人教版（2019）选择性必修二 2.2 法拉第电磁感应定律 课件14张
文档属性
| 名称 | 人教版（2019）选择性必修二 2.2 法拉第电磁感应定律 课件14张 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 44.6MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-04-11 22:11:50 | ||
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文档简介
(共14张PPT)
第二节 法拉第电磁感应定律
温故知新！
问题1：感应电流产生的条件是什么？
问题2：如何判断感应电流方向？
问题3：在电路中产生持续电流的条件是什么？
问题4：在下列常见的电磁感应现象模型中，各部分在电路中的功能是什么？
等效电源
问题5：上述情境中，电路断开，是否还有感应电流？等效电源是否仍有电动势？
任务一：电磁感应定律
★感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势。
感应电动势：电路中的磁通量变化
条件
感应电流：闭合回路中的磁通量变化
★探究感应电动势大小的相关因素：
实验表明：磁通量变化越快，感应电动势越大。
法拉第电磁感应定律
★法拉第电磁感应定律：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一点路的磁通
量的变化率成正比
★注意：
表达式：
1.该规律是德国物理学家纽曼、韦伯在对理论和实验资料严格分析后得出；
★思考：如何判断感应电动势的电势高低关系？
2.感应电动势E的大小取决于穿过电路的磁通量的变化率，即 ，而与Φ的大小、ΔΦ的大小没有必然的关系，与电路的电阻R无关；
3.公式 中，E是Δt这段时间内的平均感应电动势；当Δt→0时，E可视为瞬时感应电动势。
法拉第电磁感应定律
例：如图甲所示，有一个圆形线圈，线圈的匝数n=1000匝，线圈面积S=200 cm2，线圈的电阻r=1 Ω，线圈外接一个阻值R=4 Ω的电阻，把线圈放入一方向垂直于线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，求：
（1）0~4s、4~6s内线圈两端的电势高低关系；
（2）0~4s、4~6s内感应电动势的大小。
a
b
导体切割磁感线时的感应电动势
例：如图所示，把矩形线框CDMN放在磁感应强度为B的匀强磁场里，线框平面跟磁感应强度垂直。设线框可动部分导体棒MN的长度为l，它以速度v向右运动，根据法拉第电磁感应定律求导体棒切割磁感线时产生的感应电动势？
表达式：
适用范围：B、L、v两两垂直的单杆或单匝线圈
导体切割磁感线时的感应电动势
变式一：如果导线的运动方向与导线本身是垂直的，但与磁场方向夹角为θ
θ
表达式：
θ为v与B的夹角
变式二：如果导线的运动方向与磁场垂直，杆与速度方向夹角为θ
变式三：其他类型的切割
边长为a的N匝线圈
理解与深化
与
的联系与区别
法拉第电磁感应定律 导体棒切割磁感线
区别 表 达 式
研究对象
适用范围
计算结果
联系 闭合回路
切割磁感线的那部分导体
各种电磁感应现象
导体棒切割磁感线
Δt时间内的平均值
由v决定
由
推导出，可视为其推论。
追根溯源—动生电动势
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K
D
C
-
+
-
+
v
思考与讨论：如图所示，导体棒CD在匀强磁场中向右运动，导体棒内存在可自由移动的电荷，请分析（分别分析开关断开与闭合时的情况）：
1.导体棒内的自由电荷的受力与运动情况；
2.假设导体棒一直运动，自由电荷能否一直运动？
3.导体棒两端电势的高低关系；
4.描述感应电动势的成因；
5.试分析开关闭合时全电路中功与能的转化关系。
理解与应用
例：（地球磁场模型的构建）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d=20.5km，卫星所在位置的地磁场B=4.6×10-5T，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v=7.6km/s，求缆绳中的感应电动势。
对比作业本P33第11题，掌握地球磁场的不同应用方式！
理解与应用
例：（旋转切割模型）一长为l的导体棒在磁感应强度为B的匀强磁场中绕其一端以角速度ω在垂直于磁场平面内匀速转动（如图）,求ab两端电势高低关系及产生的感应电动势。
若以ab杆延长向上的点O为圆心以角速度ω在垂直于磁场平面内匀速转动（如图），已知Oa=l1，Ob=l2，求ab两端产生的感应电动势。
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O
a
b
理解与应用
例：（矩形线框在磁场中旋转）如图，矩形线圈在匀强磁场中绕OO'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别是l1和l2，转动时角速度是，磁场的磁感应强度为B。试求：在图示位置时，线圈中的感应电动势。
理解与应用
例：（流量计）如图是电磁流量计的示意图。圆管由非磁性材料制成，空间有匀强磁场。当管中的导电液体流过磁场区域时，测出管壁上M、N两点间的电势差U，就可以知道管中液体的流量Q——单位时间内流过管道横截面的液体体积。已知管的直径为d，磁感应强度为B，试推出Q与U关系的表达式。假定管中各处液体的流速相同。
