2.2 法拉第电磁感应定律（同步课件）-【上好课】2024-2025学年高二物理同步精品课堂（人教版2019选择性必修第二册）

sssss 主讲人：LWH 第2节 法拉第电磁感应定律 第2章 QQ:419561425 SZ-LWH 1 目 录 CONTENTS 感应电动势 01 法拉第电磁感应定律 02 导体切割磁感线运动时的电动势 03 SZ-LWH Sz-lwh Qq:419561425 2 SZ-LWH 情境导入 Sz-lwh Qq:419561425 问题：试从本质上比较甲、乙两电路的异同 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 SZ-LWH 情境导入 Sz-lwh Qq:419561425 01 感应电动势 SZ-LWH 5 N S G 乙 甲 1、感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。 产生感应电动势的那部分导体就相当于电源。 2、感应电动势与感应电流的关系： 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。（要看电路是否闭合） 产生电动势的线圈相当于电源 SZ-LWH 一、感应电动势 Sz-lwh Qq:419561425 3.感应电动势的大小跟哪些因素有关？ （1）部分导体切割磁感线 穿过线圈的磁通量变化越快感应电流越大 SZ-LWH 一、感应电动势 Sz-lwh Qq:419561425 （2）条形磁铁穿插螺线管 穿过线圈的磁通量变化越快感应电流越大 SZ-LWH 一、感应电动势 Sz-lwh Qq:419561425 Φ变化的快慢不同 Φ都发生了变化 都产生了E(I) 产生的E(I)大小不等 磁通量变化越快，感应电动势越大。 磁通量的变化快慢 越大? 从条件上看 从结果上看 相同 不同 磁通量的变化率 （3）通电螺线管穿插螺线管 穿过线圈的磁通量变化越快感应电流越大 SZ-LWH 一、感应电动势 Sz-lwh Qq:419561425 02 法拉第电磁感应定律 SZ-LWH 10 导学探究 如图所示，将条形磁铁从同一高度插入线圈。 （1）快速插入和缓慢插入，磁通量的变化量 相同 吗？指针偏转角度相同吗？ ［提示］磁通量的变化量相同，但磁通量变化的快慢不同，快速插入比缓慢插入时指针偏转角度大。 （2）分别用一根磁铁和两根磁铁以相同速度快速插入，磁通量的变化量 相同吗？指针偏转角度相同吗？ ［提示］用两根磁铁快速插入时磁通量变化量较大，磁通量变化率也较大，指针偏转角度较大。 （3）指针偏转角度取决于什么？ ［提示］指针偏转角度的大小取决于 的大小。 SZ-LWH 二、法拉第电磁感应定律 Sz-lwh Qq:419561425 1.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变化率成正比。 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。物理量都取国际单位。 2.公式: n为线圈的匝数 表示磁通量变化的快慢 SZ-LWH 二、法拉第电磁感应定律 Sz-lwh Qq:419561425   物理意义 与电磁感应关系 磁通量Ф 磁通量变化△Ф 磁通量变化率ΔΦ/Δt 3、理解:Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的意义 某一时刻穿过回路的磁感线的条数 无直接关系 一段时间内穿过回路的磁通量的变化了多少 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 SZ-LWH 二、法拉第电磁感应定律 Sz-lwh Qq:419561425 ①B不变, S发生变化,ΔS＝S2-S1 ： ②S不变, B发生变化,ΔB＝B2-B1 ： 4.应用:用公式 求E的几种常见情况： ③如果B、S都变化呢？ SZ-LWH 二、法拉第电磁感应定律 Sz-lwh Qq:419561425 角度1 法拉第电磁感应定律的理解 1. 根据法拉第电磁感应定律，下列说法正确的是( ) A.穿过回路的磁通量越大，回路中的感应电动势也越大 B.磁通量的变化量越大，回路中的感应电动势越大 C.穿过回路的磁通量的变化率为0，回路中的感应电动势一定为0 D.某一时刻穿过回路的磁通量为0，回路中的感应电动势一定为0 解析：根据法拉第电磁感应定律 可知，回路中感应电动势正比于 磁通量的变化率，与某时刻磁通量大小及其变化量大小无直接关系。 √ SZ-LWH 跟踪练习 Sz-lwh Qq:419561425 2.在变化的磁场中，穿过一个50匝闭合线圈的磁通量每秒均匀增加 ，则下列说法正确的是( ) A.线圈中的感应电动势每秒钟增加 B.