2.2 法拉第电磁感应定律 课件(共26张PPT)人教版物理 选择性必修第二册
文档属性
| 名称 | 2.2 法拉第电磁感应定律 课件(共26张PPT)人教版物理 选择性必修第二册 |  | |
| 格式 | ppt | ||
| 文件大小 | 1.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-03-12 14:59:50 | ||
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文档简介
(共26张PPT)
2.2 法拉第电磁感应定律
【目标导引】
1、通过演示实验，能够说出产生感应电 动势的条件。
2、能说出磁通量，磁通量变化量和磁通量变化率的区别。
3、通过演示实验，体会法拉第电磁感应定律，并能根据定义式求感应电动势。
4、根据讲解，能利用E=Blv,来计算导体棒切割磁感线时的感应电动势。
【课堂引入】
1、观察演示实验，说一说，产生感应电流和产生感应电动势的条件是什么？
演示实验一
若闭合电路中有感应电流,电路中就一定有电动势.
演示实验并播放动画
画出等效电路图
演示实验二
若电路断开时，虽然没有感应电流，电动势依然存在。
演示实验并播放动画
画出等效电路图
2、有感应电流也就存在了感应电动势，在快速插入磁铁和缓慢插入磁铁时，观察指针的偏转情况影响感应电动势大小的因素有哪些？
实验探究:影响感应电动势大小的因素
【知识梳理】
1、感应电动势
(1)概念：在电磁感应现象中产生的电动势。
(2)产生条件：穿过回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或右手定则判断。
2．法拉第电磁感应定律
(1)内容：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)公式：_________ （定义式），其中n为线圈匝数，公式中Δφ取绝对值，涉及到方向另外判定。
(3)感应电流和感应电动势的关系：遵循闭合电路欧姆定律
【自我检测】
1、 × √ √ × √ × ×
2、A
考点1 法拉第电磁感应定律的理解和应用
理解:Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的意义
物理意义
与电磁感应关系
磁通量Ф
（标量）
穿过回路的磁感线的条数多少
无直接关系
磁通量变化△Ф
（注意方向性）
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
使用法拉第电磁感应定律求电动势：
1.决定因素：
感应电动势的大小由穿过闭合电路的磁通量的变化率 和线圈匝数共同决定,而与磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ的大小没有必然联系, 为单匝线圈产生的感应电动势大小。
2.适用范围：
法拉第电磁感应定律适用于任何情况下感应电动势的计算,但在中学物理中一般用来计算某段时间内的平均电动势。若所取时间极短,即Δt趋近于零时,所求感应电动势为该时刻的瞬时感应电动势。
【例题1】(2014·江苏高考)如图所示,一正方形线圈的匝数为n,边长为a,线圈平面与匀强磁场垂直,且一半处在磁场中。在Δt时间内,磁感应强度的方向不变,大小由B均匀地增大到2B。在此过程中,线圈中产生的感应电动势为( B )
【变式训练1】、穿过闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图象分别如下图①～④所示，下列关于回路中产生的感应电动势的论述，正确的是( D )
A．图①中，回路产生的感应电动势恒定不变
B．图②中，回路产生的感应电动势一直在变大
C．图③中，回路在0～t1时间内产生的感应电动
势小于在t1～t2时间内产生的感应电动势
D．图④中，回路产生的感应电动势先变小再变大
【反思总结】
应用法拉第电磁感应定律的注意
(1) 为单匝线圈产生的感应电动势大小,若线圈有n匝,相当于n个相同的电源串联,因此整个线圈中电动势为E=n 。
(2) 为穿过某线圈的磁通量变化率,在Φ-t图像中为某点切线的斜率,需要注意穿过线圈的磁通量正向减小和反向增加,感应电动势方向相同。
(3)在E=n ·S的情况下,要注意S为线圈在磁场中的有效面积。
3.两种常见情况：
(1)回路与磁场垂直的面积S不变,磁感应强度发生变化,则
（感生电动势）
(2)磁感应强度B不变,回路与磁场垂直的面积发生变化,则
