2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册2.2 法拉第电磁感应定律 课件(共21张PPT)
文档属性
| 名称 | 2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册2.2 法拉第电磁感应定律 课件(共21张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 1.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-01-04 14:56:29 | ||
图片预览
文档简介
(共21张PPT)
第二章 电磁感应
2 法拉第电磁感应定律
在用导线切割磁感线产生感应电流的实验中，导线切割磁感线的速度越快、磁体的磁场越强，产生的感应电流就越大。在向线圈中插入条形磁体的实验中，磁体的磁场越强、插入的速度越快，产生的感应电流就越大。这些现象向我们提示，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。
新知导入
电磁感应中产生的电动势叫感应电动势。
课堂探究
对理论和实验资料进一步严格分析后，得到
——法拉第电磁感应定律
感应电动势与感应电流的关系
产生感应电动势的部分导体相当于电源,闭合导体回路中有感应电动势就有感应电流,若导体回路不闭合,则没有感应电流,但仍有感应电动势。
一、电磁感应定律
闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量变化率成正比。
1. 内容
2. 表达式
k=1
式中ΔΦ取绝对值
3. N匝线圈，相当于 n 个电源串联
结合楞次定律判断电势高低
电源外部电流从电势高→低
电源内部电流从电势低→高
磁通量 磁通量变化量 磁通量变化率
Φ = BS ΔΦ = Φ2-Φ1 ΔΦ / Δt
含义 磁感线条数 磁通量变化了多少 磁通量变化快慢
物理意义 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
类比 v 、Δv 、Δv / Δt ……
楞次定律
闭合
方向
大小
决定
法拉第
电磁感应定律
电磁感应
产生
提出问题1
× × × × × × × × × × × × × × × ×
× × × × × × × × × × × × × × × ×
a
b
v
a
b
v
B
当导体做切割磁感线运动而引起磁通量变化时，感应电动势多大？
如图将矩形导体框CDMN放在磁感应强度为 B的匀强磁场里，线框平面与磁感线垂直。设线框可动部分MN 的长度为l，它以速度v水平向右运动，求产生的感应电动势大小。
导体切割磁感线时的感应电动势
根据法拉第电磁感应定律：
Δt时间内回路面积增大 S
穿过回路的磁通量变化：
由于导体运动产生的感应电动势，叫动生电动势。
B、l、v 两两垂直
导体运动方向与导体本身垂直，但与磁感应强度方向有夹角 θ
将速度进行矢量分解
动生电动势为
v1 = vsin θ
v2 = vcos θ
E = Blv1
∴ E = Blvsin θ
当v // B 时，E = 0
当v⊥B 时，E 最大
v1
B
v
v2
导体切割磁感线时的感应电动势
复习电源的作用
F电
F非
内电路
外电路
提出问题2
如图，导体棒在匀强磁场中运动，产生动生电动势的非静电力是什么力提供的？
如图，导体棒CD在匀强磁场中运动，速度方向与磁感应强度方向垂直，且与导体棒垂直。
× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×
v
+
C
D
+
+
B
为便于讨论,假设导体棒中的自由电荷是正电荷。
× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×
动生电动势的非静电力来源
v
+
C
D
+
+
B
②导体棒一直运动下去,自由电荷也会沿导体棒一直运动吗？
①导体棒中自由电荷沿棒向哪个方向运动？
f
f
f
× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×
v
+
f
C
D
+
f
+
f
× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×
v
C
D
+
+
+
-
-
-
E
B
+
f
F
用电器
③ 导体棒哪端的电势高？
非静电力与洛伦兹力有关。
动生电动势的非静电力来源
× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×
v
+
f
C
D
+
f
+
f
④导体棒中自由电荷相对于纸面沿什么方向运动？
× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×
v
C
D
+
+
+
-
-
-
E
+
f
F
用电器
动生电动势的非静电力来源
× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×
+
f
v合
vx
vy
fy
fx
非静电力是洛仑兹力沿棒方向的分力。
根据电动势的定义，有
动生电动势：E=Blv
动生电动势的非静电力来源
提出问题3
F安
F
I
从能量转化角度看动生电动势产生
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。
B
v
N
M
R
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
② 在时间 t 内，电路中产生多少电能？
电路中产生的电能
B
v
N
M
R
E
R
③ 导体棒受到的安培力的大小？方向？
安培力
与v反向
F安
④ 作用在导体棒上的外力F的大小？方向？
外力与v同向
F
⑤ 在时间 t 内，外力F 做功？安培力做功？
外力做功
B
v
N
M
R
F安
F
E
R
安培力做功
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？
外力做功等于克服安培力做功，
等于电路中产生的电能。
遵循能量转化与守恒。
综合②⑤分析：
T
谢谢观看
HANK YOU!
