2.2 法拉第电磁感应定律 课件-2026-2027学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

第二章 电磁感应定律 2.2 法拉第电磁感应定律 高中物理-人教版 高中物理(人教版2019)选择性必修第二册 1 学习目标 物理观念：理解磁通量变化率的意义，掌握法拉第电磁感应定律及其表达式 E＝n，能区分感应电动势与感应电流； 科学思维：经历控制变量、类比推理建立定律的过程，能运用 E＝n 和 E＝Blv 分析解决简单问题； 科学探究：通过实验探究感应电动势与磁通量变化快慢的关系，会设计实验、记录分析数据并得出结论； 科学态度与责任：了解法拉第发现定律的历程，体会科学精神，认识电磁感应在生产生活中的应用； 目录 01 感应电动势 02 电磁感应定律 03 导线切割磁感线时的感应电动势 04 训练巩固 复习回顾--感应电流的方向 楞次定律 右手定则 v N S 内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流产生的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 Bi 磁感线 四 指 大拇指 穿过手心 电流方向 运动方向 新课引入--感应电流的大小 问题：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。感应电流的大小与哪些因素有关呢？ 感应电流的大小与磁通量的变化率/磁通量的变化快慢。 感应电动势 感应电流的大小： 由闭合电路欧姆定律得： 注意： 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。 在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势； 产生感应电动势的那部分相当于电源； 电磁感应定律 做一做：实验装置如图所示，线圈的两端与电压传感器相连。将强磁体从长玻璃管上端由静止下落，穿过线圈。分别使线圈距离上管口20cm、30cm、40cm和50cm，记录每次下落时电压的最大值。 分别改变线圈的匝数、磁体的强度，重复上面的实验，得出定性的结论。 电磁感应定律 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。 公式: （k是一个常数，国际单位制 k=1） （纽曼 韦伯） 闭合电路常常是一个匝数为n的线圈，所以： 注意：公式中Δ取绝对值，不涉及正负，感应电 流的方向另行判断。 右手定则 / 楞次定律 E：感应电动势 电磁感应定律 磁通量Φ，磁通量的变化量ΔΦ，磁通量的变化率的比较： 磁通量 磁通量变化量 磁通量变化率 ΔΦ / Δt ΔΦ = Φ2-Φ1 Φ = BS 磁感线条数 磁通量变化了多少 磁通量变化快慢 反映磁场强弱 产生感应电动势 的条件 决定感应电动势 的大小 物理意义： 含义： 公式： 电磁感应定律 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？ 【优化学案】穿过一个单匝线圈的磁通量始终保持每秒均匀减少2Wb， 则（ ） A.线圈中感应电动势每秒增大2V； B.线圈中感应电动势每秒减小2V； C.线圈中无感应电动势； D.线圈中感应电动势大小保持2V不变； D 当堂检测 【课后练习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? 当堂检测 【优化学案】闭合回路的磁通量随时间的变化图像分别如图所示，下列关于回路中产生的感应电动势的说法正确的是（ ） A.图甲回路中感应电动势恒定不变； B.图乙回路中感应电动势恒定不变； C.图丙回路中0~t1时间内感应电动势小于t1~t2时间内感应电动势； D.图丁回路中感应电动势先变大后变小； B 当堂检测 【优化学案】如图甲所示，线圈的匝数n=100，横截面积S=50cm2，线圈总电阻r=10Ω，沿轴方向有匀强磁场，设图示磁场方向为正，磁场的磁感应强度随时间变化如图乙所示，则在开始的0.1s内（ ） A.磁通量的变化量为0.25Wb； B.磁通量的变化率为2.5×102Wb/s； C.a、b间电压为0； D.在a、b间接一个理想电流表时，电流表的示数为0.25A； D 当堂检测 导体切割磁感线时的感应电动势 把矩形线框CDMN放在磁感应强度为B的匀强磁场里，线框平面跟磁感线垂直。设线框可动部分导体棒MN的长度为 l，它以速度 v 向右运动，在t时间内，由原来的位置MN移到M1N1。求这个过程中导体棒两端的感应电动势？ 线框的面积变化量： 穿过闭合电路的磁通量的变化量： 根据 可得： 条件：①匀强磁场；②v、B、l 相互垂直。 导体切割磁感线时的感应电动势 如果导体棒的运动方向与导体棒本身是垂直的，但与磁感线方向有一个夹角，求这个过程中导体棒两端的感应电动势？ 导线运动方向不与磁感线垂直时的情况 v v1 v2 v B 垂直于磁感线的分量：v1 = vsin 平行于磁感线的分量：v2 = vcos 不切割磁感线，不产生感应电动势 切割磁感线，产生感应电动势 因此：E = Blv sin 导体切割磁感线时的感应电动势 如果导体棒的运动速度v 与导体棒本身不垂直，如何计算感应电动势的大小？ 导体切割磁感线的等效长度为导轨的宽度：lsinθ 产生的感应电动势：E = Blv sin 注意：当B 、l、v 任意两个量方向平行时→ E = 0 ； 导体切割磁感线时的感应电动势 如果导体棒绕O点，以的角速度转动，求导体棒两端的感应电动势？ 当导体绕一端转动时，由于导体上各点的速度不同，且是线性增加的； O 所以导体运动的平均速度为 ； 由公式 E = Bl → E = Bl2 电磁感应中电路的分析与计算 电路分析 产生感应电动势的那部分导体或线圈作为电源，其电阻相当于电源的内阻，这部分电路称为内电路，电路的其他部分可看作外电路，必要时画出等效电路图，利用闭合电路的有关知识进行分析计算。 根据楞次定律、安培定则或右手定则可以判断感应电流的方向，电源内部的电流由负极流向正极。 电源正负极的确定 电磁感应中电路的分析与计算 感应电动势大小的计算 若是磁场变化：；若是导体切割磁感线：E = Blv； 通过闭合电路某截面的电荷量的计算 平均感应电动势 瞬时感应电动势 【优化学案】如图所示，面积为0.2m2的100匝线圈处在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，已知磁感应强度随时间变化的规律为B=(2+0.2t)(T)，定值电阻R1=6Ω，线圈电阻R2=4Ω。 问题：如何比较a、b两点电势的高低？线圈产生的感应电动势和感应电流的大小分别是多少？ a点相当于电源正极，b点相当于电源的负极，故a点电势高 当堂检测 【优化学案】(多选)如图所示，一导线弯成半径为r的半圆形闭合回路。虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于回路所在的平面。回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直。从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论正确的是（ ） ACD A.感应电流方向不变； B.CD段导线始终不受安培力； C.感应电动势最大值E = Brv； D.感应电动势平均值 = Brv； 当堂检测 【优化学案】如图所示，一水平放置的平行导体框宽度l=0.5m，接有R=0.2Ω的电阻，磁感应强度B=0.4T的匀强磁场垂直于导轨平面方向向下，现有一导体棒ab跨放在框架上，并能无摩擦地沿框架滑动，框架及导体棒ab电阻不计，棒ab以v=4.0m/s的速度向右匀速滑动。 （1）求导体棒ab上的感应电动势的大小。 （2）求导体棒ab中感应电流的大小和方向。 （3）求电阻R的热功率。 当堂检测 Lavf58.20.100 Tencent CAPD MTS (T-tech) $