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33张ppt）

(共33张PPT)
第二节
法拉第电磁感应定律
第二章 电磁感应
学习目标
1
新课讲解
3
新课导入
2
经典例题
4
课堂练习
5
本课小结
6
目录
学习目标
1.知道感应电动势的概念，会区分 的物理意义。
2.理解法拉第电磁感应定律的内容和数学表达式。
3.知道公式的推导过程及适用条件。
新课导入
问题：如果图中所示两个电路都是闭合的，电路中有没有电流？当电路(b)中有电流时，哪部分相当于电源？
闭合后，电路(a)中有电流，
并在条形磁铁插入或拔出线圈时，电路（b）中有电流
电路(b)中的线圈相当于电源
新课导入
思考：如图所示，当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合导体回路中就有感应电流产生。那么，感应电流的大小跟哪些因素有关呢？
新课讲解
一、感应电动势
1.定义：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势
①产生感应电动势的那部分导体相当于电源
②产生条件：穿过电路的磁通量发生改变，与电路是否闭合无关
③方向判断：感应电动势的方向用楞次定律结合安培定则或右手定则判断
产生电动势的线圈相当于电源
磁通量变化的大小？磁通量变化量的快慢？
（1）感应电动势的大小可能跟哪些因素有关呢？
（2）进行如图所示的实验，思考一下，电压表
的示数大，说明了什么？
思考
电流表的示数变大说明产生的感应电动势大。
实验探究：影响感应电动势大小的因素
以不同的速度将条形磁铁插入螺线管，观察电压表的示数。
会观察到什么实验现象？
说明了什么
思考
将条形磁铁慢速插入螺线管中，电流表偏转较小
慢速插入
实验探究：影响感应电动势大小的因素
将条形磁铁快速插入螺线管中，电亚表偏转较大
快速插入
实验探究：影响感应电动势大小的因素
自主探究
假如改变条形磁铁的数量，以同样的速度插入螺线管，观察电流表的示数。会观察到什么样的现象？说明了什么？
实验现象：以同样的速度插入螺线管，磁铁条数多的产生的感应电动势大。
说明了相同时间内，磁通量变化越大，产生的感应电动势越大。
假如改变螺线管的匝数，以同样的速度插入螺线管，观察电流表的示数。又会观察到什么样的现象？
探究
若将导体棒以不同的速度切割磁感线，会观察到什么实验现象？说明了什么？
实验结论：影响感应电动势大小的因素
①感应电动势的大小，与条形磁铁插入或拔出螺线管的速度大小有关。速度越大，产生的电动势越大。
②感应电动势的大小，与导体棒切割磁感线的速度大小有关。速度越大，产生的感应电动势越大。
③感应电动势的大小，与螺线圈的线圈匝数有关。匝数越多，产生的电动势越大。
总结：感应电动势的大小跟闭合电路的磁通量的变化率有关。磁通量的变化率大，感应电动势就大。
电磁感应定律
二、法拉第电磁感应定律
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的变化率成正比。
2.表达式：
其中， 表示磁通量变化的快慢，n为线圈的匝数
思考
的区别是什么？
物理意义 与感应电动势关系
穿过回路的磁感应线的条数多少 无直接关系
穿过回路的磁感应量变化了多少 产生感应电动势的条件
闯过回路的磁通量变化的快慢 决定感应电动势的大小
3.应用
电磁感应定律
大，
不一定大
大，
不一定大
大小决定感应电动势的大小
磁感应强
度变化
面积变化
图像上切线
斜率表示
探究
导线切割磁感线时的感应电动势
已知：使用导体棒切割磁感线，导体棒中（无论是否形成回路）可以产生感应电动势。
并且速度越大，产生的感应电动势越大。
那么该如何计算回路中产生的感应电动势大小呢？
思考
①闭合电路MNCD
②导体MN处于匀强磁场中，磁感应强度为B
③MN的长度为l，速度为v
试求导体切割磁场产生的感应电动势
PS
法拉第电磁感应定律的公式
设在时间内导体棒由原来的位置运动到M1N1，
这时线框面积的变化量为,
穿过闭合电路的磁通量的变化量为
根据法拉第电磁感应定律得
进阶尝试
导体切割磁场产生的
感应电动势的公式
思考：当导体的运动方向跟磁感线的方向有一个夹角时，感应电动势可用上面的公式计算吗？
解析
如图所示，可以把速度v分解为两个分量，即垂直于磁感线的分量和平行于磁感线的分量
后者不切割磁感线，不产生感应电动势
前者切割磁感线，产生的感应电动势为
经典例题
1.下列选项所示的四种磁场变化情况，
能产生如图所示的电场的是( )
C
A. B. C. D.
解析：题图可知，产生的是恒定的电场，根据麦克斯韦的电磁场理论可知，只有磁场随着时间均匀变化才会产生恒定的电场，故C正确，A、B、D错误.