第二章 电磁感应
2 法拉第电磁感应定律
在用导线切割磁感线产生感应电流的实验中，导线切割磁感线的速度越快、磁体的磁场越强，产生的感应电流就越大。在向线圈中插入条形磁体的实验中，磁体的磁场越强、插入的速度越快，产生的感应电流就越大。这些现象向我们提示，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。
新知导入
电磁感应中产生的电动势叫感应电动势。
课堂探究
对理论和实验资料进一步严格分析后，得到
——法拉第电磁感应定律
感应电动势与感应电流的关系
产生感应电动势的部分导体相当于电源,闭合导体回路中有感应电动势就有感应电流,若导体回路不闭合,则没有感应电流,但仍有感应电动势。
一、电磁感应定律
闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量变化率成正比。
1. 内容
2. 表达式
k=1
式中ΔΦ取绝对值
3. N匝线圈，相当于 n 个电源串联
结合楞次定律判断电势高低
电源外部电流从电势高→低
电源内部电流从电势低→高
磁通量 磁通量变化量 磁通量变化率
Φ = BS ΔΦ = Φ2-Φ1 ΔΦ / Δt
含义 磁感线条数 磁通量变化了多少 磁通量变化快慢
物理意义 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
类比 v 、Δv 、Δv / Δt ……
楞次定律
闭合
方向
大小
决定
法拉第
电磁感应定律
电磁感应
产生
提出问题1
× × × × × × × × × × × × × × × ×
× × × × × × × × × × × × × × × ×
a
b
v
a
b
v
B
当导体做切割磁感线运动而引起磁通量变化时，感应电动势多大？
如图将矩形导体框CDMN放在磁感应强度为 B的匀强磁场里，线框平面与磁感线垂直。设线框可动部分MN 的长度为l，它以速度v水平向右运动，求产生的感应电动势大小。
导体切割磁感线时的感应电动势
根据法拉第电磁感应定律：
Δt时间内回路面积增大 S
穿过回路的磁通量变化：
由于导体运动产生的感应电动势，叫动生电动势。
B、l、v 两两垂直
导体运动方向与导体本身垂直，但与磁感应强度方向有夹角 θ
将速度进行矢量分解
动生电动势为
v1 = vsin θ
v2 = vcos θ
E = Blv1
∴ E = Blvsin θ
当v // B 时，E = 0
当v⊥B 时，E 最大
v1
B
v
v2
导体切割磁感线时的感应电动势
复习电源的作用
F电
F非
内电路
外电路
提出问题2
如图，导体棒在匀强磁场中运动，产生动生电动势的非静电力是什么力提供的？
如图，导体棒CD在匀强磁场中运动，速度方向与磁感应强度方向垂直，且与导体棒垂直。
× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×
v
+
C
D
+
+
B
为便于讨论,假设导体棒中的自由电荷是正电荷。
× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×
动生电动势的非静电力来源
v
+
C
D
+
+
B
②导体棒一直运动下去,自由电荷也会沿导体棒一直运动吗？
①导体棒中自由电荷沿棒向哪个方向运动？
f
f
f
× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×
v
+
f
C
D
+
f
+
f
× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×
v
C
D
+
+
+
-
-
-
E
B
+
f
F
用电器
③ 导体棒哪端的电势高？
非静电力与洛伦兹力有关。
动生电动势的非静电力来源
× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×
v
+
f
C
D
+
f
+
f
④导体棒中自由电荷相对于纸面沿什么方向运动？
× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×
v
C
D
+
+
+
-
-
-
E
+
f
F
用电器
动生电动势的非静电力来源
× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×
+
f
v合
vx
vy
fy
fx
非静电力是洛仑兹力沿棒方向的分力。
根据电动势的定义，有
动生电动势：E=Blv
动生电动势的非静电力来源
提出问题3
F安
F
I
从能量转化角度看动生电动势产生
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。
B
v
N
M
R
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
② 在时间 t 内，电路中产生多少电能？
电路中产生的电能
B
v
N
M
R
E
R
③ 导体棒受到的安培力的大小？方向？
安培力
与v反向
F安
④ 作用在导体棒上的外力F的大小？方向？
外力与v同向
F
⑤ 在时间 t 内，外力F 做功？安培力做功？
外力做功
B
v
N
M
R
F安
F
E
R
安培力做功
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？
外力做功等于克服安培力做功，
等于电路中产生的电能。
遵循能量转化与守恒。
综合②⑤分析：
T
谢谢观看
HANK YOU!