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（共22张ppt)
文档属性
| 名称 | 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（共22张ppt) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 2.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-05-26 19:51:58 | ||
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文档简介
(共22张PPT)
(1) 闭合电路
利用磁场产生电流的现象
问题1：什么叫电磁感应现象？
问题2：产生感应电流的条件是什么？
(2) 磁通量变化
问题3：比较甲、乙两电路的异同
既然闭合电路中有感应电流，这个电路中就一定有电动势。
甲
N
S
G
乙
产生电动势的那部分导体相当于电源
2. 产生条件：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。
3. 感应电动势与感应电流：只要磁通量变化，电路中就产生感应电动势；若电路又闭合，电路中就有感应电流.
一、感应电动势
1. 定义：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势
如图甲中导线运动得越快，产生的感应电流越大，图乙中磁铁插入的速度越快，感应电流越大，说明了什么
甲
乙
感应电动势与磁通量的变化率有关
演示实验
二、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。
1.内容:
注意：公式中Δφ取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向另行判断。
2.公式:
n为线圈的匝数
1. B不变, S发生变化,ΔS＝S2-S1：
2. S不变, B发生变化,ΔB＝B2-B1：
3. 应用：用公式 求E的二种常见情况：
二、法拉第电磁感应定律
4.磁通量Φ，磁通量的变化量ΔΦ，磁通量的变化率的比较
例1.如图所示，一正方形线圈的匝数为n，边长为a，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中。在Δt时间内，磁感应强度的方向不变，大小由B均匀地增大到2B。在此过程中,线圈中产生的感应电动势为( )
答案 B
1. 当线圈中的磁通量发生变化时，下列说法中正确的是( )
A. 线圈中一定有感应电流
B. 线圈中一定有感应电动势，其大小与磁通量成正比
C. 线圈中一定有感应电动势，其大小与磁通量的变化量成正比
D. 线圈中一定有感应电动势，其大小与磁通量的变化率成正比
答案 D
2.穿过闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图像分别如图甲、乙、丙、丁所示，下列关于回路中产生的感应电动势的论述正确的是( )
A. 图甲中回路产生了感应电动势，且恒定不变
B. 图乙中回路产生的感应电动势一直在变大
C. 图丙中回路在0～t0时间内产生的感应电动势大于t0～2t0时间内产生的
感应电动势
D. 图丁回路产生的感应电动势先变小后变大
答案 CD
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。
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：
B、l、v 两两垂直
三、导体切割磁感线时的感应电动势
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
(1)对l的理解
l为导线切割磁感线时与B和v垂直的有效长度；
如果导线不和磁场垂直，l应是导线在磁场垂直方向投影的长度；
如果切割磁感线的导线是弯曲的，如图所示，则应取与B和v垂直的等效直线长度，即ab的弦长。
× × × × × × × B
× × × × × × ×
× × × × × × ×
× × × × × × ×
× × × × × × ×
↑
↑
v
v
v
a
b
对公式E ＝ Bl vsin θ的理解
例2.在如图所示的几种情况中，金属导体中产生的感应电动势为Blv的是( )
A.乙和丁
B.甲、乙、丁
C.甲、乙、丙、丁
D.只有乙
答案 B
(2)对θ的理解
当B、l、v三个量方向互相垂直时，θ＝90°，感应电动势最大，当有任意两个量的方向互相平行时，θ＝0°，感应电动势为零。
(3)对v的理解
①v为导线和磁场间的相对速度；
当导线不动而磁场运动时，也有电磁感应现象产生；
②若导线各部分切割磁感线的速度不同，可取其平均速度求电动势。
对比两种求感应电动势的方法
E＝Blvsinθ
区 别 研究对象 整个闭合回路 回路中做切割磁感线运动的那部分导体
适用范围 各种电磁感应现象 只适用于导体切割磁感线运动的情况
计算结果 求得的是Δt内的平均感应电动势 求得的是某一时刻的瞬时感应电动势
适用情景 用于磁感应强度B变化所产生的电磁感应现象(磁场变化型) 用于导体切割磁感线所产生的电磁感应现象(切割型)
联系 E＝Blvsinθ是由 在一定条件下推导出来的，该公式可看做法拉第电磁感应定律的一个推论
例3.如图所示，在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动，MN中产生的感应电动势为E1；若磁感应强度增大为2B，其他条件不变，MN中产生的感应电动势变为E2。通过电阻R的电流方向及E1与E2之比分别为( )
A.c→a，2∶1 B.a→c，2∶1
C.a→c，1∶2 D.c→a，1∶2
答案 C
思考：如图所示，长为l的导体棒ab以a为圆心，以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中匀速转动，其感应电动势大小。
四、导体棒转动切割磁感线时的感应电动势
例4. 如图所示，一个半径为r的铜盘，在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω绕中心轴OO‘匀速转动,磁场方向与盘面垂直，在盘的中心轴与边缘处分别安装电刷。设整个回路电阻为R,当铜盘匀速转动角速度为ω时，通过电阻的电流为____________。
答案
例5.如图所示，空间有一匀强磁场，一直金属棒与磁感应强度方向垂直,当它以速度v沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时，棒两端的感应电动势大小为ε，将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折线，置于与磁感应强度相垂直的平面内，当它沿两段折线夹角平分线的方向以速度v运动时，棒两端的感应电动势大小为
答案 B
小 结
(1) 闭合电路
利用磁场产生电流的现象
问题1：什么叫电磁感应现象？
问题2：产生感应电流的条件是什么？
(2) 磁通量变化
问题3：比较甲、乙两电路的异同
既然闭合电路中有感应电流，这个电路中就一定有电动势。
甲
N
S
G
乙
产生电动势的那部分导体相当于电源
2. 产生条件：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。
3. 感应电动势与感应电流：只要磁通量变化，电路中就产生感应电动势；若电路又闭合，电路中就有感应电流.
