2.2法拉第电磁感应定律 课件-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

人教版 选择性必修第二册 法拉第电磁感应定律 第二章 电磁感应 (1)闭合电路 利用磁场产生电流的现象 问题1:什么叫电磁感应现象? 问题2:产生感应电流的条件是什么? (2)磁通量变化 思考: 问题3:感应电流的大小跟哪些因素有关? 感应电流的大小与磁通量的变化率有关。 既然闭合电路中有感应电流,这个电路中就一定有电动势。 甲 N S G 乙 产生电动势的那部分导体相当于电源 v 01 (1)定义:在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势; (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. ①有感应电流一定存在感应电动势; ②有感应电动势不一定存在感应电流。 一、感应电动势 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。 二、电磁感应定律: 2. 公式: 单位:V,且1V=1Wb/s。 n为线圈的匝数 (1)公式中 取绝对值。 (2)E=n 求解的是平均感应电动势。 (3)感应电动势大小取决于穿过电路的磁通量的变化率和线圈匝数n,而与 、 的大小没有必然关系,也与电路是否闭合无关。 注意: (4)公式E=n求解 求出的是整个回路的感应电动势;回路中感应电动势为零时,回路中某段导体的感应电动势不一定为零。 03 (5) -t图像 /Wb t/s 1 2 3 0 1 2 5 4 6 /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 /Wb t/s 1 2 3 0 1 2 5 4 6 (1)磁通量的变化是由面积变化引起时, =B S,则 (2)磁通量的变化是由磁场变化引起时, = B S,则 应用法拉第电磁感应定律的两种情况 例1:有一个50匝的线圈,如果穿过它的磁通量的变化率为0.5Wb/s,求感应电动势。 例2:一个100匝的线圈,在0.5s内穿过它的磁通量从0.01Wb增加到0.09Wb。求线圈中的感应电动势。 二、导体切割磁感线运动时的感应电动势 1、导体垂直切磁感线. ①B、l、v 两两垂直; ②速度v为平均值(瞬时值), E就为平均值(瞬时值); ③l指切割磁感线的有效长度。 例3:如图,匀强磁场的磁感应电动势为B,长为L的金属棒ab在垂直于B的平面内运动,速度v与L成 角,求金属棒ab产生的感应电动势。 a b v E=B(Lsin )V 有效长度:导线在垂直速度方向上的投影长度 例4:半径为R的半圆形导线在匀强磁场B中,以速度V向右匀速运动时,求半圆形导线产生的感应电动势E。 V O R E = B 2R V 有效长度:弯曲导线在垂直速度方向上的投影长度 例5:如图,一个水平放置的导体框架,宽度L=1.50m,接有电阻R=0.20 ,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,框架及导体ab电阻均不计,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 v B v2 v1 2.导体斜切磁感线 ( 为v与B夹角) 当v⊥B时,E最大 当v//B时,E=0(无切割) 3.导体转动切割磁感线 法拉第圆盘发电机 1831年10月28日 例6:如图所示,半径为r的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场(磁感应强度为B)中,绕O轴以角速度 沿逆时针方向匀速转动,则通过电阻R的电流的方向和大小是(金属圆盘的电阻不计) 例7:有一面积 S = 100 cm2 的金属环,电阻 R = 0.1 ,环中磁场变化规律如图所示,磁场方向垂直环面向里,则在 t1-t2 时间内通过金属环某一截面的电荷量为多少? 如图所示,导线做切割磁感线运动,能量是如何转化的?所产生的电能与克服安培力所做的功之间有什么关系? 在导线做切割磁感线的运动中,产生的电能是通过其他外力克服安培力做功转化而来的,克服安培力做了多少功,就有多少电能产生.这些电能又通过电流做功,转化为其他式的能,整个过程遵守能量守恒定律。 元物理 23 形成感应电流后,在 t内通过某一截面的电荷量(感应电荷量) 一定要用平均电动势和平均电流计算 其他形式的能量如机械能 电流做功 焦耳热或 其他形式的能量 电 能 克服安培力做功 1、关于电磁感应,下述说法中正确的是( ) A、穿过线圈的磁通量越大,感应电动势越大 B、穿过线圈的磁通量为零,感应电动势一定为零 C、穿过线圈的磁通量的变化越大,感应电动势越大 D、穿过线圈的磁通量变化越快,感应电动势越大 课堂练习 /10-2Wb t/s A B D 0 1 2 0.1 2、单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,转轴垂直于磁场。若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示,则: