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

第二章 第二节 法拉第电磁感应定律 高中物理选择性必修第二册 3、感应电流的大小跟哪些因素有关呢？ 复习回顾 1、感应电流的产生条件？ 穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合导体回路中就有感应电流。 2、感应电流的方向？ 感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。这就是楞次定律。 实验演示 当回路中的电阻一定时，感应电流的大小可能与磁通量变化的快慢有关，而磁通量变化的快慢可以用磁通量的变化率表示。也就是说，感应电流的大小与磁通量的变化率有关。 实验演示 实验现象讨论： 那么，感应电流的大小与磁通量的变化率会存在这样的定量关系呢？ 电磁感应定律 N S G 甲 乙 产生电动势的线圈相当于电源 电磁感应定律 实验初步结论： 1.同一磁体，线圈匝数相同，释放高度不同，感应电动势的大小与磁通量的变化率正相关。 2.同一磁体、相同磁极、释放高度相同，线圈感应电动势与线圈匝数正相关。 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。 （一）感应电动势 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。 电磁感应定律 电磁感应定律 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）法拉第电磁感应定律 (纽曼、韦伯) 2.公式： ⇒ k是比例常量，当式中的量都取国际单位时，k=1,即： 线圈有n匝 单位：V 电磁感应定律 3.注意：公式中 取绝对值，计算时不带入正负，感应电流的方向由楞次定律另行判断。 4.应用： ② B不变，S发生变化,ΔS＝S2-S1 ： ① S不变, B发生变化,ΔB＝B2-B1 ： ③ 如果B、S都变化呢？ 导线切割磁感线时的感应电动势 例题：如图所示，闭合电路中的一部分导体ab处于磁感应强度为B匀强磁场中，两平行导轨的间距为L，导体ab以速度v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势，其中B、L、v两两垂直。 解析： 设在Δt时间内，线框的面积变化量： 穿过闭合电路的磁通量的变化量则是： 由法拉第电磁感应定律得： 导线切割磁感线时的感应电动势 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θ，速度v可以分解为两个分量： 垂直于磁感线的分量： 平行于磁感线的分量： 平行方向不切割磁感线，不产生感应电动势，故垂直方向产生的电动势为： 导线切割磁感线时的感应电动势 5.一部分导线切割磁感线产生的感应电动势： 注意：① 此公式适用于B⊥L,L⊥v; ② 若B与v存在夹角θ，或者L与v存在夹角θ，则： ③ 感应电动势的方向可以由右手定则判断，做切割磁感 线的导体相当于电源，电流由负极流向正极； 导线切割磁感线时的感应电动势 ④ L为有效切割长度； 如果导线是弯曲的，应取与B、v垂直的等效直线的长度。 导线切割磁感线时的感应电动势 如图所示，导体棒长为L，匀强磁场磁感应强度为B，垂直于纸面向里。以O为圆心转动，角速度ω，求产生的电动势E。 解析一：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。 导线切割磁感线时的感应电动势 解析二： 设在Δt时间内，导体棒转过的角度为： 导体棒扫过的面积为： 导体棒产生的电动势为： 导体转动切割的电动势公式 导线切割磁感线时的感应电动势 6.感生电动势和动生电动势的区别和联系： 思考与讨论 1.导体棒向右运动时，自由电荷向哪运动？ 2.运动自由电荷在磁场中受到什么力的作用？力的方向如何？ 3.导体棒的哪端电势比较高？ 4.非静电力与洛伦兹力有关吗？ ⊖ ⊖ － － ＋ ＋ 5.能量是怎样转化的呢？ 思考与讨论 一段导线在做切割磁感线的运动时相当于一个电源，通过上面的分析可以看到，这时的非静电力与洛伦兹力有关。 在上图中，由于导体棒运动产生感应电动势，电路中有电流通过，导体棒在运动过程中会受到安培力的作用。可以判断，安培力的方向与推动导体棒运动的力的方向是相反的，所以安培力做负功，导体棒将克服安培力做功而消耗本身的机械能，从而转化成电能。 练习与应用 1.有一个1000匝的线圈，在0.4s内通过它的磁通量从0.02Wb增加到0.09Wb，求线圈中的感应电动势？如果线圈的电阻是10Ω，把一个电阻为990Ω的电热器连接在它的两端，通过电热器的电流是多大？ 练习与应用 2．通过一单匝闭合线圈的磁通量为Φ，Φ随时间t的变化规律如图所示，下列说法中正确的是（  ） A．0～0.3 s时间内线圈中的感应电动势 均匀增加 B．第0.6 s末线圈中的感应电动势大小 为4 V C．第0.9 s末线圈中的感应电动势的值比第0.2 s末的小 D．第0.2 s末和第0.4 s末的感应电动势的方向相同 B 练习与应用 3.如图所示，MN、PQ为两条平行的水平放置的金属导轨，左端接有定值电阻R，金属棒ab斜放在两导轨之间，与导轨接触良好，ab=L。磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面，设金属棒与两导轨间夹角为300，以速度，水平向右匀速运动，不计导轨和金属棒的电阻，则流过金属棒中的电流为( ) A 练习与应用 4.如图甲所示，在虚线所示的区域有垂直纸面向里的匀强磁场，磁场的变化规律如图乙所示，面积为S的单匝金属线框处在磁场中，线框与电阻R相连，若金属线框的电阻为 ,下列说法正确的是（　 ） A．流过电阻R的感应电流由b到a B．线框cd边受到的安培力方向向上 C．感应电动势大小为 D．a、b间的电压大小为 D 练习与应用 5.如图所示，水平放置的两平行金属导轨相距L＝0.50 m，左端接一电阻R＝0.20Ω，磁感应强度B＝0.40T的匀强磁场方向垂直于导轨平面向下，导体棒ac(长为L)垂直放在导轨上，并能无摩擦地沿导轨滑动，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计。当棒ac以v＝4.0 m/s的速度水平向右匀速滑动时，求： (1)ac棒中感应电动势的大小； (2)回路中感应电流的大小； (3)维持ac棒做匀速运动的水平外力的大小。 答案:(1)0.80V　(2)4.0 A　(3)0.80 N Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.20.100 $$