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28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28张ppt) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 5.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-02-23 12:55:43 | ||
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文档简介
(共28张PPT)
2.2 法拉第电磁感应定律
温故知新
关于电磁感应我们已经学习哪些知识？
1、产生感应电流的条件
（1）闭合电路 （2）磁通量变化
2、产生感应电流的方向
楞次定律和右手定则
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。感应电流的大小跟哪些因素有关呢？
我们应该探究感应电流的大小
甲
N
S
G
乙
v
理论分析
产生感应电流的本质
感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势
产生感应电动势的那部分导体相当于电源
在如图所示的情境中，试分析：
1）“电源”是？
2）“电源”内部电流的流向是？哪端是正极？哪端是负极？
3）A、B两端哪端电势高？E、F 两端哪端电势高？
G
A
B
E
F
产生感应电动势那部分导体相当于电源
I
穿过电路中的磁通量发生变化，就会产生感应电动势
思考：指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系？
越大
部分导体切割磁感线
当回路中的电阻一定时，感应电流的大小与磁通量变化的快慢有关，即感应电流大小与磁通量的变化率有关
实验探究
感应电流的关系与哪些因素有关
线圈中插入条形磁铁
实验探究
感应电流的关系与哪些因素有关
现象：
速度越大，感应电动势越大
匝数越多，感应电动势越大
磁场越强，感应电动势越大
结论：
磁通量的变化率越大，感应电动势越大
德国物理学家纽曼、韦伯在对理论和实验资料进行严格分析后，于1845年和1846年先后指出电磁感应的规律。
1、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．
线圈有n匝
2.公式:
3、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。
一、法拉第电磁感应定律
(2)磁通量的变化是由磁场变化引起时，ΔΦ＝ΔB·S，则
(1)磁通量的变化是由面积变化引起时，ΔΦ＝B·ΔS，则
(3)磁通量的变化是由面积和磁场变化共同引起时，则根据定义求，
ΔΦ＝Φ末－Φ初，则
应用法拉第电磁感应定律的三种情况
二、导线切割磁感线时的感应电动势
1.垂直切割时：
如图所示，闭合电路中的一部分导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度为B，两平行导轨的间距为l，导体ab以速度v匀速切割磁感线，其中B、l、v两两垂直。
新课讲授
在Δt时间内，线框的面积变化量：ΔS＝lvΔt
则回路中的磁通量变化量：ΔΦ＝BΔS＝BlvΔt
由法拉第电磁感应定律得：
动生电动势
2.速度方向与磁场方向成θ角时
对切割有贡献．
对切割无贡献．
所以：
新课讲授
B与V未垂直
3.速度方向与L方向成θ角时：如图所示，
对切割有贡献．
对切割无贡献．
所以：
L1
L2
新课讲授
L
θ
v
× × × × × × × × × ×
× × × × × × × × × ×
× × × × × × × × × ×
L与V未垂直
各图的有效长度是多少？
新课讲授
新课讲授
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多少
无直接关系
磁通量变化△Ф
穿过回路的磁通量变化了多少
产生感应电动势的条件
磁通量变化率
ΔΦ/Δt
穿过回路的磁通量变化的快慢
决定感应电动势的大小
4、理解:Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的意义
新课讲授
5、Φ-t图像
Φ/Wb
t/s
1
2
3
0
1
2
5
4
6
Φ/Wb
t/s
1
2
3
0
1
2
5
4
6
图线斜率大小表示磁通量的变化率
新课讲授
5.导体转动垂直切割磁感线
如图所示，导体棒长为L，磁感应强度为B，垂直于纸面向里。以O为圆心转动，角速度ω
O
A
L
v
× × × × × × × × × × × × × × ×
× × × × × × × × × ×
由于棒上各点的速度随着距离O点的距离均匀变化，所以可以用O、A两点的平均速度代替棒运动的速度求解。
右手定则：φA>φO，A相当于电源的正极。
思考与讨论：
＋＋
- -
+
新课讲授
为了方便，可以认为自由电荷是正电荷
给导体棒ab施加一外力，使之获得向右的初速度
（1）“电源”是？电流流向是？
（2）正电荷的速度方向是？
（3）该正电荷所受的洛伦兹力做功吗？
思考与讨论：
＋＋
- -
+
新课讲授
为了方便，可以认为自由电荷是正电荷
给导体棒ab施加一外力，使之获得向右的初速度
（1）“电源”是？电流流向是？
（2）正电荷的速度方向是？
（3）该正电荷所受的洛伦兹力做功吗？
（4）非静电力与洛伦兹力有关吗？
（5）为什么说安培力是洛伦兹力的宏观体现？
（6）其中的能量转换是怎样的？
当导体棒在匀强磁场B中以速度v运动时，导体棒内部的自由正电荷要受到洛伦兹力作用，在洛仑兹力作用下正电荷沿导线向A端定向运动，使A端和B端出现了等量异种电荷，B为负极（低电势），A为正极（高电势）则导体AB相当一个电源。
动生电动势的非静电力与洛伦兹力有关。
结论：
安培力可做功
做正功：电能转化为机械能
做负功：机械能转化为电能
感生电动势
1.感应电流的方向？
2.a b两点，谁的电势高？
3.“电源”电动势为？忽略线圈、导线的电阻，则电路中的电流为？
试分析：
1）“电源”是？电流流向是？
2）等效电路图为？
3）等效电路中的总电阻是
【课堂小结】
1．如图所示，一个由均匀导体材料制成的正方形线圈的匝数为n，边长为L，总电阻为R，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中。在t时间内，磁感应强度的方向不变，大小由B均匀增大到2B，则线圈中产生的感应电流的大小为（ ）
A
A.
