2.2法拉第电磁感应定律 教学课件 (共25张PPT)
文档属性
| 名称 | 2.2法拉第电磁感应定律 教学课件 (共25张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 8.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-01-10 12:22:40 | ||
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文档简介
(共25张PPT)
2.2 法拉第电磁感应定律
问题导入
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。感应电流的大小跟哪些因素有关？
观察视频，并思考感应电流的大小可能和哪些因素有关。
在向线圈中插入条形磁体的实验中，磁体的磁场 越强、插入的速度越快，产生的感应电流就越大。
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、磁体的磁场越强，产生的感应电流 就越大。
观察视频，并思考感应电流的大小可能和哪些因素有关。
这些现 象向我们提示，当回路中的电阻一定时，感应电流的大小 可能与磁通量变化的快慢有关，而磁通量变化的快慢可以 用磁通量的变化率表示。也就是说，感应电流的大小与磁通量的变化率有关。
实验装置如图所示，线圈的两端与电压表相连。将强磁体从长玻璃管上端由静止下落，穿过线圈。分别使线圈距离上管口20cm、30cm、40cm和50cm,记录电压表的示数以及发生的现象。
分别改变线圈的匝数、磁体的强度，重复上面的实验，得出定性的结论。
改变磁铁释放高度，观察电表示数变化
改变磁体的强度，观察电表示数变化
改变线圈的匝数，观察电表示数变化
N
S
G
产生电动势的那部分导体相当于电源
I
电源
I
电动势
感应
如果电路不闭合虽然没有感应电流，但电动势依然存在。
感应电动势
感应电动势与感应电流之间有什么样的关系？
感应电流
一定有
感应电动势
不一定有
感应电动势是感应电流存在的必要条件
电磁感应的实质：产生感应电动势。
电磁感应的根本原因：磁通量的变化。
法拉第电磁感应定律
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。
1.内容:
2.公式:
n为线圈的匝数
①磁通量的变化是由磁场变化引起时，ΔΦ＝ΔB·S，则
②磁通量的变化是由面积变化引起时，ΔΦ＝B·ΔS，则
③如果磁通量的变化是由面积和磁场变化共同引起时，则根据定义求，ΔΦ＝Φ末－Φ初，有
(2)磁通量的变化率对应Φ- t图线上某点切线的斜率．
o
Φ
t
法拉第电磁感应定律的理解
(1)感应电动势的大小由线圈的匝数和穿过线圈的磁通量的变化率共同决定，而与磁通量Φ的大小、变化量ΔΦ的大小没有必然联系．
（1）公式中Δφ取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向另行判断。
（2）产生感应电动势的那部分导体相当于电源，感应电动势即该电源的电动势。
（3）公式研究的对象是一个回路，E为单位时间内的平均值。
E单位：V
Φ单位：Wb
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
理解:Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的意义
导体切割磁感线时的感应电动势
导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度是B，长为L的导体棒ab以速度v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势
分析：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是相对于
磁场的速度
适用条件：匀强磁场中，导线、B、v相互垂直时
匀强磁场
v 、B、L两两垂直
θ
v
B
V1
V2
注意：
2、导线的长度L应为有效长度
1、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)
平均感应电动势。
时间趋近于0时，则E为瞬时感应电动势
动生电动势：导体做切割磁感线运动产生的电动势。
①导体棒以v1向右运动，洛伦兹力F1什么方向？
②正电荷向什么方向运动？
③以v2向上运动，受不受洛伦兹力F2？
F1=qv1B，向上
正电荷除了向右运动，还要向上运动向上
受洛伦兹力 F2=qv2B，向左
× × × × B
× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×
v1
F1=qv1B
v2
F2=qv2B
－－
＋＋
④F1、F2各做什么功？
动生电动势产生原因
由于导体中自由电子受洛伦兹力作用而引起的。
动生电动势的本质
动生电动势中的非静电力与洛伦兹力有关。
F1做正功、F2做负功，做功代数和为0.
