教科版高中物理选择性必修第二册第二章电磁感应及其应用2法拉第电磁感应定律课件（49页ppt）

(共49张PPT)
第二章　电磁感应及其应用
2.法拉第电磁感应定律
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研习任务一　法拉第电磁感应定律
合作　讨论
如图所示，将条形磁铁从同一高度插入线圈中，快速插入和缓慢插入有什么相 同和不同？
提示：同样的磁体、同样的线圈匝数，磁体穿过线圈的过程中线圈磁通量的变化量是相同的，但是磁体穿过的时间不同，从而磁通量的变化快慢不同，即磁通量的变化率不同.
教材　认知
1. 感应电动势
（2）在电磁感应现象中，闭合回路中的感应电流由感应电动势和回路的电阻决定.
电磁感应　
电源　
感应电动势　
变化率　
伏
特（V）　
项目 磁通量Ф 磁通量的变化量ΔФ
物理
意义 某时刻穿过磁场中某个面的磁感线条数 在某一过程中穿过某个面 的磁通量的变化量 穿过某个面的磁通量变 化的快慢
当B、S互相垂直时大小计算 Ф＝BS
项目 磁通量Ф 磁通量的变化量ΔФ
注意 若穿过某个面有方 向相反的磁场，则 不能直接用Ф＝BS. 应考虑相反方向的 磁通量或抵消以后 所剩余的磁通量 开始和转过180°时平面都 与磁场垂直，但穿过平面的磁通量是不同的，一正一负，ΔФ＝2BS，而不是零 既不表示磁通量的大 小，也不表示变化的多 少，在Ф－t图像中，可 用图线的斜率表示
研习　经典
A. 感应电动势的大小与线圈的匝数无关
B. 穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大
C. 穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大
D. 感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同
C
名师点评
　　这类问题重在培养科学思维，要正确区分磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变 化率，知道感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，与磁通量、磁通量的变化量 没有必然联系.
对应　训练
A. 0.30 V B. 0.44 V
C. 0.59 V D. 4.3 V
B
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研习任务二　导线切割磁感线时的感应电动势
合作　讨论
如图所示，把矩形线框CDMN放在磁感应强度为B的匀强磁场里，线框平面跟磁感线 垂直.设线框可动部分导体棒MN的长度为l，它以速度v向右运动，在Δt时间内，由原 来的位置MN移到M1N1.这个过程中回路中产生的感应电动势多大？
提示：这个过程中线框的面积变化量是ΔS＝lvΔt
穿过闭合电路的磁通量的变化量是ΔФ＝BΔS＝BlvΔt
由此求得感应电动势E＝Blv.
教材　认知
　
图1 图2
Blv　
Blvsin θ　
3. 对公式的理解
（1）l取有效长度
①如图1所示，l是导线切割磁感线的有效长度，即导线两端点连接后在垂直于B、v方 向上的投影长度（图中虚线的长度）.
②如图2所示，长为l的导体棒垂直切割磁感线时，其感应电动势E＝Blvsin θ≠Blv，导 体棒的有效长度为l'＝lsin θ.
③如图3所示，l是接入回路中的长度.
④如图4所示，l是处于磁场中的长度.
图1 图2
图3 图4
①公式中的v应理解为导体和磁场间的相对速度，当导体不动而磁场运动时，也有感 应电动势产生.
②若速度v为平均值，E就为平均感应电动势；若速度v为瞬时值，E就为瞬时感 应电动势.
③v取既垂直于磁场又垂直于导体棒的分速度.
（2）对v的理解
E＝Blvsin θ
区别 研究对象 整个闭合回路 回路中做切割磁感线运动的那部分导体
区别 适用范围 各种电磁感应现象 只适用于匀强磁场中导体切割磁感线 运动的情况
计算结果 Δt内的平均感应电动势 某一时刻的瞬时感应电动势
联系
研习　经典
B
对应　训练
A. 杆OP产生的感应电动势恒定
B. 杆OP受到的安培力不变
C. 杆MN做匀加速直线运动
D. 杆MN中的电流逐渐减小
AD
A. φO＞φC B. φC＞φA
C. φO＝φA D. φO－φA＝φA－φC
解析：由题图可看出OA导体棒转动切割磁感线，则根据右手定则可知φO＞φA，其中 导体棒AC段不在磁场中，不切割磁感线，电流为0，则φC＝φA，A正确，B、C错误； 根据以上分析可知φO－φA＞0，φA－φC＝0，则φO－φA＞φA－φC，D错误.故选A.
A
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课时作业（六）
[基础训练]
　
A B
C D
BCD
解析：由图A所示可知，v与金属导体不垂直，感应电动势E＝Blvsin θ，A错误；由图 B所示可知，金属导体垂直切割磁感线，则E＝Blv，B正确；由图C所示可知，金属导 体水平部分不切割磁感线，只有竖直部分切割磁感线，感应电动势E＝Blv，C正确； 由图D所示可知，金属导体切割磁感线的有效长度为l，感应电动势E＝Blv，D正确.
