2-02法拉第电磁感应定律-2022-2023学年高二物理精编动态课件（人教版2019选择性必修第二册）

02.法拉第电磁感应定律 1 2022/11/21 问题：电流是如何形成的？ 答：电荷的定向移动形成电流。 问题：产生电流的条件是什么？ 答：①存在自由电荷、②导体两端有电压 问题：产生感应电流的条件是什么？ 答：穿过闭合回路的磁通量发生变化。 问题：如果电路不闭合，还有电流吗？ 答：没有电流，但有产生电流的趋势，即有电动势。 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 一.感应电动势 注意： ①产生电磁感应现象的导体相当于电源（插入磁铁的线圈、切割磁感线的导体棒……） ②电源内部的电流方向是从电源负极流向正极 ③电路断开时没有感应电流，但有感应电动势 问题：感应电流的方向怎么判断？ 答：利用楞次定律、右手定则 一.感应电动势 探究影响感应电流大小的因素 结论： 实验表明：磁通量变化越快，产生的感应电流越大。也就是说，感应电流的大小与磁通量的变化率有关。 观察前两个实验 实验二备用 2022/11/21 4 现象： 速度越大，感应电动势越大 匝数越多，感应电动势越大 磁场越强，感应电动势越大 结论： 磁通量的变化率越大，感应电动势越大 二.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 2.表达式： 3.单位：伏特（V），1V＝1Wb/s＝1J/C ①电磁感应定律是德国物理学家纽曼、韦伯在对理论和实验资料进行严格分析后，于1845年和1846年先后指出的。因法拉第对电磁感应现象研究的巨大贡献，后人称之为法拉第电磁感应定律。 ②表达式为 ，在国际单位制下k＝1。 二.电磁感应定律 4.对电磁感应定律的理解 ①磁通量Φ与线圈匝数n无关 ②在高中，Φ以及∆Φ的大小都是绝对值 ③Φ大不代表∆Φ大；∆Φ大也不代表∆Φ/∆t大 ④∆Φ/∆t对应Φ­t图线上切线的斜率 ⑤∆Φ可能是B变化引起的， 即∆Φ＝∆B·S ⑥∆Φ可能是S变化引起的， 即∆Φ＝B·∆S ⑦*若两者都变，即∆Φ＝∆B·∆S 例1.如图甲所示的螺线管，匝数n＝1500匝，横截面积S＝20cm2，方向向右穿过螺线管的匀强磁场的磁感应强度按图乙所示规律变化， (1)2s内穿过线圈的磁通量的变化量是多少？ (2)磁通量的变化率多大？ (3)线圈中感应电动势的大小为多少？ 答案：(1)8×10－3Wb　(2)4×10－3Wb/s　(3)6V 问题：导线切割磁感线运动时的感应电动势又与什么有关？ 结论： 导线越长、导线切割磁感线的速度越快、磁体的磁场越强，产生的感应电流就越大。 三.导线切割磁感线时的感应电动势 分析： 磁通量变化是面积变化引起的 若v与B不垂直呢？ θ v B 三.导线切割磁感线时的感应电动势 B L 1 v 虽然v与B垂直，但L与v不垂直，电动势多大？ 仍用ε＝BLv计算，但L为垂直v方向的投影长度 1.大小：ε＝BLv 2.条件：三者两两垂直 注意： 若L、v不垂，L为垂直v方向投影；若B、v不垂直，ε＝Blvsinθ，θ为B、v夹角，当B//v时ε＝0 2 v 3 v 4 v R 三.导线切割磁感线时的感应电动势 例2.一个水平放置的导体框架，宽度L=1.5m，接有电阻R=0.20Ω，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，ab电阻r=0.1Ω，其余均不计，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 (3)ab两端的电压 答：(1)2.4V；(2)8A；(3)1.6V B L v R a b 如图所示，长为L的导体棒在磁场中绕O点以角速度ω匀速转动时产生感应电动势方向如何？大小是多少？ 答：方向右手定则判断，如图 问题：如果是那根绿色的棒在切割呢？电动势是多少？ O A A' ω B L 四.转动切割 例3.(多选)法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触。圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中。圆盘旋转时，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是( ) A.若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定 B.若从上向下看，圆盘顺时针转动， 则电流沿a到b的方向流动 C.若圆盘转动方向不变，角速度大 小发生变化，则电流方向可能发生 变化 D.若圆盘转动的角速度变为原来的 2倍，则电流在R上的热功率也变为原来的2倍 AB 五.感应电动势分类 1.平均电动势： 若∆t代表一段时间，则 代表平均电动势 作用： 2.瞬时电动势： 若∆t趋向零，则 代表瞬时电动势 作用：求