人教版(2019)新教材高中物理选择性必修2 2.2 法拉第电磁感应定律(2)课件(共23张PPT)

(共23张PPT)
法拉第电磁感应定律
1：要使闭合电路中有电流必须具备什么条件？
这个电路中必须有电源，因为电流是由电源的电动势引起的
2：如果电路不是闭合的，电路中没有电流，电源的电动势是否还存在呢？
电动势反映了电源提供电能本领的物理量，电路不闭合电源电动势依然存在 。
复习提问：
3、电磁感应现象中，闭合电路中出现了感应电流，那么有电动势存在么？
1、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就是电源。
一、感应电动势
问题1：感应电动势和感应电流之间存在什么关系？
2、感应电动势和感应电流关系：感应电动势是感应电流存在的必要条件，有感应电动势不一定有感应电流（要看电路是否闭合），有感应电流一定有感应电动势。
⑶产生感应电流只不过是一个现象，它表示电路中在输送着电能；而产生感应电动势才是电磁感应现象的本质，它表示电路已经具备了随时输出电能的能力。
几点说明：
⑴不论电路是否闭合，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，产生感应电动势是电磁感应现象的本质。
⑵磁通量是否变化是电磁感应的根本原因。若磁通量变化了，电路中就会产生感应电动势，再若电路又是闭合的，电路中将会有感应电流。
问题2：影响感应电动势大小的因素？
实验探究
Φ变化
产生E
产生I
总电阻一定时，E越大，I越大，指针偏转越大。
Φ变化的快慢不同
Φ都发生了变化
问题1：在实验中，电流表指针偏转原因是什么？
问题2：电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系？
观察实验，分析并思考回答下面的问题：
问题3：该实验中，将条形磁铁从同一高度插入线圈中，快插入和慢插入有什么相同和不同？
从条件上看
从结果上看
相同
不同
都产生了I
产生的I大小不等
实验结论：感应电动势E的大小与磁通量的变化快慢有关，即与磁通量的变化率有关．
3、磁通量的变化率
表示磁通量的变化快慢
问题3：磁通量大，磁通量变化一定大吗？
磁通量变化大，磁通量的变化率一定大吗？
磁通量的变化率和磁通量、磁通量的变化不同。磁通量为零，磁通量的变化率不一定为零;磁通量的变化大，磁通量的变化率也不一定大。
（可以类比速度、速度的变化和加速度。）
1、内容：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△Φ/ △t成正比．
二、法拉第电磁感应定律：
2、数学表达式
（注意单位）
问题：若闭合电路是n匝线圈，且穿过每匝线圈的磁通量相同，E＝？
若有n匝线圈，相当于有n个电源串联，总电动势为：
注意：公式中Δφ应取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向另行判断。
问题：公式中E表示的是平均感应电动势还是瞬时感应电动势？
说明：（1）所求E为t时间内的平均感应电动势
（2）Δt 0时，E为瞬时感应电动势
例1.关于电磁感应，下述说法中正确的是
A.穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大
B.穿过线圈的磁通量为零，感应电动势一定为零
C.穿过线圈的磁通量的变化越大，感应电动势越大
D.穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大
答：D
注意:
感应电动势E与Φ、△Φ、 △Φ/△t的关系
Φ/10-2Wb
t/s
A
B
D
0
1
2
0.1
例2、单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场。若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示，则：( )
A、线圈中0时刻感应电动势最大
B、线圈中D时刻感应电动势为零
C、线圈中D时刻感应电动势最大
D、线圈中0到D时间内平均
感应电动势为0.4V
ABD
1、有一个50匝的线圈，如果穿过它的磁通量的变化率为0.5Wb/s，求感应电动势。
2、一个100匝的线圈，在0. 5s内穿过它的磁通量从0.01Wb增加到0.09Wb。求线圈中的感应电动势。
3、一个匝数为100、面积为10cm2的线圈垂直磁场放置，在0. 5s内穿过它的磁场从1T增加到9T。求线圈中的感应电动势。
练习
三、导体作切割磁感线运动
如图所示闭合线圈一部分导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度是B，ab以速度v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势
a
b
× × × × × × × × × × × ×
× × × × × × × × × × × ×
G
a
b
v
回路在时间t内增大的面积为：
ΔS=LvΔt
产生的感应电动势为：
穿过回路的磁通量的变化为：
ΔΦ=BΔS
=BLvΔt
（V是相对于磁场的速度）
θ
v
B
V1
=Vsinθ
V2
=Vcosθ
若导体斜切磁感线
（θ为v与B夹角）
（若导线运动方向与导线本身垂直，但跟磁感强度方向有夹角）
说明：
1、导线的长度L应为有效长度。
2、导线运动方向和磁感线平行时，E=0.
3、速度V为平均值（瞬时值），E就为平均值（瞬时值）。
问题：公式 ①
与公式 ②
的区别和联系？
1、一般来说， ①求出的是平均感应电动势，E和某段时间或者某个过程对应，而②求出的是瞬时感应电动势，E和某个时刻或者某个位置对应。
2、①求出的是整个回路的感应电动势，而不是回路中某部分导体的电动势。回路中感应电动势为零时，但是回路中某段导体的感应电动势不一定为零。如上图。
v
a
b
c
d
L
L
区别：
1、公式①中的时间趋近于0时，E就为瞬时感应电动势
2、公式②中v若代表平均速度，则求出的E就为平均感应电动势。
联系：
例3：如图，匀强磁场的磁感应强度为B，长为L的金属棒ab在垂直于B的平面内运动，速度v与L成θ角，求金属棒ab产生的感应电动势。
a
b
θ
v
E=BL(Vsinθ)
E=B(Lsinθ)V
有效长度---导线在垂直速度方向上 的投影长度
练习：半径为R的半圆形导线在匀强磁场B中， 以速度V向右匀速运动时，E=？
× × × × × × × × × × × × × × ×
× × × × × × × × × × × × × × ×
Ｖ
Ｏ
R
E = B·2R·V
有效长度---弯曲导线在垂直速度方向上 的投影长度
四、反电动势
V
此电动势阻碍电路中原来的电流. 故称之为反电动势
N
S
电动机
安培力方向
转动速度方向
电动机线圈的转动产生感应电动势是反电动势。这个电动势是削弱了电源电流, 阻碍线圈的转动。
线圈要维持原来的转动就必须向电动机提供电能，电能转化为机械能。
正因为反电动势 的存在,所以对电动机,欧姆定律不成立。
如果电动机因机械阻力过大而停止转动，这时就没有了反电动势，线圈电阻一般都很小，线圈中电流会很大，电动机会烧毁。这时，应立即切断电源，进行检查。
作业:
P13～P14 第1题 ～第7题