（动生电动势）
【例题1】如图所示电路，闭合电路一部分导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度为B，ab的长度为L，以速度v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势？（写出推导过程）
考点二 导体切割磁感线产生感应电动势的计算
1.对 中各物理量的理解：
(1)磁感应强度B：主要适用于导体棒在匀强磁场中切割磁感线运动,且B、l、v三者相互垂直时,产生感应电动势的计算。
(2)导体运动速度v：导体棒垂直切割磁感线的速度,即v⊥B。若B与v不垂直,需将B或v分解。
(3)有效切割长度：导体平动切割磁感线的有效长度,即导体两端点在垂直v方向上的投影长度。如图所示,棒的有效长度均为a、b间的距离。
2.速度的相对性：E=Blv中的速度v是导体棒相对于磁场的速度。若磁场也运动,应注意速度间的相对关系。
3.导体匀速转动：导体棒绕一端在匀强磁场中转动切割磁感线产生的感应电动势为
【例题2】如图所示电路，闭合电路的一部分导体为L处于匀强磁场中，导体棒以v斜向切割磁感线，求产生的感应电动势。
【例题3】如图所示，当导体棒在垂直于磁场的平面内，绕其一端为轴，以角速度ω匀速转动时，产生的感应电动势为E＝________。（用两种方法进行推导）
【变式训练1】在范围足够大，方向竖直向下的匀强磁场中，B＝0.2 T，有一水平放置的光滑框架，宽度为L＝0.4 m，如图所示，框架上放置一质量为0.05 kg、电阻为1 Ω的金属杆cd，框架电阻不计。若杆cd以恒定加速度a＝2 m/s2，由静止开始做匀变速运动，求：
(1)在5 s内平均感应电动势是多少？
(2)第5 s末回路中的电流多大？
(3)第5 s末作用在杆cd上的水平外力多大？
(4) 在5 s内通过导体棒的电荷量是多少？
（1）0.4V（2）0.8A（3）0.164N （4）2C
【变式训练2】
如图所示，两根平行金属导轨间的距离为0.4 m，导轨平面与水平面的夹角为37°，磁感应强度为0.5 T的匀强磁场垂直于导轨平面斜向上，两根电阻均为1 Ω、重均为0.1 N的金属杆ab、cd水平地放在导轨上，杆与导轨间的动摩擦因数为0.3，导轨的电阻可以忽略.为使ab杆能静止在导轨上，必须使cd杆以多大的速率沿斜面向上运动
【课堂小结】
(1)回路与磁场垂直的面积S不变,磁感应强度发生变化,则
（感生电动势）
(2)磁感应强度B不变,回路与磁场垂直的面积发生变化,则
（动生电动势）
2.2 法拉第电磁感应定律
【目标导引】
1、通过演示实验，能够说出产生感应电 动势的条件。
2、能说出磁通量，磁通量变化量和磁通量变化率的区别。
3、通过演示实验，体会法拉第电磁感应定律，并能根据定义式求感应电动势。
4、根据讲解，能利用E=Blv,来计算导体棒切割磁感线时的感应电动势。
【课堂引入】
1、观察演示实验，说一说，产生感应电流和产生感应电动势的条件是什么？
演示实验一
若闭合电路中有感应电流,电路中就一定有电动势.
演示实验并播放动画
画出等效电路图
演示实验二
若电路断开时，虽然没有感应电流，电动势依然存在。
演示实验并播放动画
画出等效电路图
2、有感应电流也就存在了感应电动势，在快速插入磁铁和缓慢插入磁铁时，观察指针的偏转情况影响感应电动势大小的因素有哪些？
实验探究:影响感应电动势大小的因素
【知识梳理】
1、感应电动势
(1)概念：在电磁感应现象中产生的电动势。
(2)产生条件：穿过回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或右手定则判断。
2．法拉第电磁感应定律
(1)内容：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)公式：_________ （定义式），其中n为线圈匝数，公式中Δφ取绝对值，涉及到方向另外判定。
(3)感应电流和感应电动势的关系：遵循闭合电路欧姆定律
【自我检测】
1、 × √ √ × √ × ×
2、A
考点1 法拉第电磁感应定律的理解和应用
理解:Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的意义
物理意义
与电磁感应关系
磁通量Ф
（标量）
穿过回路的磁感线的条数多少
无直接关系
磁通量变化△Ф
（注意方向性）
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
