2.2法拉第电磁感应定律-2024-2025学年高二下学期物理（教科版2019选择性必修第二册）(共20张PPT)

(共20张PPT)
@HY
第二节 法拉第电磁感应定律
教科版（2019）高中物理选择性必修第二册
第二章 电磁感应及其应用
新课引入
感应电动势
影响因素
电磁感应定律
（1）什么是电磁感应现象？
（2）产生感应电流的条件是什么？
（3）下图所示的两个电路，闭合电路，电流表指针都能发生偏转，请比较两个电路的异同。
由磁生电的现象。
闭合回路的磁通量发生变化
切割电动势
试从本质上比较甲、乙两电路有何异同？
甲
N
S
G
乙
v
相同点：两电路都是闭合的，有电流
不同点：甲中有电池（电源）,乙中有螺线管（相当于电源）
产生电动势的线圈相当于电源
新课引入
感应电动势
影响因素
电磁感应定律
切割电动势
1、定义：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势（E）。产生感应电动势的那部分导体相当于电源。
2、产生条件：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。
3、方向判断：在内电路中，由电源的负极指向正极，跟内电路的电流方向一致。
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。
新课引入
感应电动势
影响因素
电磁感应定律
切割电动势
猜想：感应电动势的大小可能跟磁通量的变化快慢有关。
新课引入
感应电动势
影响因素
电磁感应定律
切割电动势
磁通量变化量 Φ = Φ2 – Φ1
则在 t = t2- t1时间内，
磁通量的变化率
分析总结：
设在t1时刻的磁通量为Φ1，在t2时刻的磁通量为Φ2，
实验结论：
感应电动势的大小由磁通量变化率决定。
新课引入
感应电动势
影响因素
电磁感应定律
切割电动势
1、内容：电路中感应电动势的大小，与穿过这一电路的磁通量变化率成正比。
2、表达式：
采用国际单位制的单位，比例系数 ，表达式写成 。
当线圈有n 匝，则可以看成由n个单匝线圈串联而成，穿过每匝线圈的磁通量变化率是相同的，表达式为： 。
3、感应电动势的单位：伏特（V）
新课引入
感应电动势
影响因素
电磁感应定律
切割电动势
公式 的变形：
(1)回路面积S不变，磁感应强度B变化:
(2)磁感应强度B不变，回路面积S变化:
(3)B、S同时变化:
新课引入
感应电动势
影响因素
电磁感应定律
切割电动势
回路在时间t内增大的面积为：
产生的感应电动势为：
穿过回路的磁通量的变化为：
（v是相对于磁场的速度）
导体切割磁感线的感应电动势
如图所示闭合线框一部分导体bc长L，处于匀强磁场中，磁感应强度是B，bc以速度v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势。
新课引入
感应电动势
影响因素
电磁感应定律
切割电动势
导体切割磁感线时的感应电动势
若导体运动方向跟磁感应强度方向有夹角(导体斜切磁感线)
【注意】
1、导线运动方向和磁感线平行时, E=0。
2、导线的长度L应为有效长度(如果不是直导线，则L为导体首尾相连的线段在垂直于速度方向上的投影)。
3、速度v为平均值(瞬时值), E就为平均值(瞬时值)。
（θ为v与B夹角）
新课引入
感应电动势
影响因素
电磁感应定律
切割电动势
（1）公式 和 公式有何区别？
区别
研究对象
物理意义
使用范围
一个回路
在磁场中运动的一段导体
求的是 时间内的平均电动势
若速度为平均速度，求的是平均时电动势；若速度为瞬时速度，求的是瞬时电动势。
普遍性
只适用于一段导体切割磁感线的情况
新课引入
感应电动势
影响因素
电磁感应定律
切割电动势
【例题1】设匀强磁场的磁感应强度为B，导体棒MN的长度为l，在水平外力作用下以速度v水平向右匀速运动，电阻值为R，不计其它电阻和摩擦。
① 导体棒产生感应电动势？回路中的感应电流？
感应电动势 E = Blv
感应电流
E
R
导体切割磁感线时的感应电动势
新课引入
感应电动势
影响因素
电磁感应定律
切割电动势
② 在时间 t 内，电路中产生多少电能？
电路中产生的电能
③ 导体棒受到的安培力的大小？方向？
安培力
与v 反向
④ 作用在导体棒上的外力F的大小？方向？
外力与v同向
F安
F
新课引入
感应电动势
影响因素
电磁感应定律
切割电动势
导体切割磁感线时的感应电动势
⑥ 运动过程中，外力做功、安培力做功与电路
中产生的电能有什么关系？
综合②⑤分析：外力做功等于克服安培力做功，等于电路中产生的电能。
⑤ 在时间 t 内，外力F 做功？安培力
做功？
外力做功
安培力做功
F安
F
导体切割磁感线时的感应电动势
新课引入
感应电动势
影响因素
电磁感应定律
切割电动势
1．有一个 1000 匝的线圈，在 0.4s 内穿过每匝线圈的磁通量从 0.02 Wb 增加到 0.09 Wb，求线圈中的感应电动势。如果线圈的电阻是 10 ，把它跟一个电阻值为 990 的电阻串联组成闭合回路时，通过该电阻的电流是多大？
课堂练习
2．如图所示，匀强磁场中有两个导体圆环a、b，磁场方向与圆环所在平面垂直。磁感应强度B随时间均匀增大。两圆环半径之比为2∶1，圆环中产生的感应电动势分别为Ea和Eb，不考虑两圆环间的相互影响。下列说法正确的是(　　)
A．Ea∶Eb＝4∶1，感应电流均沿逆时针方向
B．Ea∶Eb＝4∶1，感应电流均沿顺时针方向
C．Ea∶Eb＝2∶1，感应电流均沿逆时针方向
D．Ea∶Eb＝2∶1，感应电流均沿顺时针方向
B
课堂练习
3.如图所示，在一匀强磁场中有一U形导线框abcd，线框处于水平面内，磁场与线框平面垂直，R为一电阻，ef为垂直于ab的一根导体杆，它可在ab、cd上无摩擦地滑动。杆ef及线框中导线的电阻都忽略不计。开始时，给ef一个向右的初速度，则(　　)
A．ef将减速向右运动，但不是匀减速运动，
最后停止
B．ef将匀减速向右运动，最后停止
C．ef将匀速向右运动
D．ef将往返运动
A
课堂练习
4．如图甲所示，在一个正方形金属线圈区域内存在着磁感应强度B随时间变化的匀强磁场，磁场的方向与线圈平面垂直。金属线圈所围的面积S＝200 cm2，匝数n＝1 000，线圈电阻r＝2.0 Ω。线圈与电阻R构成闭合回路，电阻的阻值R＝8.0 Ω。匀强磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图乙所示，求：
(1)t1＝2.0 s时线圈产生感应电动势的大小；
(2)在t1＝2.0 s时通过电阻R的感应电流的大
小和方向；
(3)在t2＝5.0 s时刻，线圈端点a、b间的电压。
课堂练习
答案：(1)1 V　(2)0.1 A　方向b→R→a　(3)3.2 V