2. 法拉第电磁感应定律（教学课件）物理教科版选择性必修第二册

@HY 第二节 法拉第电磁感应定律 教科版（2019）高中物理选择性必修第二册 第二章 电磁感应及其应用 新课引入 感应电动势 影响因素 电磁感应定律 （1）什么是电磁感应现象？ （2）产生感应电流的条件是什么？ （3）下图所示的两个电路，闭合电路，电流表指针都能发生偏转，请比较两个电路的异同。 由磁生电的现象。 闭合回路的磁通量发生变化 切割电动势 试从本质上比较甲、乙两电路有何异同？ 甲 N S G 乙 v 相同点：两电路都是闭合的，有电流 不同点：甲中有电池（电源）,乙中有螺线管（相当于电源） 产生电动势的线圈相当于电源 新课引入 感应电动势 影响因素 电磁感应定律 切割电动势 1、定义：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势（E）。产生感应电动势的那部分导体相当于电源。 2、产生条件：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。 3、方向判断：在内电路中，由电源的负极指向正极，跟内电路的电流方向一致。 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。 新课引入 感应电动势 影响因素 电磁感应定律 切割电动势 猜想：感应电动势的大小可能跟磁通量的变化快慢有关。 新课引入 感应电动势 影响因素 电磁感应定律 切割电动势 磁通量变化量∆Φ = Φ2 – Φ1 则在∆t = t2- t1时间内， 磁通量的变化率 分析总结： 设在t1时刻的磁通量为Φ1，在t2时刻的磁通量为Φ2， 实验结论： 感应电动势的大小由磁通量变化率决定。 新课引入 感应电动势 影响因素 电磁感应定律 切割电动势 1、内容：电路中感应电动势的大小，与穿过这一电路的磁通量变化率成正比。 2、表达式： 采用国际单位制的单位，比例系数 ，表达式写成 。 当线圈有n 匝，则可以看成由n个单匝线圈串联而成，穿过每匝线圈的磁通量变化率是相同的，表达式为： 。 3、感应电动势的单位：伏特（V） 新课引入 感应电动势 影响因素 电磁感应定律 切割电动势 公式 的变形： (1)回路面积S不变，磁感应强度B变化: (2)磁感应强度B不变，回路面积S变化: (3)B、S同时变化: 新课引入 感应电动势 影响因素 电磁感应定律 切割电动势 回路在时间t内增大的面积为： 产生的感应电动势为： 穿过回路的磁通量的变化为： （v是相对于磁场的速度） 导体切割磁感线的感应电动势 如图所示闭合线框一部分导体bc长L，处于匀强磁场中，磁感应强度是B，bc以速度v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势。 新课引入 感应电动势 影响因素 电磁感应定律 切割电动势 导体切割磁感线时的感应电动势 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) 【注意】 1、导线运动方向和磁感线平行时, E=0。 2、导线的长度L应为有效长度(如果不是直导线，则L为导体首尾相连的线段在垂直于速度方向上的投影)。 3、速度v为平均值(瞬时值), E就为平均值(瞬时值)。 （θ为v与B夹角） 新课引入 感应电动势 影响因素 电磁感应定律 切割电动势 （1）公式 和 公式有何区别？ 区别 研究对象 物理意义 使用范围 一个回路 在磁场中运动的一段导体 求的是 时间内的平均电动势 若速度为平均速度，求的是平均时电动势；若速度为瞬时速度，求的是瞬时电动势。 普遍性 只适用于一段导体切割磁感线的情况 新课引入 感应电动势 影响因素 电磁感应定律 切割电动势 【例题1】设匀强磁场的磁感应强度为B，导体棒MN的长度为l，在水平外力作用下以速度v水平向右匀速运动，电阻值为R，不计其它电阻和摩擦。 ① 导体棒产生感应电动势？回路中的感应电流？ 感应电动势 E = Blv 感应电流 E R 导体切割磁感线时的感应电动势 新课引入 感应电动势 影响因素 电磁感应定律 切割电动势 ② 在时间 t 内，电路中产生多少电能？ 电路中产生的电能 ③ 导体棒受到的安培力的大小？方向？ 安培力 与v 反向 ④ 作用在导体棒上的外力F的大小？方向？ 外力与v同向 F安 F 新课引入 感应电动势 影响因素 电磁感应定律 切割电动势 导体切割磁感线时的感应电动势 ⑥ 运动过程中，外力做功、安培力做功与电路 中产生的电能有什么关系？ 综合②⑤分析：外力做功等于克服安培力做功，等于电路中产生的电能。 ⑤ 在时间 t 内，外力F 做功？安培力 做功？ 外力做功 安培力做功 F安 F 导体切割磁感线时的感应电动势 新课引入 感应电动势 影响因素 电磁感应定律 切割电动势 1．有一个 1000 匝的线圈，在 0.4s 内穿过每匝线圈的磁通量从 0.02 Wb 增加到 0.09 Wb，求线圈中的感应电动势。如果线圈的电阻是 10Ω，把它跟一个电阻值为 990Ω 的电阻串联组成闭合回路时，通过该电阻的电流是多大？ 课堂练习 2．如图所示，匀强磁场中有两个导体圆环a、b，磁场方向与圆环所在平面垂直。磁感应强度B随时间均匀增大。两圆环半径之比为2∶1，圆环中产生的感应电动势分别为Ea和Eb，不考虑两圆环间的相互影响。下列说法正确的是(　　) A．Ea∶Eb＝4∶1，感应电流均沿逆时针方向 B．Ea∶Eb＝4∶1，感应电流均沿顺时针方向 C．Ea∶Eb＝2∶1，感应电流均沿逆时针方向 D．Ea∶Eb＝2∶1，感应电流均沿顺时针方向 B 课堂练习 3.如图所示，在一匀强磁场中有一U形导线框abcd，线框处于水平面内，磁场与线框平面垂直，R为一电阻，ef为垂直于ab的一根导体杆，它可在ab、cd上无摩擦地滑动。杆ef及线框中导线的电阻都忽略不计。开始时，给ef一个向右的初速度，则(　　) A．ef将减速向右运动，但不是匀减速运动， 最后停止 B．ef将匀减速向右运动，最后停止 C．ef将匀速向右运动 D．ef将往返运动 A 课堂练习 4．如图甲所示，在一个正方形金属线圈区域内存在着磁感应强度B随时间变化的匀强磁场，磁场的方向与线圈平面垂直。金属线圈所围的面积S＝200 cm2，匝数n＝1 000，线圈电阻r＝2.0 Ω。线圈与电阻R构成闭合回路，电阻的阻值R＝8.0 Ω。匀强磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图乙所示，求： (1)t1＝2.0 s时线圈产生感应电动势的大小； (2)在t1＝2.0 s时通过电阻R的感应电流的大 小和方向； (3)在t2＝5.0 s时刻，线圈端点a、b间的电压。 课堂练习 答案：(1)1 V　(2)0.1 A　方向b→R→a　(3)3.2 V txm $$