一、感应电动势
1. 定义：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势
如图甲中导线运动得越快，产生的感应电流越大，图乙中磁铁插入的速度越快，感应电流越大，说明了什么
甲
乙
感应电动势与磁通量的变化率有关
演示实验
二、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。
1.内容:
注意：公式中Δφ取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向另行判断。
2.公式:
n为线圈的匝数
1. B不变, S发生变化,ΔS＝S2-S1：
2. S不变, B发生变化,ΔB＝B2-B1：
3. 应用：用公式 求E的二种常见情况：
二、法拉第电磁感应定律
4.磁通量Φ，磁通量的变化量ΔΦ，磁通量的变化率的比较
例1.如图所示，一正方形线圈的匝数为n，边长为a，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中。在Δt时间内，磁感应强度的方向不变，大小由B均匀地增大到2B。在此过程中,线圈中产生的感应电动势为( )
答案 B
1. 当线圈中的磁通量发生变化时，下列说法中正确的是( )
A. 线圈中一定有感应电流
B. 线圈中一定有感应电动势，其大小与磁通量成正比
C. 线圈中一定有感应电动势，其大小与磁通量的变化量成正比
D. 线圈中一定有感应电动势，其大小与磁通量的变化率成正比
答案 D
2.穿过闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图像分别如图甲、乙、丙、丁所示，下列关于回路中产生的感应电动势的论述正确的是( )
A. 图甲中回路产生了感应电动势，且恒定不变
B. 图乙中回路产生的感应电动势一直在变大
C. 图丙中回路在0～t0时间内产生的感应电动势大于t0～2t0时间内产生的
感应电动势
D. 图丁回路产生的感应电动势先变小后变大
答案 CD
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。
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：
B、l、v 两两垂直
三、导体切割磁感线时的感应电动势
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
(1)对l的理解
l为导线切割磁感线时与B和v垂直的有效长度；
如果导线不和磁场垂直，l应是导线在磁场垂直方向投影的长度；
如果切割磁感线的导线是弯曲的，如图所示，则应取与B和v垂直的等效直线长度，即ab的弦长。
× × × × × × × B
× × × × × × ×
× × × × × × ×
× × × × × × ×
× × × × × × ×
↑
↑
v
v
v
a
b
对公式E ＝ Bl vsin θ的理解
例2.在如图所示的几种情况中，金属导体中产生的感应电动势为Blv的是( )
A.乙和丁
B.甲、乙、丁
C.甲、乙、丙、丁
D.只有乙
答案 B
(2)对θ的理解
当B、l、v三个量方向互相垂直时，θ＝90°，感应电动势最大，当有任意两个量的方向互相平行时，θ＝0°，感应电动势为零。
(3)对v的理解
①v为导线和磁场间的相对速度；
当导线不动而磁场运动时，也有电磁感应现象产生；
②若导线各部分切割磁感线的速度不同，可取其平均速度求电动势。
对比两种求感应电动势的方法
E＝Blvsinθ
区 别 研究对象 整个闭合回路 回路中做切割磁感线运动的那部分导体
适用范围 各种电磁感应现象 只适用于导体切割磁感线运动的情况
计算结果 求得的是Δt内的平均感应电动势 求得的是某一时刻的瞬时感应电动势
适用情景 用于磁感应强度B变化所产生的电磁感应现象(磁场变化型) 用于导体切割磁感线所产生的电磁感应现象(切割型)
联系 E＝Blvsinθ是由 在一定条件下推导出来的，该公式可看做法拉第电磁感应定律的一个推论
例3.如图所示，在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动，MN中产生的感应电动势为E1；若磁感应强度增大为2B，其他条件不变，MN中产生的感应电动势变为E2。通过电阻R的电流方向及E1与E2之比分别为( )
A.c→a，2∶1 B.a→c，2∶1
C.a→c，1∶2 D.c→a，1∶2
答案 C
思考：如图所示，长为l的导体棒ab以a为圆心，以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中匀速转动，其感应电动势大小。
四、导体棒转动切割磁感线时的感应电动势
例4. 如图所示，一个半径为r的铜盘，在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω绕中心轴OO‘匀速转动,磁场方向与盘面垂直，在盘的中心轴与边缘处分别安装电刷。设整个回路电阻为R,当铜盘匀速转动角速度为ω时，通过电阻的电流为____________。
答案
例5.如图所示，空间有一匀强磁场，一直金属棒与磁感应强度方向垂直,当它以速度v沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时，棒两端的感应电动势大小为ε，将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折线，置于与磁感应强度相垂直的平面内，当它沿两段折线夹角平分线的方向以速度v运动时，棒两端的感应电动势大小为
答案 B
小 结