教科版选修3-2高中物理 第1章 第3节 法拉第电磁感应定律课件(共30张PPT)

(共30张PPT)
第一章
电磁感应
目标定位
1.能区别磁通量Φ，磁通量的变化ΔΦ和磁通量的变化率 .
2.能记住法拉第电磁感应定律及其表达式.
3.能运用E＝n 和E＝BLv解题.
学案2　法拉第电磁感应定律
知识探究
自我检测
1.在图1所示实验中，以相同速度分别将一根和两根条形磁铁快速插入或拔出螺线管，灵敏电流计指针的偏转角度有什么不同？可以得出什么结论？
一、法拉第电磁感应定律
知识探究
问题设计
图1
答案　将一根条形磁铁快速插入或拔出螺线管时灵敏电流计指针的偏转角度小；而以相同速度将两根条形磁铁快速插入或拔出螺线管时灵敏电流计指针的偏转角度大.由此可以得出结论：在磁通量变化所用时间相同时，感应电动势E的大小与磁通量的变化量ΔФ有关，ΔФ越大，E越大.
2.在图1所示实验中，保证磁通量变化相同，将两根条形磁铁快速或缓慢插入螺线管，灵敏电流计指针的偏转角度有什么不同？可以得出什么结论？
答案　将两根条形磁铁快速插入螺线管时灵敏电流计指针的偏转角度大；将两根条形磁铁缓慢插入螺线管时灵敏电流计指针的偏转角度小.由此可以得出结论：在磁通量变化量相同时，感应电动势E的大小与磁通量的变化所用的时间Δt有关，Δt越小，E越大.
要点提炼
1.内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这个电路的 成正比.
2.公式：E＝n ，其中n为 ，ΔΦ总是取 .
该公式一般用来求Δt时间内感应电动势的 .
磁通量
的变化率
线圈匝数
绝对值
平均值
没有
斜率
斜率
(3)产生感应电动势的那部分导体相当于 .如果电路没有闭合，这时虽然没有 ，但感应电动势依然存在.
电源
感应电流
二、导线切割磁感线产生的感应电动势
如图2所示，闭合电路一部分导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度为B，ab的有效长度为L，ab以速度v匀速切割磁感线，求回路中产生的感应电动势.
问题设计
图2
答案　设在Δt时间内导体ab由原来的位置运动到a1b1，如图所示，这时线框面积的变化量为ΔS＝LvΔt
穿过闭合电路磁通量的变化量为ΔΦ＝BΔS＝BLvΔt
1.当导体平动 切割磁感线时，即B、L、v两两垂直时(如图3所示)E＝BLv.
要点提炼
图3
垂直
2.公式中L指 ：即导体在与v垂直的方向上的投影长度.
有效切割长度
图4
图4甲中的有效切割长度为：L＝ ；
图乙中的有效切割长度为：L＝ ；
图丙中的有效切割长度为：沿v1的方向运动时，L＝ ；
沿v2的方向运动时，L＝ .
如图5所示，如果长为L的直导线的运动方向与直导线本身是垂直的，但与磁感线方向有一个夹角θ(θ≠90°)，则写出此时直导线上产生的感应电动势表达式？
延伸思考
图5
答案　如图所示，可以把速度v分解为两个分量：垂直于磁感线的分量v1＝vsin θ和平行于磁感线的分量v2＝vcos θ.后者不切割磁感线，不产生感应电动势；前者切割磁感线，产生的感应电动势为E＝BLv1＝BLvsin θ.
典例精析
一、对法拉第电磁感应定律的理解
例1　下列几种说法中正确的是 (　　)
A.线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大
B.线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大
C.线圈放在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大
D.线圈中磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势一定越大
解析　感应电动势的大小和磁通量的大小、磁通量变化量的大小以及磁场的强弱均无关系，它由磁通量的变化率决定，故选D.
D
例2　一个200匝、面积为20 cm2的线圈，放在磁场中，磁场的方向与线圈平面成30°角，若磁感应强度在0.05 s内由 0.1 T增加到0.5 T，在此过程中穿过线圈的磁通量的变化量是______________ Wb；磁通量的平均变化率是______________ Wb/s；线圈中的感应电动势的大小是____________ V.
解析　磁通量的变化量为ΔΦ＝ΔB·Ssin θ
＝(0.5－0.1)×20×10－4×0.5 Wb＝4×10－4 Wb
根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小为
答案　4×10－4　8×10－3　1.6
例3　如图6甲所示，一个电阻值为R，匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路，线圈的半径为r1.在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示，图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0.导线的电阻不计，求0至t1时间内通过电阻R1上的电流大小.
图6
解析　由法拉第电磁感应定律得感应电动势为
三、公式E＝BLv的应用
例4　试写出如图7所示的各种情况下导线中产生的感应电动势的表达式[导线长均为L，速度为v，磁感应强度均为B，图(3)、(4)中导线垂直纸面].
图7
答案　(1)E＝0　(2)E＝BLv　(3)E＝0 (4)E＝BLvcos θ
课堂要点小结
1
2
3
4
自我检测
1.(对法拉第电磁感应定律的理解)如图8所示，闭合金属导线框放置在竖直向上的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度随时间变化，下列说法正确的是(　　)
图8
A.当磁感应强度增加时，线框中的感应电流可能减小
B.当磁感应强度增加时，线框中的感应电流一定增大
C.当磁感应强度减小时，线框中的感应电流一定增大
D.当磁感应强度减小时，线框中的感应电流可能不变
解析　由法拉第电磁感应定律可知，感应电流的大小取决于磁通量的变化率，与磁感应强度的增与减无关，选项A、D正确.
答案　AD
1
2
3
4
1
2
3
4
2. (公式E＝n 的应用)单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场，若线圈所围面积的磁通量随时间变化的规律如图9所示，则O～D过程中(　　)
图9
A.O时刻线圈中感应电动势最大
B.D时刻线圈中感应电动势为零
C.D时刻线圈中感应电动势最大
D.O至D时间内线圈中的平均感应电动势为0.4 V
1
2
3
4
答案　ABD
1
2
3
4
3. (公式E＝n 的应用)如图10所示，一单匝矩形线圈abcd放置在水平面内，线圈面积为S＝100 cm2，线圈处在匀强磁场中，磁场方向与水平方向成30°角，求：
图10
1
2
3
4
(1)若磁场的磁感应强度B＝0.1 T，则穿过线圈的磁通量为多少？
(2)若磁场方向改为与线圈平面垂直，且大小按B＝0.1＋0.2t(T)的规律变化，线圈中产生的感应电动势为多大？
答案　见解析
1
2
3
4
4. (公式E＝BLv的应用)如图11所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一个水平放置的金属棒ab以水平初速度v0抛出，设运动的整个过程中不计空气阻力，则金属棒在运动过程中产生的感应电动势大小将(　　)
A.越来越大 B.越来越小
C.保持不变 D.无法确定
图11
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3
4
解析　金属棒做平抛运动，水平速度不变，且水平速度即为金属棒垂直切割磁感线的速度，故感应电动势保持不变.
答案　C