2021-2022学年高二上学期物理人教版选修3-2 4.4法拉第电磁感应定律 课件(共30张PPT)
文档属性
| 名称 | 2021-2022学年高二上学期物理人教版选修3-2 4.4法拉第电磁感应定律 课件(共30张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 500.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-12-28 10:40:22 | ||
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文档简介
(共30张PPT)
4.4法拉第电磁感应定律
电动势的概念及理解
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
乙
甲
N
S
试比较甲、乙两电路的异同
相当于电源
既然闭合电路中有感应电流
这个电路中就一定有电动势
基本概念
感应电流：
通过电磁感应现象产生的电流称为感应电流
感应电动势：
在电磁感应现象中产生的电动势叫作感应电动势
电动势：
非静电力把单位正电荷（1C）在电源内从负极移送到正极所做的功。
表示电源通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能的本领
产生感应电动势的那部分导体就相当于电源
电动势是电源本身的性质---有电源就有电动势
电源判断
感应电动势的产生条件
普通电路中电动势产生条件
在普通电路中，有持续电流产生的条件是
1.闭合回路
2.有电源（有电动势，维持电压)
结合电路图思考电路中有电动势的条件是什么？
只要有电源（有电动势，维持电压)
感应电动势产生条件
感应电流产生的条件
1.闭合回路
2.磁通量发生变化
再思考感应电动势的产生条件是什么？
不论回路闭合与否
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
感应电动势的大小
G
－
＋
+
N极插入
N极抽出
S极插入
S极抽出
S
N
S
N
实验展示
实验中若增加磁体插入抽出的速度或者增加磁感应强度
你认为会发生什么变化？
感应电流与什么有关
磁通量变化就会产生感应电流
磁感应强度大小
插入抽出速度
磁通量
变化快慢
那么什么会影响感应电流的大小呢
感应电动势大小与磁通量变化的快慢有关
变化的快慢=
变化率
变化量
时间
电动势与什么有关
电磁感应定律
法拉第电磁感应定律
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。
取适当单位则k=1
定律
内容
定律
公式
ΔΦ=Φ2-Φ1
注意：公式中Δ 取绝对值，不涉及正负，
感应电流的方向需另行判断。
n为线圈的匝数
匝数
一个100匝的线圈，在0.5s内穿过它的磁通量从0.01Wb增加到0.09Wb。求线圈中的感应电动势。
16V
例题
匝数为n＝200的线圈回路总电阻R＝50Ω，整个线圈
平面均有垂直于线框平面的匀强磁场穿过，磁通量Φ随时间变
化的规律如图所示，求：线圈中的感应电流的大小。
【解题关键】：
1.磁通量的变化率
为△φ/△t，不是φ/△t
2.线圈匝数为200不是单匝线圈
例题
问题1：磁通量大,磁通量变化一定大吗
问题2：磁通量变化大,磁通量的变化率一定大吗
问题思考
问题3：磁通量变化快,磁通量的变化率一定大吗
理解Φ、△Φ、 的意义
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
磁通量变化量△Φ 磁通量变化了多少 产生感应电动势的条件
磁通量变化率 磁通量变化的快慢 决定感应电动势的大小
导体切割磁感线
长为L的导体棒ab处于匀强磁场中，磁感应强度是B，导体棒ab以速度v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势
× × × × × × × × × × × ×
× × × × × × × × × × × ×
G
a
b
v
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
适用条件：匀强磁场中，导线、B、v相互垂直时
公式推导
1.适用范围
公式理解
E=BLV
此公式适用于回路中一部分导体做切割磁感线运动时产生的感应电动势
是法拉第电磁感应定律的一种特例
公式理解
E=BLV
① V指的是导体棒垂直于磁场方向做切割磁感线运动的速度
②若导体斜切磁感线，即导体运动方向与导体本身垂直，但跟磁感应强度方向有夹角,则得到的感应电动势的表达式
θ
v
B
v1
=vsinθ
v2
=vcosθ
③V一般指瞬时速度
2.对V的理解
公式理解
E=BLV
导线的长度L 应为有效长度
3.对L的理解
公式理解
如何求有效长度
3.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
公式理解
E=BLV
① E有平均电动势和瞬时电动势之分
②若速度V为瞬时值, E就为瞬时值
③若速度V为平均值, E就为平均值
3.对E的理解
如图,一个水平放置的导体框架,宽度L=1.50m,接有电阻R=2.0Ω,设匀强磁场和框架平面垂直,磁感应强度B=0.40T,方向如图.今有一导体棒ab跨放在框架上,并能无摩擦地沿框滑动,框架及导体ab电阻均不计,当ab以v=4.0m/s的速度向右匀速滑动时，试求：
(1)导体ab上的感应电动势的大小
(2)回路上感应电流的大小
E=BLv=2.4V
例题
如图,长为L的铜杆OA以O为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角速度ω匀速转动,磁场的磁感应强度为B,求杆OA两端的电势差.
