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28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28张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 8.8MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-03-07 16:41:09 | ||
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文档简介
(共28张PPT)
人教版 选择性必修第二册
法拉第电磁感应定律
第二章 电磁感应
（1）闭合电路
利用磁场产生电流的现象
问题1：什么叫电磁感应现象？
问题2：产生感应电流的条件是什么？
（2）磁通量变化
思考:
问题3：感应电流的大小跟哪些因素有关？
感应电流的大小与磁通量的变化率有关。
既然闭合电路中有感应电流，这个电路中就一定有电动势。
甲
N
S
G
乙
产生电动势的那部分导体相当于电源
v
01
(1)定义：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势;
(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。
产生感应电动势的那部分导体相当于电源.
①有感应电流一定存在感应电动势；
②有感应电动势不一定存在感应电流。
一、感应电动势
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。
二、电磁感应定律：
2. 公式:
单位：V，且1V=1Wb/s。
n为线圈的匝数
（1）公式中ΔΦ取绝对值。
（2）E＝n 求解的是平均感应电动势。
（3）感应电动势大小取决于穿过电路的磁通量的变化率和线圈匝数n，而与Φ、ΔΦ的大小没有必然关系，也与电路是否闭合无关。
注意：
（4）公式E＝n求解 求出的是整个回路的感应电动势；回路中感应电动势为零时，回路中某段导体的感应电动势不一定为零。
03
(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
Φ/Wb
t/s
1
2
3
0
1
2
5
4
6
(1)磁通量的变化是由面积变化引起时，ΔΦ＝B·ΔS，则
(2)磁通量的变化是由磁场变化引起时，ΔΦ＝ΔB·S，则
应用法拉第电磁感应定律的两种情况
例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。
例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。
二、导体切割磁感线运动时的感应电动势
1、导体垂直切磁感线.
①B、l、v 两两垂直;
②速度v为平均值(瞬时值)， E就为平均值(瞬时值)；
③l指切割磁感线的有效长度。
例3：如图，匀强磁场的磁感应电动势为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=B(Lsinθ)V
有效长度：导线在垂直速度方向上的投影长度
例4：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，求半圆形导线产生的感应电动势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
例5：如图,一个水平放置的导体框架,宽度L=1.50m,接有电阻R=0.20Ω,设匀强磁场和框架平面垂直,磁感应强度B=0.40T,方向如图.今有一导体棒ab跨放在框架上,并能无摩擦地沿框滑动,框架及导体ab电阻均不计,当ab以v=4.0m/s的速度向右匀速滑动时，试求：
(1)导体ab上的感应电动势的大小
(2)回路上感应电流的大小
θ
v
B
v2
v1
2.导体斜切磁感线
（θ为v与B夹角）
当v⊥B时，E最大
当v//B时，E=0（无切割）
3.导体转动切割磁感线
法拉第圆盘发电机
1831年10月28日
例6：如图所示，半径为r的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场(磁感应强度为B)中，绕O轴以角速度ω沿逆时针方向匀速转动，则通过电阻R的电流的方向和大小是(金属圆盘的电阻不计)
例7：有一面积 S ＝ 100 cm2 的金属环，电阻 R ＝ 0.1 Ω，环中磁场变化规律如图所示，磁场方向垂直环面向里，则在 t1－t2 时间内通过金属环某一截面的电荷量为多少？
如图所示，导线做切割磁感线运动，能量是如何转化的？所产生的电能与克服安培力所做的功之间有什么关系？
在导线做切割磁感线的运动中，产生的电能是通过其他外力克服安培力做功转化而来的，克服安培力做了多少功，就有多少电能产生.这些电能又通过电流做功，转化为其他式的能，整个过程遵守能量守恒定律。
元物理
形成感应电流后，在Δt内通过某一截面的电荷量(感应电荷量)一定要用平均电动势和平均电流计算其他形式的能量如机械能电流做功焦耳热或其他形式的能量电能克服安培力做功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
课堂练习
Φ/10-2Wb
t/s
A
B
D
0
1
2
0.1
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
3、 如图所示，MN、PQ为两条平行的水平放置的金属导轨，左端接有定值电阻R，金属棒ab斜放在两导轨之间，与导轨接触良好．磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面，设金属棒与两导轨接触点之间的距离为l，金属棒与两导轨间的夹角θ＝60°，金属棒以速度v水平向右匀速运动，不计导轨和金属棒的电阻，则通过金属棒的电流为( )
4、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
R
B
r
P
M
N
a
Q
b
v
WF=0.1J
I=0.5A
F=0.1N
Q=0.1J
U=1.5V
5、如图所示，在磁感应强度为0.2 T的匀强磁场中，有一长为0.5 m、电阻为1.0 Ω的导体AB在金属框架上以 10 m/s的速度向右滑动，R1＝R2＝2.0 Ω，其他电阻不计，求流过AB的电流I.