经典例题
2.如图所示，半径为r的圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度B随时间t的变化关系为，、k为常量，则图中半径为R的单匝圆形线圈中产生的感应电动势大小为( )
A
A. B. C. D.
解析：由法拉第电磁感应定律可知，
，A正确.
3.三个用同样的细导线做成的刚性闭合线框，正方形线框的边长与圆线框的直径相等，圆线框的半径与正六边形线框的边长相等，如图所示.把它们放入磁感应强度随时间线性变化的同一匀强磁场中，线框所在平面均与磁场方向垂直，正方形、圆形和正六边形线框中感应电流的大小分别为 、 和 .则( )
C
A. B. C. D.
解析：设圆线框的半径为r，则由题意可知正方形线框的边长为2r，正六边形线框的边长为r；所以圆线框的周长为 ，面积为 ，正方形线框的周长和面积分别为 ，正六边形线框的周长和面积分别为 ，三线框材料粗细相同，根据电阻定律 ，可知三个线框电阻之比为
，根据法拉第电磁感应定律有 ，电流之比即为 之比，可得电流之比为 ，即 ，故C正确.
1.如图所示的半圆形闭合线圈半径为a，电阻为R.虚线MN右侧有磁感应强度为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场.线圈以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直.从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论正确的是( )
D
A. 感应电流方向沿顺时针方向
B.半圆形闭合线圈所受安培力方向向右
C.感应电动势最大值为
D.感应电动势平均值
当堂检测
解析：在半圆形闭合线圈进入磁场的过程中，通过半圆形闭合线圈的磁通量逐渐增大，根据楞次定律可知，感应电流的方向为逆时针方向，且不变，根据“来拒去留”可知，半圆形闭合线圈所受安培力方向向左，故A、B错误；当闭合线圈进入磁场一半时，此时切割磁感线的有效长度最大，为a，感应电动势最大，为 ，故C错误；由法拉第电磁感应定律可得，
感应电动势平均值为
2.如图所示，边长 、匝数为10匝的正方形导体线框abcd放置于墙角，线框平面与地面的夹角 .该区域有磁感应强度大小为
、方向水平向右的匀强磁场，现将cd边向右拉动，ab边经0.1 s着地，在这个过程中线框中产生的平均感应电动势的大小与感应电流的方向为( )
A.0.8 V，方向为B.0.8 V，方向为
C.0.4 V，方向为
D.0.4 V，方向为
D
解析：初状态穿过线框abcd的磁通量 ，末状态穿过线框的磁通量 ，
根据法拉第电磁感应定律得
根据楞次定律可知，感应电流的方向为
故A、B、C错误，D正确.
3.图示为手机及无线充电板的充电原理示意图.为方便研究，现将问题简化如下：设受电线圈的匝数为n，面积为S，电阻不计，若在时间 内，磁场垂直于受电线圈平面向上穿过线圈，其磁感应强度由 均匀增加到 .则( )
A.c点的电势高于d点的电势
B.受电线圈中感应电流方向由d到c
C.d、c之间的电压为
D.若想增加c、d之间的电势差，可以仅均匀
增加送电线圈中的电流
C
解析：根据楞次定律知，从上往下看受电线圈产生的感应电流方向为顺时针方向，受电线圈中感应电流方向由c到d，所以c点的电势低于d点的电势，A、B错误；
根据法拉第电磁感应定律可知，d、c之间的电压为
，C正确；
若想增加c、d之间的电势差，应增大送电线圈中电流的变化率，D错误.
本课小结
1、法拉第电磁感应定律的表达式：
只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就有感应电动势。有感应电动势是电磁感应现象的本质
感应电动势的大小与磁通量的变化量的大小无关，与磁通量变化的快慢有关
2、导线做切割磁感线运动时，感应电动势由公式确定
谢谢