2.2 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

2.2 法拉第电磁感应定律 迈克尔·法拉第 (Michael Faraday，1791年9月22日~1867年8月25日)，英国物理学家、化学家，也是著名的自学成才的科学家，出生于萨里郡纽因顿一个贫苦铁匠家庭，仅上过小学。1831年，他作出了关于电力场的关键性突破，永远改变了人类文明。1831年10月28日法拉第发明了圆盘发电机，是人类创造出的第一个发电机。由于他在电磁学方面做出了伟大贡献，被称为"电学之父"和"交流电之父"。 感应电流 条件 闭合回路 磁通量发生变化 方向 楞次定律 右手定则 阻碍 大小 感应电动势 N S G + - 一、感应电动势 1.定义：在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势。 2.产生条件：无论电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量Φ发生改变或导体切割磁感线，就会产生感应电动势。 3.方向： v + - a b 感应电流在内部由低电势流向高电势； 一、感应电动势 4.大小： G _ + 将条形磁铁从同一高度，插入线圈中，分别快插入和慢插入。 感应电动势的大小可能与磁通量变化的快慢有关，磁通量变化得快，感应电动势就大。 磁通量的变化快慢用磁通量的变化率来描述，即可表示为 S N 二、电磁感应定律 1、内容：闭合电路中感应电动势的大小，与穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。 二、电磁感应定律 4.1845年纽曼基于实验从理论上导出了面积一定时定量表达式； 5.1846年韦伯也从理论上导出了磁感应强度一定时定量表达式； 6.1850年法拉第通过实验验证了表达式的正确性。 1.1820年奥斯特发现电流磁效应； 2.1821年-1831年法拉第通过大量的实验发现电磁感应现象，由于其数学计算能力较弱，只是定性地用文字表述电磁感应现象； 3.1833年楞次提出判断感应电流方向的法则——楞次定律； 二、电磁感应定律 2、数学表达式： (K—比例常量) 在国际单位制中，E单位是伏特(V)、Φ单位是韦伯(Wb)、时间单位是秒(s)，这时K=1。 若有n匝线圈，则相当于有n个电源串联，总电动势为： (n—线圈匝数) 注意：公式中ΔΦ取绝对值，不涉及正负。 二、电磁感应定律 3.理解: Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的意义 磁通量Ф 物理意义 与电磁感应关系 磁通量变化量△Ф 磁通量变化率 ΔΦ/Δt 穿过回路的磁感线的条数多少 无直接关系 穿过回路的磁通量变化了多少 产生感应电动势的条件 穿过回路的磁通量变化的快慢 决定感应电动势的大小 三、导体切割磁感线时的感应电动势 v L 根据法拉第电磁感应定律： 三、导体切割磁感线时的感应电动势 1、数学表达式： 2、理解： (1)公式中的三个物理量两两垂直； 对切割有贡献 对切割无贡献 三、导体切割磁感线时的感应电动势 2、理解： (2)公式中的L指导体切割磁感线的有效长度； L为有效长度---导线在垂直速度方向上的投影长度。 三、导体切割磁感线时的感应电动势 2、理解： (3)公式通常用来求导体运动速度为v时的瞬时电动势，若v为平均速度，则E为平均电动势； 四、反电动势 安培力方向 电动机转动时,线圈中产生的感应电动势总要削弱电源电动势的作用,阻碍线圈的转动。 -----反电动势 例：如图所示，光滑固定导体轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放于导轨上，形成一个闭合路，当一条形磁铁从高处下落接近回路时（ ） A. P，Q将互相靠拢 B. P，Q相互相远离 C. 磁铁的加速度仍为g D. 磁铁的加速度一定大于g A 例：两光滑平行金属导轨位于水平面内，匀强磁场与导轨所在平面垂直，两根金属杆甲和乙可在导轨上无摩擦地滑动。起初两根杆都静止，现突然给甲一初速度V使其开始运动，回路中的电阻不可忽略，那么在以后的运动中，下列说法正确的是（ ） A. 甲克服安培力做的功等于系统产生的焦耳热 B. 甲动能的减少量等于系统产生的焦 耳热 C. 甲机械能的减少量等于乙获得的 动能与系统产生的焦耳热之和 D. 最终两根金属杆都会停止运动 C 例：虚线EF左侧区域I内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，右侧区域Ⅱ内有垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为2B，边长为L、粗细均匀的正方形金属线框在区域I，线框平面与磁场垂直，cd边与虚线EF平行，线框的电阻为R，现使线框由图示位置以速度v向右匀速运动，则在线框通过EF过程中，下列说法中正确的是（ ）A． 通过导线横截面的电量为 B． 线框ab边的电流大小为 C． 线框受到的安培力的大小为 D． 线框中产生的焦耳热为 ACD 例：两平行导轨间距为L，倾斜部分和水平部分长度均为L，倾斜部分与水平面的夹角为37°，cd间接电阻R，导轨电阻不计。质量为m的金属细杆ab静止在倾斜导轨