ω
A
O
A'
导体棒旋转切割磁感线
求平均感应电动势
v是瞬时速度
求瞬时感应电动势
两个公式对比
一般情况下
4.4法拉第电磁感应定律
电动势的概念及理解
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
乙
甲
N
S
试比较甲、乙两电路的异同
相当于电源
既然闭合电路中有感应电流
这个电路中就一定有电动势
基本概念
感应电流：
通过电磁感应现象产生的电流称为感应电流
感应电动势：
在电磁感应现象中产生的电动势叫作感应电动势
电动势：
非静电力把单位正电荷（1C）在电源内从负极移送到正极所做的功。
表示电源通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能的本领
产生感应电动势的那部分导体就相当于电源
电动势是电源本身的性质---有电源就有电动势
电源判断
感应电动势的产生条件
普通电路中电动势产生条件
在普通电路中，有持续电流产生的条件是
1.闭合回路
2.有电源（有电动势，维持电压)
结合电路图思考电路中有电动势的条件是什么？
只要有电源（有电动势，维持电压)
感应电动势产生条件
感应电流产生的条件
1.闭合回路
2.磁通量发生变化
再思考感应电动势的产生条件是什么？
不论回路闭合与否
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
感应电动势的大小
G
－
＋
+
N极插入
N极抽出
S极插入
S极抽出
S
N
S
N
实验展示
实验中若增加磁体插入抽出的速度或者增加磁感应强度
你认为会发生什么变化？
感应电流与什么有关
磁通量变化就会产生感应电流
磁感应强度大小
插入抽出速度
磁通量
变化快慢
那么什么会影响感应电流的大小呢
感应电动势大小与磁通量变化的快慢有关
变化的快慢=
变化率
变化量
时间
电动势与什么有关
电磁感应定律
法拉第电磁感应定律
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。
取适当单位则k=1
定律
内容
定律
公式
ΔΦ=Φ2-Φ1
注意：公式中Δ 取绝对值，不涉及正负，
感应电流的方向需另行判断。
n为线圈的匝数
匝数
一个100匝的线圈，在0.5s内穿过它的磁通量从0.01Wb增加到0.09Wb。求线圈中的感应电动势。
16V
例题
匝数为n＝200的线圈回路总电阻R＝50Ω，整个线圈
平面均有垂直于线框平面的匀强磁场穿过，磁通量Φ随时间变
化的规律如图所示，求：线圈中的感应电流的大小。
【解题关键】：
1.磁通量的变化率
为△φ/△t，不是φ/△t
2.线圈匝数为200不是单匝线圈
例题
问题1：磁通量大,磁通量变化一定大吗
问题2：磁通量变化大,磁通量的变化率一定大吗
问题思考
问题3：磁通量变化快,磁通量的变化率一定大吗
理解Φ、△Φ、 的意义
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
磁通量变化量△Φ 磁通量变化了多少 产生感应电动势的条件
磁通量变化率 磁通量变化的快慢 决定感应电动势的大小
导体切割磁感线
长为L的导体棒ab处于匀强磁场中，磁感应强度是B，导体棒ab以速度v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势
× × × × × × × × × × × ×
× × × × × × × × × × × ×
G
a
b
v
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
适用条件：匀强磁场中，导线、B、v相互垂直时
公式推导
1.适用范围
公式理解
E=BLV
此公式适用于回路中一部分导体做切割磁感线运动时产生的感应电动势
是法拉第电磁感应定律的一种特例
公式理解
E=BLV
① V指的是导体棒垂直于磁场方向做切割磁感线运动的速度
②若导体斜切磁感线，即导体运动方向与导体本身垂直，但跟磁感应强度方向有夹角,则得到的感应电动势的表达式
θ
v
B
v1
=vsinθ
v2
=vcosθ
③V一般指瞬时速度
2.对V的理解
公式理解
E=BLV
导线的长度L 应为有效长度
3.对L的理解
公式理解
如何求有效长度
3.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
公式理解
E=BLV
① E有平均电动势和瞬时电动势之分
②若速度V为瞬时值, E就为瞬时值
③若速度V为平均值, E就为平均值
3.对E的理解
如图,一个水平放置的导体框架,宽度L=1.50m,接有电阻R=2.0Ω,设匀强磁场和框架平面垂直,磁感应强度B=0.40T,方向如图.今有一导体棒ab跨放在框架上,并能无摩擦地沿框滑动,框架及导体ab电阻均不计,当ab以v=4.0m/s的速度向右匀速滑动时，试求：
(1)导体ab上的感应电动势的大小
(2)回路上感应电流的大小
E=BLv=2.4V
例题
如图,长为L的铜杆OA以O为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角速度ω匀速转动,磁场的磁感应强度为B,求杆OA两端的电势差.
ω
A
O
A'
导体棒旋转切割磁感线
求平均感应电动势
v是瞬时速度
求瞬时感应电动势
两个公式对比
一般情况下