线圈中的感应电动势每秒钟增加 C.线圈中的感应电动势为 D.线圈中的感应电动势为0 解析：因为磁通量均匀增加，线圈中的感应电动势不变，故A、B错误； 根据法拉第电磁感应定律表达式 ，故C正确， D错误。 √ SZ-LWH 跟踪练习 Sz-lwh Qq:419561425 角度2 法拉第电磁感应定律的应用 3. 一个面积为 、匝数为 的圆形线圈如图所示，线圈平 面与匀强磁场垂直且一半在磁场中。在时间 内，磁感应强 度的方向不变、大小由 增大到 ，在此过程中，线圈中 产生的感应电动势为( ) A. B. C. D. 解析：根据法拉第电磁感应定律 ， ，得 ，故A、B、D错误，C正确。 √ SZ-LWH 跟踪练习 Sz-lwh Qq:419561425 4. (2023·重庆一中期末)（多选）由螺线管、电阻和水平放置的平行板电 容器组成的电路如图所示，其中，螺线管匝数为 ，横截面积为 ，电容 器两极板间距为 。螺线管处于竖直向上的匀强磁场中，一质量为 、电 荷量为 的带正电颗粒悬停在电容器中，重力加速度大小为 ，则 ( ) A.磁感应强度均匀增大 B.磁感应强度均匀减小 C.磁感应强度变化率为 D.磁感应强度变化率为 √ √ SZ-LWH 跟踪练习 Sz-lwh Qq:419561425 03 导体切割磁感线运动时的电动势 SZ-LWH 19 导学探究 如图所示，一个半径为 的半圆形导体，处在磁感应强度为 的匀强磁场中。 （1）当导体沿 方向以速度 做匀速运动时，其感应电动 势的大小是多少？ ［提示］ （2）当导体沿 方向以速度 做匀速运动时， 间感应电动势的大小 是多少？ 间感应电动势大小又是多少？ ［提示］ SZ-LWH 三、导体切割磁感线运动时的电动势 Sz-lwh Qq:419561425 公式推导 × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × G a b v 导体ab处于如图所示的匀强磁场中，磁感应强度是B，长为L的导体棒ab以速度v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势. a b 分析：回路在时间Δt 内增大的面积为： ΔS=LvΔt 产生的感应电动势为： 穿过回路的磁通量的变化为： ΔΦ=BΔS =BLvΔt 总结：导体棒切割磁感线时产生的感应电动势： 当v ⊥ B ， v⊥l ，l⊥B时，E= . 当v∥ B ， v⊥l ，l⊥B时，E= . SZ-LWH 三、导体切割磁感线运动时的电动势 Sz-lwh Qq:419561425 θ v B V1 =Vsinθ （θ为v与B夹角） (1)若导体斜切磁感线（v 与B成θ 角 ，v⊥l，l⊥B）： V2 =Vcosθ v θ vsinθ vcosθ l θ 思考：如图，匀强磁场的磁感应强度为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θ角，求金属棒ab产生的感应电动势。 E=Blvsinθ 感应电动势： E=Bvlsinθ l为切割磁感线的有效长度 导线垂直于运动方向上的投影。 SZ-LWH 三、导体切割磁感线运动时的电动势 Sz-lwh Qq:419561425 说明： 1、导线的长度L应为有效长度。 2、速度V为平均值（瞬时值），E就为平均值（瞬时值）。 (导线垂直于运动方向上的投影) θ v B （θ为v与B夹角） (1)若导体斜切磁感线（v 与B成θ 角 ，v⊥l，l⊥B）： V2 =Vcosθ SZ-LWH 三、导体切割磁感线运动时的电动势 Sz-lwh Qq:419561425 匀强磁场 v 、B、L两两垂直 SZ-LWH 三、导体切割磁感线运动时的电动势 Sz-lwh Qq:419561425 速度v为平均值(瞬时值)： E就为平均值(瞬时值) （2）l为切割磁感线的有效长度 E=Blvsinθ v θ vsinθ vcosθ l 感应电动势： E=Bvlsinθ l：导线垂直于运动方向上的投影。 × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × v L × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × v θ L SZ-LWH 三、导体切割磁感线运动时的电动势 Sz-lwh Qq:419561425 × × × × × × × × × × × × × × × O A L 例1.如图所示，导体棒长为L，磁感应强度为B,垂直于纸面向里。以O为圆心转动，角速度ω，求E。 v 　　由于棒上各点的速度随着距离O点的距离均匀变化，所以可以用O、A两点的平均速度代替棒运动的速度求解。 