2.2 法拉第电磁感应定律 课件 -2024-2025学年高二下学期物理教科版（2019）选择性必修第二册

2.2法拉第电磁感应定律 自我精进 勇毅担当 “自主化、情境化“展学课堂实践 “展学式”课堂教学实践 导标 “自主化、情境化“展学课堂实践 1.理解和掌握法拉第电磁感应定律的内容和表达式 2.能够运用法拉第电磁感应定律定量计算感应电动势的大小 3.能运用公式计算导体切割磁感线时的感应电动势 “展学式”课堂教学实践 导标 知识回顾 1.在普通电路中，有持续电流产生的条件是什么？ 2.在电磁感应现象中，有感应电流产生的条件是什么？ 1.闭合回路 2.有电源（有电动势，维持电压) 1.闭合回路 2.磁通量发生变化 “展学式”课堂教学实践 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 导标 “展学式”课堂教学实践 学标1：感应电动势E 1、定义：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相当于电源. “展学式”课堂教学实践 问题1：感应电动势和感应电流之间存在什么关系？ 2、产生感应电动势条件：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。 注意：①产生感应电动势不一定有感应电流 ②产生感应电流一定有感应电动势 学标1：感应电动势E 猜想：感应电动势的大小与什么因素有关？ “展学式”课堂教学实践 学标2：电磁感应定律 问题1:电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系? 问题2:在实验中，要让指针偏角更大，即获得更大的感应电动势，该怎么做？ “展学式”课堂教学实践 学标2：电磁感应定律 “展学式”课堂教学实践 学标2：电磁感应定律 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 问题:在实验中，将条形磁铁从同一高度插入线圈中同一位置，快插入和慢插入有什么相同和不同? 磁通量的变化率 “展学式”课堂教学实践 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。 线圈有n匝 2、公式: 3、注意：公式中△Φ取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向由楞次定 律和安培定则判断。 二、法拉第电磁感应定律 学标2：电磁感应定律 “展学式”课堂教学实践 4.【注意】 2.E与Φ 、ΔΦ无关，与ΔΦ/ Δt成正比 思考：1、磁通量大，电动势一定大吗？ 2、磁通量变化大，电动势一定大吗？ 1.此公式求的是Δt时间内的平均感应电动势； 当Δt趋近于0时，为瞬时电动势。 学标2：电磁感应定律 “展学式”课堂教学实践   物理意义 与电磁感应关系 磁通量Ф 穿过回路的磁感线的条数多少 无直接关系 磁通量变化△Ф 穿过回路的磁通量变化了多少 产生感应电动势的条件 磁通量变化率 ΔΦ/Δt 穿过回路的磁通量变化的快慢   决定感应电动势的大小 5.理解:Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的意义 学标2：电磁感应定律 △Φ取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向由楞次定律和安培定则判断。 “展学式”课堂教学实践 ①B不变, S发生变化,ΔS＝S2-S1 ： ②S不变, B发生变化,ΔB＝B2-B1 ： 6、应用:用公式 求E的几种常见情况： ③如果B、S都变化呢？ ω 由于磁感应强度变化而产生的电动势叫感生电动势 学标2：电磁感应定律 “展学式”课堂教学实践 1、关于线圈中的感应电动势，下列说法中正确的是（ ） A.线圈放在磁场越强的位置，线圈中的感应电动势越大 B.穿过线圈的磁通量越大，线圈中的感应电动势越大 C.穿过线圈的磁通量变化越大，线圈中的感应电动势越大 D.