B.
C.
D.
2．如图所示，用同样的导线制成的两闭合线圈A、B，匝数均为20匝，半径rA＝2rB，在线圈B所围区域内有磁感应强度均匀减小的匀强磁场，则线圈A、B中产生感应电动势之比EA：EB和两线圈中感应电流之比IA：IB分别为（ ）
A．1：1，1：2
B．1：1，1：1
C．1：2，1：2
D．1：2，1：1
A
3．如图所示，一根直导体棒ab在水平向里的匀强磁场中下落，其始终保持水平方向，且与磁场方向垂直.下列说法正确的是（ ）
A．导体棒ab上既没有感应电动势，也没有感应电流
B．导体棒ab上既有感应电动势，也有感应电流
C．导体棒ab上有感应电动势，没有感应电流
D．导体棒ab上有感应电流，没有感应电动势
C
4．空间存在磁感应强度大小为B的匀强磁场，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．只有乙
B．乙和丁
C．甲、乙、丁
D．甲、乙、丙、丁
C
2.2 法拉第电磁感应定律
温故知新
关于电磁感应我们已经学习哪些知识？
1、产生感应电流的条件
（1）闭合电路 （2）磁通量变化
2、产生感应电流的方向
楞次定律和右手定则
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。感应电流的大小跟哪些因素有关呢？
我们应该探究感应电流的大小
甲
N
S
G
乙
v
理论分析
产生感应电流的本质
感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势
产生感应电动势的那部分导体相当于电源
在如图所示的情境中，试分析：
1）“电源”是？
2）“电源”内部电流的流向是？哪端是正极？哪端是负极？
3）A、B两端哪端电势高？E、F 两端哪端电势高？
G
A
B
E
F
产生感应电动势那部分导体相当于电源
I
穿过电路中的磁通量发生变化，就会产生感应电动势
思考：指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系？
越大
部分导体切割磁感线
当回路中的电阻一定时，感应电流的大小与磁通量变化的快慢有关，即感应电流大小与磁通量的变化率有关
实验探究
感应电流的关系与哪些因素有关
线圈中插入条形磁铁
实验探究
感应电流的关系与哪些因素有关
现象：
速度越大，感应电动势越大
匝数越多，感应电动势越大
磁场越强，感应电动势越大
结论：
磁通量的变化率越大，感应电动势越大
德国物理学家纽曼、韦伯在对理论和实验资料进行严格分析后，于1845年和1846年先后指出电磁感应的规律。
1、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．
线圈有n匝
2.公式:
3、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。
一、法拉第电磁感应定律
(2)磁通量的变化是由磁场变化引起时，ΔΦ＝ΔB·S，则
(1)磁通量的变化是由面积变化引起时，ΔΦ＝B·ΔS，则
(3)磁通量的变化是由面积和磁场变化共同引起时，则根据定义求，
ΔΦ＝Φ末－Φ初，则
应用法拉第电磁感应定律的三种情况
二、导线切割磁感线时的感应电动势
1.垂直切割时：
如图所示，闭合电路中的一部分导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度为B，两平行导轨的间距为l，导体ab以速度v匀速切割磁感线，其中B、l、v两两垂直。
新课讲授
在Δt时间内，线框的面积变化量：ΔS＝lvΔt
则回路中的磁通量变化量：ΔΦ＝BΔS＝BlvΔt
由法拉第电磁感应定律得：
动生电动势
2.速度方向与磁场方向成θ角时
对切割有贡献．
对切割无贡献．
所以：
新课讲授
B与V未垂直
3.速度方向与L方向成θ角时：如图所示，
对切割有贡献．
对切割无贡献．
所以：
L1
L2
新课讲授
L
