2.2法拉第电磁感应定律课件 (共35张PPT) 高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

(共35张PPT)
2.2 法拉第电磁感应定律
人教版（2019）高中物理（选择性必修第二册）
第二章 电磁感应
老师： 授课时间：
磁铁相对于线圈运动得越快
电流计指针偏转角度越大
感应电流越大
电动势的大小跟哪些因素有关？
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课堂导入
N
M
1、 感应电动势(E)
螺线管为电源
等效电路
定义：
说明
①电路闭合时
②电路断开时
（1）产生感应电动势的那部分导体相当于电源
在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势;
N
S
G
有感应电动势，有感应电流。
有感应电动势，但无感应电流。
（3）电磁感应现象的实质：
产生了感应电动势
V
（2）条件：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。
与电路是否闭合无关。
I
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知识讲解
探究：穿过线圈的磁通量变化快慢与感应电流大小的关系
玻璃管
实验装置
强磁铁
线圈
电流计
主要实验步骤
1、感应电流大小与相同时间内磁感应强度变化大小的关系
2、感应电流大小与磁铁运动速度的关系
3、感应电流大小与线圈匝数的关系
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知识讲解
实验过程
磁铁个数 指针指示值
1个


1、感应电流大小与相同时间
内磁感应强度变化大小的关系
15
30
感应电流大小与磁铁个数成正比
2个
线圈匝数：200
下落高度：30厘米
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知识讲解
实验过程
下落高度 指针指示值
10厘米


2、感应电流大小与
磁铁运动速度的关系
18
30
感应电流大小与磁铁运动速度成正比
40厘米
线圈匝数：200
磁铁个数：2个
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知识讲解
实验过程
线圈匝数 指针指示值
100


3、感应电流大小与线圈匝数
的关系
15
30
感应电流大小与线圈匝数成正比
200
磁铁个数：2个
下落高度：30厘米
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知识讲解
实验探究
感应电流的关系与哪些因素有关
现象：
磁场越强，感应电动势越大
速度越大，感应电动势越大
匝数越多，感应电动势越大
结论：
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。
磁通量的变化率越大，感应电动势越大
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知识讲解
2、法拉第电磁感应定律
（一匝线圈）
（n匝线圈）
当电动势单位为V,磁通量单位为Wb，时间单位为s时，K的取值为1。
（2）公式：
（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。
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知识讲解
①B不变, S发生变化,ΔS＝S2-S1 ：
②S不变, B发生变化,ΔB＝B2-B1 ：
（3）应用:用公式 求E 的几种常见情况：
③如果B、S都变化呢？
ω
2、法拉第电磁感应定律
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知识讲解

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
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知识讲解
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ΔΦ/Δt
新课讲授
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知识讲解
思考与讨论
如图所示闭合线框一部分导体ab长l,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。
回路在时间Δt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⊥B）
（v⊥杆）
a
b
× × × × × × × × × × × ×
× × × ×
G
a
b
v
那要是B、L、v不垂直怎么计算呢？
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知识讲解
θ
v
B
v2
如果将与B的方向夹角为θ速度按右图中所示分解在与磁场垂直和与磁场平行方向上，他们各自的产生电动势是多少？
①垂直于磁感线的分量：v1=vsinθ
②平行于磁感线的分量：v2=vcosθ
只有垂直于磁感线的分量切割磁感线，于是产生感应电动势：
E=BLv1=Blvsinθ
θ=0时
平行：E＝0
θ=90° 时
垂直：E=BLv
（无切割）
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知识讲解
导线切割磁感线时的感应电动势
θ
v
B
V1
V2
④l应为有效长度
③若v//B，则E=0
1.公式：
②若导体斜割：
注意：
①此公式只适用于双垂直切割
（v⊥B）
（v⊥杆）
θ为v与B夹角
2.方向：
若v//杆，则E=0
由等效电源的负极流向正极
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知识讲解
3. l 为切割磁感线的有效长度
E=Blvsinθ
v
θ
vsinθ
vcosθ
感应电动势：
E=Bvlsinθ
l：导线垂直于运动方向上的投影。
× × × × × × × × × × × × × × ×
× × × × × × × × × × × × × × ×
v
l
× × × × × × × × × × × × × × ×
× × × × × × × × × × × × × × ×
v
l
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知识讲解
4.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，求E。
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。
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知识讲解
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
D
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课堂检测
2.如图所示，n=100匝的线框垂直放在匀强磁场中，线框面积为S=20 cm2，线框的总电阻为R=20 Ω，若磁场的磁感应强度在△t=0.2 s的时间内由0.1 T增加到0.5 T，则下面说法正确的是( )
A．线框中的感应电流方向是顺时针
B．线框中的感应电流方向是逆时针
C．产生的感应电动势大小为E=0.4 V
D．产生的感应电流大小为I=0.2 A
BC
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课堂检测
A
课堂练习
第 20 页
课堂检测
CD
课堂练习
第 21 页
课堂检测
思考与讨论：
1.导体棒向右运动时，自由电荷向哪运动？
3.导体棒的哪端电势比较高？
4.非静电力与洛伦兹力有关吗？
F洛
＋＋
- -
+
2.运动自由电荷在磁场中受到什么力的作用？力的方向如何？
新课讲授
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知识讲解
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C端定向运动，使D端和C端出现了等量异种电荷，D为负极（低电势），C为正极（高电势）则导体CD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：
新课讲授
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知识讲解
洛伦兹力不做功，不提供能量，只是起传递能量的作用。即外力克服洛伦兹力的一个分量F2所做的功，通过另一个分量F1转化为感应电流的能量
5.洛伦兹力做功吗？
6.能量是怎样转化的呢？
F洛
F2
+
v2
v合
F1
v1
思考与讨论：
新课讲授
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知识讲解
导线切割磁感线时的感应电动势
线圈绕垂直于磁场的轴转动，线圈匝数n，求E。
（1）线圈处于如图所示位置
（2）当线圈转过θ 时，电动势
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知识讲解
线圈绕垂直于磁场的轴转动，线圈匝数n，求E。
（3）线圈以图示情形运动时
B
L
ω
O'
O
l1
l2
E1
E2
线圈以此位置为初始位置，经过时间t,转过角度ωt时：
①适用于线圈绕垂直于磁场的轴的转动，与轴的位置无关。
②与线圈平面形状无关
③线圈从平行于磁场的位置开始计时
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知识讲解
B
课堂练习
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课堂检测
课堂练习
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课堂检测
D
课堂练习
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课堂检测
课堂练习
第 30 页
课堂检测
第 31 页
课堂检测
第 32 页
课堂检测
第 33 页
课堂检测
第 34 页
课堂检测
第 35 页
课堂检测