第2章 第2节 法拉第电磁感应定律 （课件PPT）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理选择性必修第二册（教科版2019）

第2节　法拉第电磁感应定律 一、感应电动势 1．定义：由__________产生的电动势。 2．感应电动势与感应电流的关系 (1)闭合回路中的感应电流由感应电动势和回路中的_____决定。 (2)如果回路没有闭合，只要穿过回路的磁通量发生变化，虽然没有感应电流产生，但感应电动势依然存在。 电磁感应 电阻 二、电磁感应定律 1．实验探究结果：感应电动势的大小与磁通量的变化______有关。 2．内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的______成正比。 快慢 变化率 三、导线切割磁感线的感应电动势 1．垂直切割 Δt时间内闭合电路的磁通量的变化量 ΔΦ＝BΔS＝________ 根据法拉第电磁感应定律，E＝，由此求得感应电动势：E＝______。 BLvΔt BLv 2．不垂直切割 如果导线的运动方向与导线本身是垂直的，但与磁感线方向有一个 夹角α(如图)，速度v可以分解为两个分量：垂直于磁感线的分量v⊥ ＝vsin α和平行于磁感线的分量v∥＝vcos α，只有v⊥切割磁感线， 产生的电动势为E＝BLv⊥＝___________。 1. 如图所示，将条形磁铁从同一高度插入线圈中，快速插入和缓 慢插入有什么相同和不同？ 提示：线圈中的磁通量变化相同，但磁通量变化快慢不同。快 速插入时电流表指针偏转角度较大。 Blvsin α 2．如图，产生感应电动势的线圈相当于直流电路中的电池。判断下列说法的正误。 (1)电路中有感应电动势，一定产生感应电流。 ( ) (2)穿过某回路的磁通量越大，产生的感应电动势就越大。 ( ) (3)闭合电路垂直放在强磁场中，感应电动势可能为0。 ( ) × × √ 3．导体棒长度为l，从中间弯成90°后，以速度v运动时，如图所示，产生的感应电动势多大？ [任务驱动] 如图所示，我们可以通过实验探究电磁感应现象中感应电流方向的决定因素和遵循的物理规律。 (1)在实验中，电流表指针偏转的原因是什么？ (2)电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系？ 提示：(1)插入磁铁时，线圈中的磁通量发生变化，线圈中产生了感应电流。 (2)感应电动势越大，感应电流越大，电流表指针偏转程度越大。　　 [典例体验] [典例]　(2022·陕西长安调研)将P、Q两单匝闭合圆形导线环按如图所示放置，导线环Q恰好与正方形的匀强磁场区域边界内切，磁场方向垂直于两导线环的平面，P、Q导线环的半径之比rP∶rQ＝2∶1。若磁感应强度均匀增大，则P、Q导线环中感应电动势之比为 (　 ) A．1∶1 B．4∶1 C．4∶π D．2∶π [针对训练] 1. 如图所示，电流表与螺线管组成闭合电路，以下关于电流表指针偏转情况的陈述正确的是 (　 ) A．磁铁快速插入螺线管时比慢速插入螺线管时电流表指针偏转大 B．磁铁快速插入螺线管和慢速插入螺线管，磁通量变化相 同，故电流表指针偏转相同 C．磁铁放在螺线管中不动时，螺线管中的磁通量最大，所 以电流表指针偏转最大 D．将磁铁从螺线管中拔出时，磁通量减小，所以电流表指针偏转一定减小 解析：只有在磁铁插入和拔出螺线管时，线圈中才有感应电流产生，插入和拔出的速度越快，磁通量的变化越快，感应电流越大，电流表指针偏转越大。 答案：A　 2．(2023·湖北高考) 近场通信(NFC)器件应用电磁感应原理进行通 讯，其天线类似一个压平的线圈，线圈尺寸从内到外逐渐变大。 如图所示，一正方形NFC线圈共3匝，其边长分别为1.0 cm、1.2 cm 和1.4 cm，图中线圈外线接入内部芯片时与内部线圈绝缘。若匀强磁场垂直通过此线圈，磁感应强度变化率为103 T/s，则线圈产生的感应电动势最接近 (　 ) A．0.30 V　　B．0.44 V　　C．0.59 V　　D．4.3 V 3．如图甲所示的螺线管，匝数n＝1 500匝，横截面积S＝20 cm2，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。则 (1)2 s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)线圈中感应电动势大小为多少？ 新知学习(二) |导线切割磁感线的电动势 [典例体验] [例1·平动切割]　 如图所示，MN、PQ是间距为L的平行金属导轨，置于磁感应强度为B、方向垂直导轨所在平面向里的匀强磁场中，M、P间接有一阻值为R的电阻。一根与导轨接触良好、有效阻值为R的导体棒ab垂直导轨放置，并在水平外力F的作用下以速度v向右匀速运动，则(不计导轨电阻) (　 ) A．通过电阻R