理解与应用
例：（音箱与话筒）动圈式扬声器的结构如图所示。线圈圆筒安放在永磁体磁极间的空隙中，能够在空隙中左右运动。音频电流通进线圈，安培力使线圈左右运动。纸盆与线圈连接，随着线圈振动而发声。这样的扬声器能不能当作话筒使用？也就是说，如果我们对着纸盆说话，扬声器能不能把声音变成相应的电流？为什么？
第二节 法拉第电磁感应定律
温故知新！
问题1：感应电流产生的条件是什么？
问题2：如何判断感应电流方向？
问题3：在电路中产生持续电流的条件是什么？
问题4：在下列常见的电磁感应现象模型中，各部分在电路中的功能是什么？
等效电源
问题5：上述情境中，电路断开，是否还有感应电流？等效电源是否仍有电动势？
任务一：电磁感应定律
★感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势。
感应电动势：电路中的磁通量变化
条件
感应电流：闭合回路中的磁通量变化
★探究感应电动势大小的相关因素：
实验表明：磁通量变化越快，感应电动势越大。
法拉第电磁感应定律
★法拉第电磁感应定律：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一点路的磁通
量的变化率成正比
★注意：
表达式：
1.该规律是德国物理学家纽曼、韦伯在对理论和实验资料严格分析后得出；
★思考：如何判断感应电动势的电势高低关系？
2.感应电动势E的大小取决于穿过电路的磁通量的变化率，即 ，而与Φ的大小、ΔΦ的大小没有必然的关系，与电路的电阻R无关；
3.公式 中，E是Δt这段时间内的平均感应电动势；当Δt→0时，E可视为瞬时感应电动势。
法拉第电磁感应定律
例：如图甲所示，有一个圆形线圈，线圈的匝数n=1000匝，线圈面积S=200 cm2，线圈的电阻r=1 Ω，线圈外接一个阻值R=4 Ω的电阻，把线圈放入一方向垂直于线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，求：
（1）0~4s、4~6s内线圈两端的电势高低关系；
（2）0~4s、4~6s内感应电动势的大小。
a
b
导体切割磁感线时的感应电动势
例：如图所示，把矩形线框CDMN放在磁感应强度为B的匀强磁场里，线框平面跟磁感应强度垂直。设线框可动部分导体棒MN的长度为l，它以速度v向右运动，根据法拉第电磁感应定律求导体棒切割磁感线时产生的感应电动势？
表达式：
适用范围：B、L、v两两垂直的单杆或单匝线圈
导体切割磁感线时的感应电动势
变式一：如果导线的运动方向与导线本身是垂直的，但与磁场方向夹角为θ
θ
表达式：
θ为v与B的夹角
变式二：如果导线的运动方向与磁场垂直，杆与速度方向夹角为θ
变式三：其他类型的切割
边长为a的N匝线圈
理解与深化
与
的联系与区别
法拉第电磁感应定律 导体棒切割磁感线
区别 表 达 式
研究对象
适用范围
计算结果
联系 闭合回路
切割磁感线的那部分导体
各种电磁感应现象
导体棒切割磁感线
Δt时间内的平均值
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思考与讨论：如图所示，导体棒CD在匀强磁场中向右运动，导体棒内存在可自由移动的电荷，请分析（分别分析开关断开与闭合时的情况）：
1.导体棒内的自由电荷的受力与运动情况；
2.假设导体棒一直运动，自由电荷能否一直运动？
3.导体棒两端电势的高低关系；
4.描述感应电动势的成因；
5.试分析开关闭合时全电路中功与能的转化关系。
理解与应用
例：（地球磁场模型的构建）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d=20.5km，卫星所在位置的地磁场B=4.6×10-5T，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v=7.6km/s，求缆绳中的感应电动势。
对比作业本P33第11题，掌握地球磁场的不同应用方式！
理解与应用
例：（旋转切割模型）一长为l的导体棒在磁感应强度为B的匀强磁场中绕其一端以角速度ω在垂直于磁场平面内匀速转动（如图）,求ab两端电势高低关系及产生的感应电动势。
若以ab杆延长向上的点O为圆心以角速度ω在垂直于磁场平面内匀速转动（如图），已知Oa=l1，Ob=l2，求ab两端产生的感应电动势。
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理解与应用
例：（矩形线框在磁场中旋转）如图，矩形线圈在匀强磁场中绕OO'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别是l1和l2，转动时角速度是，磁场的磁感应强度为B。试求：在图示位置时，线圈中的感应电动势。
理解与应用
例：（流量计）如图是电磁流量计的示意图。圆管由非磁性材料制成，空间有匀强磁场。当管中的导电液体流过磁场区域时，测出管壁上M、N两点间的电势差U，就可以知道管中液体的流量Q——单位时间内流过管道横截面的液体体积。已知管的直径为d，磁感应强度为B，试推出Q与U关系的表达式。假定管中各处液体的流速相同。
理解与应用
例：（音箱与话筒）动圈式扬声器的结构如图所示。线圈圆筒安放在永磁体磁极间的空隙中，能够在空隙中左右运动。音频电流通进线圈，安培力使线圈左右运动。纸盆与线圈连接，随着线圈振动而发声。这样的扬声器能不能当作话筒使用？也就是说，如果我们对着纸盆说话，扬声器能不能把声音变成相应的电流？为什么？