2.2 法拉第电磁感应定律 课件（20张PPT）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
提问
1、产生感应电流的两个条件；
2、如何判断感应电流方向？
3、如何计算感应电流的大小？
N
S
G
乙
v
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
G
A
B
E
F
甲
甲
1．感应电动势
(1)定义：在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势，产生感应电动势的那部分导体相当于 。导体本身的电阻相当于电源内阻。
(2)产生条件：磁通量发生变化。
(3)感应电流与感应电动势的关系：在电磁感应现象中，若闭合导体回路中有感应电流，电路就一定有感应电动势；如果电路断开，这时虽然没有感应电流，但 依然存在。
(4)感应电动势的影响因素：与磁通量变化的快慢有关。
一、电磁感应定律
2．法拉第电磁感应定律
(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。
(2)公式：
(3)理解：
①E的大小取决于穿过电路的磁通量的变化率和线圈匝数，而与Φ、ΔΦ没有必然关系；
②E只表示感应电动势的大小，不涉及其正负，计算时ΔΦ应取绝对值；
③Φ、ΔΦ、 ?????????????均与线圈匝数n无关；
④在Φ-t图像中，磁通量的变化率Δ?Δt 是图像上某点切线的斜率。


?
一、电磁感应定律
线圈有n匝
（平均值）
3．应用法拉第电磁感应定律的三种情况


一、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
推导：S变B不变时，E= B ???????????????? = B ???????????????????????? = B ????????
?
二、导线切割磁感线时的感应电动势　
导线垂直于磁场运动，B、l、v两两垂直时
E= Blvsin θ
导线的运动方向与导线本身垂直，但与磁感线方向夹角为θ时
若v为平均速度，E为平均感应电动势,若v为瞬时速度，E为瞬时感应电动势。
1．对公式E＝Blv的理解
(1)在公式E＝Blv中，l是指导体棒的有效切割长度，即导体棒在垂直于速度v方向上的投影长度。
二、导线切割磁感线时的感应电动势　
2.旋转切割
二、导线切割磁感线时的感应电动势　
推导：E= B ????????
?
= B ???????????????????????????????? = ????????????????????
?
3.感应电动势的三个表达式对比
二、导线切割磁感线时的感应电动势　
1.当航天飞机在环绕地球的轨道上飞行时，从中释放一颗卫星，卫星与航天飞机速度相同，两者用导电缆绳相连。这种卫星称为绳系卫星，利用它可以进行多种科学实验。现有一绳系卫星在地球赤道上空沿东西方向运行。卫星位于航天飞机的正上方，它与航天飞机之间的距离是20.5km，卫星所在位置的地磁场B=4.6×10T，沿水平方向由南向北。如果航天飞机和卫星的运行速度都是7.6km/s，求缆绳中的感应电动势。
课堂练习
2.一直升飞机停在南半球的地磁极上空，该处地磁场的方向竖直向上，磁感应强度为B.直升飞机螺旋桨叶片的长度为????，螺旋桨转动的频率为f，顺着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨按顺时针方向转动。螺旋桨叶片的近轴端为a，远轴端为b，如图所示。如果忽略a到转轴中心线的距离，用?表示每个叶片中的感应电动势，则( )
? =π f ?????2B，且a点电势低于b点电势
? =2π f ?????2B ，且a点电势低于b点电势
? =π f ?????2B ，且a点电势高于b点电势
? =2π f ?????2B ，且a点电势高于b点电势
?
A
课堂练习
3.图为地磁场磁感线的示意图，北半球地磁场的竖直分量向下。飞机在我国上空匀速巡航。机翼保持水平，飞行高度不变。由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差。设飞行员左方机翼末端处的电势为U1，右方机翼末端处的电势为U2。下列说法正确的是( )
A.若飞机从西往东飞， U1比U2高
B.若飞机从东往西飞， U2比U1高
C.若飞机从南往北飞， U1 = U2
D.若飞机从北往南飞， U2比U1高
A
课堂练习
思考与讨论：
新课讲授
如图，导体棒CD在匀强磁场中运动。自由电荷会随着导体棒运动，并因此受到洛伦兹力。导体棒中自由电荷相对于纸面的运动大致沿什么方向？为了方便，可以认为导体棒中的自由电荷是正电荷。导体棒一直运动下去，自由电荷是否总会沿着导体棒运动？为什么？导体棒哪端的电势比较高？以上讨论不必考虑自由电荷的热运动。
（1）正电荷的速度方向是？
（2）该正电荷所受的洛伦兹力做功吗？
（3）非静电力与洛伦兹力有关吗？
（4）其中的能量转换是怎样的？
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
第八种功能关系：
导体棒克服安培力做的功=回路中增加的电能。
在纯电阻电路中：导体棒克服安培力做的功等于电路中产生的焦耳热。
课本45页第3题
3.有一边长?????=0.1m的正方形导线框abcd，质量m=10g，由高度h=0.2m处自由下落，如图所示。其下边ab进入匀强磁场区域后，线圈开始做匀速运动，直到其上边dc刚刚开始穿出匀强磁场为止，此匀强磁场区域宽度也是?????。求线框在穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热。g取10m/S2。
?
4.如图矩形线圈在匀强磁场中B 绕O0'轴匀速转动时，线圈中的感应电动势是否变化？为什么？设线圈的两个边长分????1和????2，转动时角速度是ω，磁场的磁感应强度为B。试证明：在图示位置时，线圈中的感应电动势为E=BS ω ，式中S= ????1 ????2 为线圈面积。
?
课本34页第4题
三、电磁感应中的电路问题
例1.固定在匀强磁场中的边长为L的正方形导线框abcd， ab、bc、cd、da的电阻率处处相同，每一边电阻均为R，PQ电阻为r．匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里.如图所示，PQ以恒定速度v从ad边滑向bc边，PQ在滑动中与线框接触良好，且始终与ad边平行，P和Q与边框间的摩擦忽略不计．求
（1）当PQ滑过????????的距离时，通过aP段电阻丝电流的大小．
（2）该过程中PQ两点间电压最大值是多少？
（3）该电路中电源的最大输出功率为多少？
?
基本方法：
1、明确哪部分电路或导体产生感应电动势，该部分电路或导体就相当于电源，其他部分是外电路。
2、画等效电路图，分清内、外电路。
3、由法拉第电磁感应定律????=????????????????????或E＝Blvsin θ确定感应电动势的大小。用楞次定律或右手定则确定感应电流的方向。在等效电源内部电流从负极指向正极。
?
4、运用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点、电功率、电热等公式联立求解。
三、电磁感应中的电路问题

周二物理作业
1.同步练习册30-32页，32页第9题写在作业本上，其它写在材料上。
2.分层16页，12、13、14题，写在材料上。
规范答题，成就自我！