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A. 越来越大 B. 越来越小
C. 保持不变 D. 无法判断
C
解析：金属棒ab做平抛运动，其水平方向的分运动是匀速直线运动，水平分速度保持不变，等于v0，由感应电动势公式E＝Blvsin α，vsin α是垂直于磁感线方向的分速度，即平抛运动的水平分速度，等于v0，则感应电动势E＝Blv0，B、l、v0均不变，则感应电动势大小保持不变.则C正确.
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BD
A. 导体棒a离开导轨至落地过程中，水平位移大小为0.6 m
B. 导体棒a离开导轨至落地前，其感应电动势不变
C. 导体棒a在导轨上运动的过程中，导体棒b有向右运动的趋势
D. 导体棒a在导轨上运动的过程中，通过电阻R的电荷量为0.58 C
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A. 0.8 V　方向：adcb
B. 0.8 V　方向：abcd
C. 0.4 V　方向：adcb
D. 0.4 V　方向：abcd
C
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A. N点与M点的磁感应强度大小相等，方向相同
B. 线圈沿PN方向运动时，穿过线圈的磁通量不变
C. 线圈从P点开始竖直向上运动时，线圈中无感应电流
D. 线圈从P到M过程的感应电动势与从P到N过程的感应电动势 相等
AC
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解析：通电直导线在周围产生的磁场是以导线上各点为圆心的同心圆，MN、长直导 线均与y轴平行，则M点与N点到长直导线的距离相等，故两点的磁感应强度大小相 等，方向相同，A正确；线圈圆心在P点时，穿过线圈向上的磁感线与穿过线圈向下 的磁感线相互抵消，即磁通量为零，又由于离导线越远，磁场越弱，故线圈沿PN方 向运动时，穿过线圈的磁通量先增加后减少，B错误；线圈从P点开始竖直向上运动 时，穿过线圈的磁通量始终为零，由感应电流产生的条件知，线圈中无感应电流，C 正确；线圈从P到M的过程和从P到N的过程，穿过线圈的磁通量的变化量相同，所用 时间不同，故感应电动势不同，D错误.
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[能力提升]
A. 在开始的2 s内穿过线圈的磁通量变化率大小等于0.08 Wb/s
B. 在开始的2 s内穿过线圈的磁通量的变化量等于零
C. 在开始的2 s内线圈中产生的感应电动势等于8 V
D. 在第3 s末线圈中的感应电动势等于零
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A. 电路中的感应电流大小不变
B. 电路中的感应电动势大小不变
C. 电路中的感应电动势逐渐增大
D. 电路中的感应电流减小
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12. 如图，一不可伸长的细绳的上端固定，下端系在边长为l＝0.40 m的正方形金属框 的一个顶点上.金属框的一条对角线水平，其下方有方向垂直于金属框所在平面的匀 强磁场.已知构成金属框的导线单位长度的阻值为λ＝5.0×10－3 Ω/m；在t＝0到t＝3.0 s时间内，磁感应强度大小随时间t的变化关系为B（t）＝0.3－0.1t（SI）.求：
（1）t＝2.0 s时金属框所受安培力的大小；
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（2）在t＝0到t＝2.0 s时间内金属框产生的焦耳热.
答案：（2）0.016 J
解析：（2）0～2.0 s内金属框产生的焦耳热为
Q＝I2Rt＝12×0.008×2 J＝0.016 J.
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13. 如图所示，两根足够长、电阻不计且相距L＝0.2 m的平行金属导轨固定在倾角θ ＝37°的绝缘斜面上，顶端接有一个额定电压U＝4 V的小灯泡，两导轨间有一磁感 应强度大小B＝5 T、方向垂直斜面向上的匀强磁场.今将一根长为2L、质量m＝0.2 kg、电阻r＝1.0 Ω的金属棒垂直于导　　　　　
轨放置在顶端附近无初速度释放，金属棒与导轨接触良好，金属棒与导轨间的动摩擦 因数μ＝0.25，已知金属棒下滑到速度稳定时，小灯泡恰能正常发光，重力加速度取g ＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.求：
（1）金属棒刚开始运动时的加速度大小；
答案：（1）4 m/s2　
解析：（1）金属棒刚开始运动时初速度为零，不受安培力作用，由牛顿第二定律得：
mgsin θ－μmgcos θ＝ma，代入数据得：a＝4 m/s2.
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（2）金属棒稳定下滑时的速度大小.
答案：（2）4.8 m/s
解析：（2）设金属棒稳定下滑时的速度为v，感应电动势为E（金属棒的有效长度为L），回路中的电流为I，由平衡条件得：mgsin θ＝BIL＋μmgcos θ ①
由法拉第电磁感应定律得E＝BLv ③
联立①②③解得：v＝4.8 m/s.
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