人教版 选择性必修第二册
法拉第电磁感应定律
第二章 电磁感应
（1）闭合电路
利用磁场产生电流的现象
问题1：什么叫电磁感应现象？
问题2：产生感应电流的条件是什么？
（2）磁通量变化
思考:
问题3：感应电流的大小跟哪些因素有关？
感应电流的大小与磁通量的变化率有关。
既然闭合电路中有感应电流，这个电路中就一定有电动势。
甲
N
S
G
乙
产生电动势的那部分导体相当于电源
v
01
(1)定义：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势;
(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。
产生感应电动势的那部分导体相当于电源.
①有感应电流一定存在感应电动势；
②有感应电动势不一定存在感应电流。
一、感应电动势
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。
二、电磁感应定律：
2. 公式:
单位：V，且1V=1Wb/s。
n为线圈的匝数
（1）公式中ΔΦ取绝对值。
（2）E＝n 求解的是平均感应电动势。
（3）感应电动势大小取决于穿过电路的磁通量的变化率和线圈匝数n，而与Φ、ΔΦ的大小没有必然关系，也与电路是否闭合无关。
注意：
（4）公式E＝n求解 求出的是整个回路的感应电动势；回路中感应电动势为零时，回路中某段导体的感应电动势不一定为零。
03
(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
Φ/Wb
t/s
1
2
3
0
1
2
5
4
6
(1)磁通量的变化是由面积变化引起时，ΔΦ＝B·ΔS，则
(2)磁通量的变化是由磁场变化引起时，ΔΦ＝ΔB·S，则
应用法拉第电磁感应定律的两种情况
例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。
例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。
二、导体切割磁感线运动时的感应电动势
1、导体垂直切磁感线.
①B、l、v 两两垂直;
②速度v为平均值(瞬时值)， E就为平均值(瞬时值)；
③l指切割磁感线的有效长度。
例3：如图，匀强磁场的磁感应电动势为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=B(Lsinθ)V
有效长度：导线在垂直速度方向上的投影长度
例4：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，求半圆形导线产生的感应电动势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
例5：如图,一个水平放置的导体框架,宽度L=1.50m,接有电阻R=0.20Ω,设匀强磁场和框架平面垂直,磁感应强度B=0.40T,方向如图.今有一导体棒ab跨放在框架上,并能无摩擦地沿框滑动,框架及导体ab电阻均不计,当ab以v=4.0m/s的速度向右匀速滑动时，试求：
(1)导体ab上的感应电动势的大小
(2)回路上感应电流的大小
θ
v
B
v2
v1
2.导体斜切磁感线
（θ为v与B夹角）
当v⊥B时，E最大
当v//B时，E=0（无切割）
3.导体转动切割磁感线
法拉第圆盘发电机
1831年10月28日
例6：如图所示，半径为r的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场(磁感应强度为B)中，绕O轴以角速度ω沿逆时针方向匀速转动，则通过电阻R的电流的方向和大小是(金属圆盘的电阻不计)
例7：有一面积 S ＝ 100 cm2 的金属环，电阻 R ＝ 0.1 Ω，环中磁场变化规律如图所示，磁场方向垂直环面向里，则在 t1－t2 时间内通过金属环某一截面的电荷量为多少？
如图所示，导线做切割磁感线运动，能量是如何转化的？所产生的电能与克服安培力所做的功之间有什么关系？
在导线做切割磁感线的运动中，产生的电能是通过其他外力克服安培力做功转化而来的，克服安培力做了多少功，就有多少电能产生.这些电能又通过电流做功，转化为其他式的能，整个过程遵守能量守恒定律。
元物理
形成感应电流后，在Δt内通过某一截面的电荷量(感应电荷量)一定要用平均电动势和平均电流计算其他形式的能量如机械能电流做功焦耳热或其他形式的能量电能克服安培力做功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
课堂练习
Φ/10-2Wb
t/s
A
B
D
0
1
2
0.1
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
3、 如图所示，MN、PQ为两条平行的水平放置的金属导轨，左端接有定值电阻R，金属棒ab斜放在两导轨之间，与导轨接触良好．磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面，设金属棒与两导轨接触点之间的距离为l，金属棒与两导轨间的夹角θ＝60°，金属棒以速度v水平向右匀速运动，不计导轨和金属棒的电阻，则通过金属棒的电流为( )
4、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
R
B
r
P
M
N
a
Q
b
v
WF=0.1J
I=0.5A
F=0.1N
Q=0.1J
U=1.5V
5、如图所示，在磁感应强度为0.2 T的匀强磁场中，有一长为0.5 m、电阻为1.0 Ω的导体AB在金属框架上以 10 m/s的速度向右滑动，R1＝R2＝2.0 Ω，其他电阻不计，求流过AB的电流I.