穿过线圈的磁通量变化越快，线圈中的感应电动势越大 D 验标2：电磁感应定律 “展学式”课堂教学实践 验标2：电磁感应定律 点金训练P49-3 “展学式”课堂教学实践 学标3：导体切割磁感线的感应电动势 × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × G a b v 导体ab处于匀强磁场中，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 V是相对于磁场的速度 B、L、V两两垂直时 “展学式”课堂教学实践 V2 V1 θ v B 若导体运动方向跟磁感应强度方向有夹角(导体斜切磁感线) θ为v与B夹角 【注意】 1.若v//B，则E=0 2.L为有效长度 3.当v为平均速度时，E为平均电动势； 当v为瞬时速度时，E为瞬时电动势 × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × L × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × 学标3：导体切割磁感线的感应电动势 “展学式”课堂教学实践 甲中的有效切割长度为：l＝cd sin θ； 乙中的有效切割长度为：l＝MN； 丙中的有效切割长度为：沿v1的方向运动时，l＝ R； 沿v2的方向运动时，l＝R. 注意：E＝Blv与F安＝BIL中长度的区别 对L的理解 1.连接初点末点作直线 2.再作初末点直线在垂直于速度方向投影，即为有效长度 学标3：导体切割磁感线的感应电动势 “展学式”课堂教学实践 “展学式”课堂教学实践 金属棒L以ω绕某端点O转动时, 产生的感应电动势 四、导体棒转动切割磁感线时的感应电动势 学标4：导体转动切割磁感线的感应电动势 O A L v × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × 右手定则：φA>φO，A相当于电源的正极。 “展学式”课堂教学实践 【例4】 如图所示，导体棒AB的长为2R，绕O点以角速度ω匀速转动，OB长为R，且O、B、A三点在一条直线上，有一磁感应强度为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场充满转动平面且与转动平面垂直，那么AB两端的电势差为 (　　) A. BωR2 B．2BωR2 C．4BωR2 D．6BωR2 C 【引申】 如图所示，导体棒AB的长为3R，绕O点以角速度ω匀速转动，OB长为R，且O、B、A三点在一条直线上，有一磁感应强度为B ，方向垂直纸面向里的匀强磁场充满转动平面且与转动平面垂直，那么AB两端的电压为 (　　) A. BωR2 B．3BωR2/2 C．4BωR2 D．6BωR2 B 验标4：导体转动切割磁感线的感应电动势 “展学式”课堂教学实践 如图所示，导体棒长为L，磁感应强度为B,垂直于纸面向里。 × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × 拓展（1）： 棒以O1为圆心转动，O1为中点，求E。 A v v O1 ● O 学标4：导体转动切割磁感线的感应电动势 “展学式”课堂教学实践 如图所示，导体棒长为L，磁感应强度为B,垂直于纸面向里。 × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × 拓展（2）： 棒以O1为圆心转动，O1为三等分点，求E。 A v v O1 ● O 学标4：导体转动切割磁感线的感应电动势 “展学式”课堂教学实践 (1)O点在棒的端点时,E=Bl =Blv中= Bl2ω。 (2)O点在棒的中点时,E=0。 (3)O点为任意点时,E= B ω- B ω。 总结：导体转动垂直切割磁感线 学标4：导体转动切割磁感线的感应电动势 “展学式”课堂教学实践 6、线圈绕垂直于磁场的轴转动，线圈匝数n，求E。 （1）线圈处于如图所示位置 学标5：线圈转动切割磁感线的感应电动势 （2）当线圈转过θ 时，电动势 “展学式”课堂教学实践 “展学式”课堂教学实践 课堂小结 法拉第电磁感应定律 法拉第电磁感应定律 右手定则 感应电动势 （v⊥B） （v⊥杆） “展学式”课堂教学实践 Lavf58.29.100 公式E＝neq \f(ΔΦ,Δt)与E＝BLvsinθ的区别与联系 E＝n E＝Blvsin θ 区别 研究对象 整个闭合回路 回路中做切割磁感线运动的那部分导体 适用范围 各种电磁感应现象 只适用于匀强磁场导体切割磁感线运动的情况 计算结果 平均感应电动势 瞬时或平均感应电动势 联系 E＝Blvsin θ是由E＝n在一定条件下推导出来的，该公式可看作法拉第电磁感应定律的一个推论 $$