右手定则：φA>φO × × × × × × × × × × SZ-LWH 三、导体切割磁感线运动时的电动势 Sz-lwh Qq:419561425 （1）线圈处于如图所示位置 （2）当线圈转过θ 时，电动势 例2.线圈绕垂直于磁场的轴转动，线圈匝数n，求E。 SZ-LWH 三、导体切割磁感线运动时的电动势 Sz-lwh Qq:419561425 例2.线圈绕垂直于磁场的轴转动，线圈匝数n，求E。 （3）线圈以图示情形运动时 B L ω O' O l1 l2 E1 E2 线圈以此位置为初始位置，经过时间t,转过角度ωt时： 1、适用于线圈绕垂直于磁场的轴的转动，与轴的位置无关。 2、与线圈平面形状无关 3、线圈从平行于磁场的位置开始计时 SZ-LWH 三、导体切割磁感线运动时的电动势 Sz-lwh Qq:419561425 转动切割问题: 例3.如图所示，导体棒长为L，在磁感应强度为B,垂直于纸面向里（足够大）。以O为圆心转动，角速度ω，求E。 解：由于棒上各点的速度随着距离O点的距离均匀变化，所以可以用O、A两点的平均速度代替棒运动的速度。 SZ-LWH 三、导体切割磁感线运动时的电动势 Sz-lwh Qq:419561425 E＝BLv 适用范围 普遍适用 磁场变化： 面积变化： 导体切割磁感线运动 回路中产生的感应电动势 某部分导体产生电动势 研究对象 物理意义 某一段时间的平均感应电动势 v瞬时速度— 瞬时感应电动势 v v平均速度— 平均感应电动势 Δt →0时为瞬时感应电动势。 辨析：公式 与公式 的区别和联系？ 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。如右图。 v ⊥ B ⊥ l E＝BLv SZ-LWH 三、导体切割磁感线运动时的电动势 Sz-lwh Qq:419561425 思考与讨论 ①导体棒以v1向右运动，洛伦兹力F1什么方向？ ②正电荷向什么方向运动？ ③以v2向上运动，受不受洛伦兹力？ F1=qv1B，向上 为讨论方便设自由电荷为正电荷 正电荷除了向右运动，还要向上运动 受洛伦兹力 F2=qv2B，向左 × × × × B × × × × × × × × × × × × × × × × v1 F1=qv1B v2 F2=qv2B －－ ＋＋ 电磁感应现象中的洛伦兹力： ④F1、F2各做什么功？ F1做正功、F2做负功， 洛伦兹力永远不做功 F洛 v 做功代数和为0. SZ-LWH 三、导体切割磁感线运动时的电动势 Sz-lwh Qq:419561425 电磁感应现象中的洛伦兹力： F电 ①自由电荷合运动是斜向上的。 ②当F1=F电时，自由电荷不再做定向移动。 ③CD　棒相当于电源，C　端电势高，相当于电源正极。 由于导体运动而产生的电动势叫动生电动势。非静电力是洛伦兹力。 SZ-LWH 三、导体切割磁感线运动时的电动势 Sz-lwh Qq:419561425 角度1 导体棒的转动 5. (2023·江苏盐城期末)如图，一条长为 的导体棒在 磁感应强度为 的匀强磁场中绕其一端以角速度 在 垂直于磁场的平面内匀速转动， 、 两端产生的感应 A. ， B. ， C. ， D. ， 电动势为 ， 、 两端的电势分别为 、 ，则( ) √ SZ-LWH 跟踪练习 Sz-lwh Qq:419561425 6. (2023·辽宁大连期中)如图所示，航天器 和卫星 均在赤道平面内，它们通过一根长度为 的金属杆相连， 在各自的轨道上以角速度 同步绕地球做自西向东的匀 速圆周运动，不计金属杆的质量，则( ) A.金属杆在地磁场中不受安培力的作用 B.安培力的方向与两物体的环绕方向相反 C.由于存在地磁场，金属杆上卫星 端的电势高于航天器 端的电势 D.若 、 所在平面处地磁场可视为磁感应强度大小为 的匀强磁场，则 、 两点间电势差的大小为 √ SZ-LWH 跟踪练习 Sz-lwh Qq:419561425 角度2 圆盘的转动 7. (2023·广东深圳统考期末)如图所示的是法拉第圆 盘发电机的示意图。铜质圆盘安装在水平铜轴上，圆 盘全部处在两磁极之间，圆盘平面与磁感线垂直。金 属圆盘与电阻 组成闭合回路，现在顺时针（从左往 右看）转动圆盘，则( ) A.只有圆盘加速转动，回路中才有感应电流 B.由于圆盘转动过程中的磁通量不变化，电路中没有电流 C.圆盘转动过程中，回路中的感应电流从 经电阻 到 D.圆盘转动过程中，回路中的感应电流从 经电阻 到 √ SZ-LWH 跟踪练习 Sz-lwh Qq:419561425 课堂小结 SZ-LWH Sz-lwh Qq:419561425 谢谢各位的聆听！ QQ：419561425 SZ-LWH Sz-lwh Qq:419561425 37 星之所在 初音未来 Other 132264.0 Lavf58.28.100 Lavf58.29.100 Lavf58.29.100 $$