θ
v
× × × × × × × × × ×
× × × × × × × × × ×
× × × × × × × × × ×
L与V未垂直
各图的有效长度是多少？
新课讲授
新课讲授
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多少
无直接关系
磁通量变化△Ф
穿过回路的磁通量变化了多少
产生感应电动势的条件
磁通量变化率
ΔΦ/Δt
穿过回路的磁通量变化的快慢
决定感应电动势的大小
4、理解:Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的意义
新课讲授
5、Φ-t图像
Φ/Wb
t/s
1
2
3
0
1
2
5
4
6
Φ/Wb
t/s
1
2
3
0
1
2
5
4
6
图线斜率大小表示磁通量的变化率
新课讲授
5.导体转动垂直切割磁感线
如图所示，导体棒长为L，磁感应强度为B，垂直于纸面向里。以O为圆心转动，角速度ω
O
A
L
v
× × × × × × × × × × × × × × ×
× × × × × × × × × ×
由于棒上各点的速度随着距离O点的距离均匀变化，所以可以用O、A两点的平均速度代替棒运动的速度求解。
右手定则：φA>φO，A相当于电源的正极。
思考与讨论：
＋＋
- -
+
新课讲授
为了方便，可以认为自由电荷是正电荷
给导体棒ab施加一外力，使之获得向右的初速度
（1）“电源”是？电流流向是？
（2）正电荷的速度方向是？
（3）该正电荷所受的洛伦兹力做功吗？
思考与讨论：
＋＋
- -
+
新课讲授
为了方便，可以认为自由电荷是正电荷
给导体棒ab施加一外力，使之获得向右的初速度
（1）“电源”是？电流流向是？
（2）正电荷的速度方向是？
（3）该正电荷所受的洛伦兹力做功吗？
（4）非静电力与洛伦兹力有关吗？
（5）为什么说安培力是洛伦兹力的宏观体现？
（6）其中的能量转换是怎样的？
当导体棒在匀强磁场B中以速度v运动时，导体棒内部的自由正电荷要受到洛伦兹力作用，在洛仑兹力作用下正电荷沿导线向A端定向运动，使A端和B端出现了等量异种电荷，B为负极（低电势），A为正极（高电势）则导体AB相当一个电源。
动生电动势的非静电力与洛伦兹力有关。
结论：
安培力可做功
做正功：电能转化为机械能
做负功：机械能转化为电能
感生电动势
1.感应电流的方向？
2.a b两点，谁的电势高？
3.“电源”电动势为？忽略线圈、导线的电阻，则电路中的电流为？
试分析：
1）“电源”是？电流流向是？
2）等效电路图为？
3）等效电路中的总电阻是
【课堂小结】
1．如图所示，一个由均匀导体材料制成的正方形线圈的匝数为n，边长为L，总电阻为R，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中。在t时间内，磁感应强度的方向不变，大小由B均匀增大到2B，则线圈中产生的感应电流的大小为（ ）
A
A.
B.
C.
D.
2．如图所示，用同样的导线制成的两闭合线圈A、B，匝数均为20匝，半径rA＝2rB，在线圈B所围区域内有磁感应强度均匀减小的匀强磁场，则线圈A、B中产生感应电动势之比EA：EB和两线圈中感应电流之比IA：IB分别为（ ）
A．1：1，1：2
B．1：1，1：1
C．1：2，1：2
D．1：2，1：1
A
3．如图所示，一根直导体棒ab在水平向里的匀强磁场中下落，其始终保持水平方向，且与磁场方向垂直.下列说法正确的是（ ）
A．导体棒ab上既没有感应电动势，也没有感应电流
B．导体棒ab上既有感应电动势，也有感应电流
C．导体棒ab上有感应电动势，没有感应电流
D．导体棒ab上有感应电流，没有感应电动势
C
4．空间存在磁感应强度大小为B的匀强磁场，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．只有乙
B．乙和丁
C．甲、乙、丁
D．甲、乙、丙、丁
C