）联系： ②式是由①式在一定条件下推导出来的，该公式可看作法拉第电磁感应定律的一个推论。 思考与讨论： 1.导体棒向右运动时，自由电荷向哪运动？ 3.导体棒的哪端电势比较高？ 4.非静电力与洛伦兹力有关吗？ F洛 ＋＋ - - + 2.运动自由电荷在磁场中受到什么力的作用？力的方向如何？ 当导体棒在匀强磁场B中以速度v运动时，导体棒内部的自由正电荷要受到洛伦兹力作用，在洛仑兹力作用下正电荷沿导线向C端定向运动，使D端和C端出现了等量异种电荷，D为负极（低电势），C为正极（高电势）则导体CD相当一个电源。 动生电动势的非静电力与洛伦兹力有关。 结论： 洛伦兹力不做功，不提供能量，只是起传递能量的作用。即外力克服洛伦兹力的一个分量F2所做的功，通过另一个分量F1转化为感应电流的能量 5.洛伦兹力做功吗？ 6.能量是怎样转化的呢？ F洛 F2 + v2 v合 F1 v1 思考与讨论： 1．如图所示，匀强磁场中有两个由相同导线绕成的圆形线圈a、b，磁场方向与线圈所在平面垂直，磁感应强度B随时间均匀增大。a、b两线圈的半径之比为2：1，匝数之比为1：4，线圈中产生的感应电动势分别为Ea和Eb，某时刻磁通量分别为Φa和Φb，不考虑两线圈间的相互影响。下列说法正确的是（　　） A．Ea：Eb=1：1，Φa：Φb=4：1，感应电流均沿逆时针方向 B．Ea：Eb=2：1，Φa：Φb=2：1，感应电流均沿逆时针方向 C．Ea：Eb=2：1，Φa：Φb=2：1，感应电流均沿顺时针方向 D．Ea：Eb=1：1，Φa：Φb=4：1，感应电流均沿顺时针方向 D 2．光滑金属导轨宽L=0.25m，电阻不计，均匀变化的磁场充满整个轨道平面，如图甲所示，磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图乙所示．金属棒ab的电阻为2Ω，垂直固定在导轨上静止不动，且与导轨左端距离d=0.4m，则（　　） A．1s末回路中的电动势为0.1V B．1s末回路中的电流为0.1A C．2s内回路产生的电热为0.1J D．2s末，所受安培力大小为0.2N B 3．如图所示，一个由均匀导体材料制成的正方形线圈的匝数为n，边长为L，总电阻为R，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中。在t时间内，磁感应强度的方向不变，大小由B均匀增大到2B，则线圈中产生的感应电流的大小为（　　） A A. B. C. D. 4．如图所示，用同样的导线制成的两闭合线圈