洛伦兹力永远不做功
× × × × B
× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×
v1
F1=qv1B
v2
F2=qv2B
－－
＋＋
F
v
【例1】如图甲所示的螺线管,匝数n=1500匝,横截面积S=20 cm2,方向向右穿过螺线管的匀强磁场的磁感应强度按图乙所示规律变化。则：
(1)2 s内穿过线圈的磁通量的变化量是多少
(2)磁通量的变化率多大
(3)线圈中感应电动势大小为多少
解析： (1)磁通量的变化量是由磁感应强度的变化引起的,则 Φ1=B1S Φ2=B2S ΔΦ=Φ2-Φ1,所以ΔΦ=ΔBS=(6-2)×20×10-4 Wb=8×10-3 Wb
(2)磁通量的变化率为 Wb/s=4×10-3 Wb/s
(3)根据法拉第电磁感应定律得感应电动势的大小 E=n =1 500×4×10-3V=6.0 V
例2. 如图,长为L的铜杆OA以O为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角速度ω匀速转动,磁场的磁感应强度为B, 求产生的平均感应电动势多大？
ω
A
O
A'
感应电荷量
磁铁快插慢插，产生的感应电荷量相同，与时间无关
如图所示,长为L的金属导线弯成一圆环,导线的两端接在电容为C的平行板电容器上,P、Q为电容器的两个极板,磁场垂直于环面向里,磁感应强度以B=B0+kt(k>0)随时间变化,t=0时,P、Q两板电势相等,两板间的距离远小于环的半径,经时间t,电容器Q板( )
A.不带电
B.所带电荷量与t成正比
C.带正电,电荷量是
D.带负电,电荷量是
C
2.2 法拉第电磁感应定律
问题导入
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。感应电流的大小跟哪些因素有关？
观察视频，并思考感应电流的大小可能和哪些因素有关。
在向线圈中插入条形磁体的实验中，磁体的磁场 越强、插入的速度越快，产生的感应电流就越大。
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、磁体的磁场越强，产生的感应电流 就越大。
观察视频，并思考感应电流的大小可能和哪些因素有关。
这些现 象向我们提示，当回路中的电阻一定时，感应电流的大小 可能与磁通量变化的快慢有关，而磁通量变化的快慢可以 用磁通量的变化率表示。也就是说，感应电流的大小与磁通量的变化率有关。
实验装置如图所示，线圈的两端与电压表相连。将强磁体从长玻璃管上端由静止下落，穿过线圈。分别使线圈距离上管口20cm、30cm、40cm和50cm,记录电压表的示数以及发生的现象。
分别改变线圈的匝数、磁体的强度，重复上面的实验，得出定性的结论。
改变磁铁释放高度，观察电表示数变化
改变磁体的强度，观察电表示数变化
改变线圈的匝数，观察电表示数变化
N
S
G
产生电动势的那部分导体相当于电源
I
电源
I
电动势
感应
如果电路不闭合虽然没有感应电流，但电动势依然存在。
感应电动势
感应电动势与感应电流之间有什么样的关系？
感应电流
一定有
感应电动势
不一定有
感应电动势是感应电流存在的必要条件
电磁感应的实质：产生感应电动势。
电磁感应的根本原因：磁通量的变化。
法拉第电磁感应定律
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。
1.内容:
2.公式:
n为线圈的匝数
①磁通量的变化是由磁场变化引起时，ΔΦ＝ΔB·S，则
②磁通量的变化是由面积变化引起时，ΔΦ＝B·ΔS，则
③如果磁通量的变化是由面积和磁场变化共同引起时，则根据定义求，ΔΦ＝Φ末－Φ初，有
(2)磁通量的变化率对应Φ- t图线上某点切线的斜率．
o
Φ
t
法拉第电磁感应定律的理解
(1)感应电动势的大小由线圈的匝数和穿过线圈的磁通量的变化率共同决定，而与磁通量Φ的大小、变化量ΔΦ的大小没有必然联系．
（1）公式中Δφ取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向另行判断。
（2）产生感应电动势的那部分导体相当于电源，感应电动势即该电源的电动势。
（3）公式研究的对象是一个回路，E为单位时间内的平均值。
E单位：V
Φ单位：Wb
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
理解:Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的意义
导体切割磁感线时的感应电动势
导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度是B，长为L的导体棒ab以速度v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势
分析：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是相对于
磁场的速度
适用条件：匀强磁场中，导线、B、v相互垂直时
匀强磁场
v 、B、L两两垂直
θ
v
B
V1
V2
注意：
2、导线的长度L应为有效长度
1、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)
平均感应电动势。
时间趋近于0时，则E为瞬时感应电动势
动生电动势：导体做切割磁感线运动产生的电动势。
①导体棒以v1向右运动，洛伦兹力F1什么方向？
②正电荷向什么方向运动？
③以v2向上运动，受不受洛伦兹力F2？
F1=qv1B，向上
正电荷除了向右运动，还要向上运动向上
受洛伦兹力 F2=qv2B，向左
× × × × B
× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×
v1
F1=qv1B
v2
F2=qv2B
－－
＋＋
④F1、F2各做什么功？
动生电动势产生原因
由于导体中自由电子受洛伦兹力作用而引起的。
动生电动势的本质
动生电动势中的非静电力与洛伦兹力有关。
F1做正功、F2做负功，做功代数和为0.
洛伦兹力永远不做功
× × × × B
× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×
v1
F1=qv1B
v2
F2=qv2B
－－
＋＋
F
v
【例1】如图甲所示的螺线管,匝数n=1500匝,横截面积S=20 cm2,方向向右穿过螺线管的匀强磁场的磁感应强度按图乙所示规律变化。则：
(1)2 s内穿过线圈的磁通量的变化量是多少
(2)磁通量的变化率多大
(3)线圈中感应电动势大小为多少
解析： (1)磁通量的变化量是由磁感应强度的变化引起的,则 Φ1=B1S Φ2=B2S ΔΦ=Φ2-Φ1,所以ΔΦ=ΔBS=(6-2)×20×10-4 Wb=8×10-3 Wb
(2)磁通量的变化率为 Wb/s=4×10-3 Wb/s
(3)根据法拉第电磁感应定律得感应电动势的大小 E=n =1 500×4×10-3V=6.0 V
例2. 如图,长为L的铜杆OA以O为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角速度ω匀速转动,磁场的磁感应强度为B, 求产生的平均感应电动势多大？
ω
A
O
A'
感应电荷量
磁铁快插慢插，产生的感应电荷量相同，与时间无关
如图所示,长为L的金属导线弯成一圆环,导线的两端接在电容为C的平行板电容器上,P、Q为电容器的两个极板,磁场垂直于环面向里,磁感应强度以B=B0+kt(k>0)随时间变化,t=0时,P、Q两板电势相等,两板间的距离远小于环的半径,经时间t,电容器Q板( )
A.不带电
B.所带电荷量与t成正比
C.带正电,电荷量是
D.带负电,电荷量是
C