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18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18张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 21.9MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-11-11 21:19:52 | ||
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文档简介
(共18张PPT)
第二章 电磁感应
人教版 选择性必修第二册
法拉第电磁
感应定律
影响感应电流大小的因素有哪些呢？
演示：影响感应电流大小的因素
结论：感应电流大小与磁通量变化的快慢有关。
在用导线切割磁感线产生感应电流的实验中，导线切割磁感线的速度越快，产生的感应电流就越大。在向线圈中插入条形磁体的实验中，插入的速度越快，产生的感应电流就越大。这些现象提示我们，感应电流的大小可能与磁通量变化的快慢有关。而从闭合电路的角度，电流大小取决于电动势和总电阻。那么，电磁感应现象中有没有电动势产生呢？决定感应电流大小的因素是什么呢？
本节课我们将探讨电磁感应现象中的电动势问题，以及影响感应电流大小的因素。
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v
v
G
思考：从闭合电路的角度看，要形成持续的电流，电路中一定有电源提供电动势。那么，在电磁感应现象中，有没有“电源”提供电动势呢？
从闭合电路角度看，电磁感应现象中，一定存在类似于“电源”的部分，这部分电路会像电源一样提供一个电动势，这种电动势叫作感应电动势。
“电源”
“电源”
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v
v
G
一、感应电动势
“电源”
“电源”
1、感应电动势E感：在电磁感应现象中产生的电动势。
2、产生E感 的那部分导体相当于电源。
A
B
A
B
A端相当于正极
B端相当于负极
A端相当于正极
B端相当于负极
注意：电路中有感应电流，就一定有感应电动势；如果电路没有闭合，这时虽然没有感应电流，但感应电动势依然存在。
猜想：感应电动势的大小和哪些因素有关呢？
结论：感应电动势的大小与磁通量变化的快慢有关，和线圈的匝数也有关系。
问题1：磁通量大,磁通量变化一定大吗
问题2：磁通量变化大,磁通量的变化一定快吗
磁通量变化快慢可以用变化率表示，磁通量的变化率和磁通量、磁通量的变化无直接关系:磁通量大，磁通量的变化率不一定大;磁通量的变化大，磁通量的变化率也不一定大。
思考：如何描述磁通量变化的快慢？
二、磁通量的变化率
1、磁通量：
2、磁通量的变化量：
3、磁通量的变化率：
类似于：
三、法拉第电磁感应定律
1、表述：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。
（在国际单位制中，比例常数K =1）
2、表达式：
（适用于单匝线圈）
（适用于n匝线圈）
3、注意：因 描述的是 内磁通量变化的平均快慢，故
计算出的是 内E 感 的平均值。
例题：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。
二、导线切割磁感线时的感应电动势
1、导线垂直切磁感线
从中可知：B、L、v越大，E感越大，和实验事实相符。B、L、v大小的确定比 的确定要简单得多，所以导线切割问题，使用 计算感应电动势更为方便。
2、导线斜切磁感线
导线平行于磁场方向运动时，不切割磁感线，穿过电路的磁通量也不会变化，因此不产生感应电动势。如果导线的运动方向与导线本身是垂直的，但与磁感线方向有一个夹角θ时，可以将速度 v 进行分解。
（有效切割速度）
（只切不割，不产生E感 ）
3、切割的有效长度问题
如果导线的运动方向与导线本身不垂直时，可以将速度v沿平行于杆和垂直于杆两个方向分解，沿杆的运动不产生感应电动势，也可以将杆投影到与v垂直的方向，杆的实际切割效果和“投影杆”的切割效果相同。
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v
投影
投影
（式中的L指的是有效长度）
当导线和磁场方向垂直时，导线的有效长度等于导线端点之间的连线在垂直于速度方向上的投影。
4、导线转动切割磁感线
ω
A
O
A'
长为L的导体棒OA以端点为轴，在匀强磁场中垂直于磁感线方向匀速转动时，也会产生感应电动势，将导线分割成无数小段，每一小段都在垂直切割磁感线，但越往外，切割的速度越大，可以用平均速度来计算。
对杆：平均速度
故：
四、动生电动势
1、E 动 ：导线切割磁感线运动时产生的电动势。
2、表达式：
3、动生电动势对应的非静电力是洛伦兹力的沿杆分力。
（总的洛伦兹力对电荷不做功）
4、“动生电”过程，安培力做负功。
克服安培力做功的过程中，其他形式能量转化为电能。
安培力做功的绝对值可以作为转化的电能的量度。
练习1、在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一矩形线框,边长ab=L1,bc=L2线框绕中心轴00'以角速度ω由图示位置逆时针方向转动。求:
(1)线圈转过1/4周的过程中的平均感应电动势
(2)线圈转过1/2周的过程中的平均感应电动势
练习2、如图,水平面上有两根相距0.5m的足够长的平行金属导轨MN和PQ,它们的电阻不计,在M和P之间接有R=3.0Ω的定值电阻,导体棒长ab=0.5m,其电阻为r=1.0Ω,与导轨接触良好.整个装置处于方向竖直向下的匀强磁场中,B=0.4T.现使ab以v=10m／s的速度向右做匀速运动.