使用法拉第电磁感应定律求电动势：
1.决定因素：
感应电动势的大小由穿过闭合电路的磁通量的变化率 和线圈匝数共同决定,而与磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ的大小没有必然联系, 为单匝线圈产生的感应电动势大小。
2.适用范围：
法拉第电磁感应定律适用于任何情况下感应电动势的计算,但在中学物理中一般用来计算某段时间内的平均电动势。若所取时间极短,即Δt趋近于零时,所求感应电动势为该时刻的瞬时感应电动势。
【例题1】(2014·江苏高考)如图所示,一正方形线圈的匝数为n,边长为a,线圈平面与匀强磁场垂直,且一半处在磁场中。在Δt时间内,磁感应强度的方向不变,大小由B均匀地增大到2B。在此过程中,线圈中产生的感应电动势为( B )
【变式训练1】、穿过闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图象分别如下图①～④所示，下列关于回路中产生的感应电动势的论述，正确的是( D )
A．图①中，回路产生的感应电动势恒定不变
B．图②中，回路产生的感应电动势一直在变大
C．图③中，回路在0～t1时间内产生的感应电动
势小于在t1～t2时间内产生的感应电动势
D．图④中，回路产生的感应电动势先变小再变大
【反思总结】
应用法拉第电磁感应定律的注意
(1) 为单匝线圈产生的感应电动势大小,若线圈有n匝,相当于n个相同的电源串联,因此整个线圈中电动势为E=n 。
(2) 为穿过某线圈的磁通量变化率,在Φ-t图像中为某点切线的斜率,需要注意穿过线圈的磁通量正向减小和反向增加,感应电动势方向相同。
(3)在E=n ·S的情况下,要注意S为线圈在磁场中的有效面积。
3.两种常见情况：
(1)回路与磁场垂直的面积S不变,磁感应强度发生变化,则
（感生电动势）
(2)磁感应强度B不变,回路与磁场垂直的面积发生变化,则
（动生电动势）
【例题1】如图所示电路，闭合电路一部分导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度为B，ab的长度为L，以速度v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势？（写出推导过程）
考点二 导体切割磁感线产生感应电动势的计算
1.对 中各物理量的理解：
(1)磁感应强度B：主要适用于导体棒在匀强磁场中切割磁感线运动,且B、l、v三者相互垂直时,产生感应电动势的计算。
(2)导体运动速度v：导体棒垂直切割磁感线的速度,即v⊥B。若B与v不垂直,需将B或v分解。
(3)有效切割长度：导体平动切割磁感线的有效长度,即导体两端点在垂直v方向上的投影长度。如图所示,棒的有效长度均为a、b间的距离。
2.速度的相对性：E=Blv中的速度v是导体棒相对于磁场的速度。若磁场也运动,应注意速度间的相对关系。
3.导体匀速转动：导体棒绕一端在匀强磁场中转动切割磁感线产生的感应电动势为
【例题2】如图所示电路，闭合电路的一部分导体为L处于匀强磁场中，导体棒以v斜向切割磁感线，求产生的感应电动势。
【例题3】如图所示，当导体棒在垂直于磁场的平面内，绕其一端为轴，以角速度ω匀速转动时，产生的感应电动势为E＝________。（用两种方法进行推导）
【变式训练1】在范围足够大，方向竖直向下的匀强磁场中，B＝0.2 T，有一水平放置的光滑框架，宽度为L＝0.4 m，如图所示，框架上放置一质量为0.05 kg、电阻为1 Ω的金属杆cd，框架电阻不计。若杆cd以恒定加速度a＝2 m/s2，由静止开始做匀变速运动，求：
(1)在5 s内平均感应电动势是多少？
(2)第5 s末回路中的电流多大？
(3)第5 s末作用在杆cd上的水平外力多大？
(4) 在5 s内通过导体棒的电荷量是多少？
（1）0.4V（2）0.8A（3）0.164N （4）2C
【变式训练2】
如图所示，两根平行金属导轨间的距离为0.4 m，导轨平面与水平面的夹角为37°，磁感应强度为0.5 T的匀强磁场垂直于导轨平面斜向上，两根电阻均为1 Ω、重均为0.1 N的金属杆ab、cd水平地放在导轨上，杆与导轨间的动摩擦因数为0.3，导轨的电阻可以忽略.为使ab杆能静止在导轨上，必须使cd杆以多大的速率沿斜面向上运动
【课堂小结】
(1)回路与磁场垂直的面积S不变,磁感应强度发生变化,则
（感生电动势）
(2)磁感应强度B不变,回路与磁场垂直的面积发生变化,则
（动生电动势）