(1)ab中的电流多大 ab两点间的电压多大
(2)维持ab做匀速运动的外力多大
(3)ab向右运动1m的过程中,外力做的功是多少
电路中产生的热量是多少
WF=0.1J
I=0.5A
F=0.1N
Q=0.1J
U=1.5V
第二章 电磁感应
人教版 选择性必修第二册
法拉第电磁
感应定律
影响感应电流大小的因素有哪些呢？
演示：影响感应电流大小的因素
结论：感应电流大小与磁通量变化的快慢有关。
在用导线切割磁感线产生感应电流的实验中，导线切割磁感线的速度越快，产生的感应电流就越大。在向线圈中插入条形磁体的实验中，插入的速度越快，产生的感应电流就越大。这些现象提示我们，感应电流的大小可能与磁通量变化的快慢有关。而从闭合电路的角度，电流大小取决于电动势和总电阻。那么，电磁感应现象中有没有电动势产生呢？决定感应电流大小的因素是什么呢？
本节课我们将探讨电磁感应现象中的电动势问题，以及影响感应电流大小的因素。
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思考：从闭合电路的角度看，要形成持续的电流，电路中一定有电源提供电动势。那么，在电磁感应现象中，有没有“电源”提供电动势呢？
从闭合电路角度看，电磁感应现象中，一定存在类似于“电源”的部分，这部分电路会像电源一样提供一个电动势，这种电动势叫作感应电动势。
“电源”
“电源”
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一、感应电动势
“电源”
“电源”
1、感应电动势E感：在电磁感应现象中产生的电动势。
2、产生E感 的那部分导体相当于电源。
A
B
A
B
A端相当于正极
B端相当于负极
A端相当于正极
B端相当于负极
注意：电路中有感应电流，就一定有感应电动势；如果电路没有闭合，这时虽然没有感应电流，但感应电动势依然存在。
猜想：感应电动势的大小和哪些因素有关呢？
结论：感应电动势的大小与磁通量变化的快慢有关，和线圈的匝数也有关系。
问题1：磁通量大,磁通量变化一定大吗
问题2：磁通量变化大,磁通量的变化一定快吗
磁通量变化快慢可以用变化率表示，磁通量的变化率和磁通量、磁通量的变化无直接关系:磁通量大，磁通量的变化率不一定大;磁通量的变化大，磁通量的变化率也不一定大。
思考：如何描述磁通量变化的快慢？
二、磁通量的变化率
1、磁通量：
2、磁通量的变化量：
3、磁通量的变化率：
类似于：
三、法拉第电磁感应定律
1、表述：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。
（在国际单位制中，比例常数K =1）
2、表达式：
（适用于单匝线圈）
（适用于n匝线圈）
3、注意：因 描述的是 内磁通量变化的平均快慢，故
计算出的是 内E 感 的平均值。
例题：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。
二、导线切割磁感线时的感应电动势
1、导线垂直切磁感线
从中可知：B、L、v越大，E感越大，和实验事实相符。B、L、v大小的确定比 的确定要简单得多，所以导线切割问题，使用 计算感应电动势更为方便。
2、导线斜切磁感线
导线平行于磁场方向运动时，不切割磁感线，穿过电路的磁通量也不会变化，因此不产生感应电动势。如果导线的运动方向与导线本身是垂直的，但与磁感线方向有一个夹角θ时，可以将速度 v 进行分解。
（有效切割速度）
（只切不割，不产生E感 ）
3、切割的有效长度问题
如果导线的运动方向与导线本身不垂直时，可以将速度v沿平行于杆和垂直于杆两个方向分解，沿杆的运动不产生感应电动势，也可以将杆投影到与v垂直的方向，杆的实际切割效果和“投影杆”的切割效果相同。
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投影
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（式中的L指的是有效长度）
当导线和磁场方向垂直时，导线的有效长度等于导线端点之间的连线在垂直于速度方向上的投影。
4、导线转动切割磁感线
ω
A
O
A'
长为L的导体棒OA以端点为轴，在匀强磁场中垂直于磁感线方向匀速转动时，也会产生感应电动势，将导线分割成无数小段，每一小段都在垂直切割磁感线，但越往外，切割的速度越大，可以用平均速度来计算。
对杆：平均速度
故：
四、动生电动势
1、E 动 ：导线切割磁感线运动时产生的电动势。
2、表达式：
3、动生电动势对应的非静电力是洛伦兹力的沿杆分力。
（总的洛伦兹力对电荷不做功）
4、“动生电”过程，安培力做负功。
克服安培力做功的过程中，其他形式能量转化为电能。
安培力做功的绝对值可以作为转化的电能的量度。
练习1、在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一矩形线框,边长ab=L1,bc=L2线框绕中心轴00'以角速度ω由图示位置逆时针方向转动。求:
(1)线圈转过1/4周的过程中的平均感应电动势
(2)线圈转过1/2周的过程中的平均感应电动势
练习2、如图,水平面上有两根相距0.5m的足够长的平行金属导轨MN和PQ,它们的电阻不计,在M和P之间接有R=3.0Ω的定值电阻,导体棒长ab=0.5m,其电阻为r=1.0Ω,与导轨接触良好.整个装置处于方向竖直向下的匀强磁场中,B=0.4T.现使ab以v=10m／s的速度向右做匀速运动.
(1)ab中的电流多大 ab两点间的电压多大
(2)维持ab做匀速运动的外力多大
(3)ab向右运动1m的过程中,外力做的功是多少
电路中产生的热量是多少
WF=0.1J
I=0.5A
F=0.1N
Q=0.1J
U=1.5V