人教版高中物理选择性必修第二册第二章电磁感应2法拉第电磁感应定律课件（63页ppt）

(共63张PPT)
第二章　电磁感应
2. 法拉第电磁感应定律
第*页
研习任务一　对电磁感应定律的理解
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：同样的磁铁、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，但是磁铁穿过的时间不同，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
在 现象中产生的电动势叫作感应电动势，产生感应电动势的那部分导体 相当于 .
2. 法拉第电磁感应定律
（1）内容：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的 成正比.
（3）单位：在国际单位制中，磁通量的单位是韦伯（Wb），电动势的单位是 .
电磁感应　
电源　
变化率　
伏特（V）　
要点　归纳
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
第*页
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
1. 垂直切割：导线垂直于磁场方向运动，B、l、v两两垂直时，如图1所示，E ＝ .
图1 图2
2. 不垂直切割：导线的运动方向与导线本身垂直，但与磁感线方向夹角为θ时，如图 2所示，E＝ .
3. 功能关系：导体棒切割磁感线产生感应电流，导体棒所受安培力的方向与导体棒 运动方向相反，导体棒克服 做功，把其他形式的能转化为电能.
Blv　
Blvsin θ　
安培力　
要点　归纳
1. 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.
（2）对v的理解
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.
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
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
（2）转轴位置不同的感应电动势
研习　经典
B
名师点评
　　金属棒做切割磁感线运动时，切割磁感线的那部分导体相当于电源，解决此类问 题需要结合闭合电路欧姆定律，必要时画出等效电路图.
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
知识　构建
第*页
课后提素养刻剖析 提升能力
基础　题组
1. 判断正误.
×
×
×
√
×
D
A. 磁铁的任意一极移近A环，A环磁通量增大，产生了感应
电动势，产生了感应电流，受到了安培力，因此被磁铁排斥
B. 磁铁的任意一极移近B环，B环磁通量增大，产生了感应
电动势，但没有产生感应电流，没有受到安培力，因此没有
改变其静止的状态
C. 磁铁的任意一极远离A环，A环磁通量减小，产生了感应
电动势，产生了感应电流，受到了安培力，因此被磁铁吸引
D. 磁铁的任意一极远离B环，B环磁通量减小，因B环未闭合，故而未能产生感应
电动势，也就没有感应电流产生，没有受到安培力，因此没有改变其静止的状态
解析：产生感应电动势的条件是磁通量变化，与线圈是否闭合无关.若线圈磁通量变 化，产生了感应电动势，且线圈是闭合的，则会产生感应电流.即产生感应电流的条 件是两个：①线圈闭合；②磁通量变化.产生感应电动势只需要磁通量变化即可.故D 选项错误.
A. 越来越大 B. 越来越小
C. 保持不变 D. 无法确定
解析：根据E＝Blvsin θ＝Blvx，金属棒ab做平抛运动，水平速度保持不变，可知感应 电动势保持不变，C正确.
C
中档　题组
A. 流过电阻R的电流方向为从E到F
B. 流过电阻R的电流大小为0.4 A
C. 通过电阻R的电荷量为0.2 C
D. 电阻R上产生的热量为0.64 J
D
C
A. 圆盘中心电势比边缘低
B. 穿过圆盘的磁通量不断变化
C. 产生的电动势大小与圆盘半径成正比
D. 若ω变为2ω，则R上的热功率变为原来的4倍
D
A. I1＜I3＜I2 B. I1＞I3＞I2
C. I1＝I2＞I3 D. I1＝I2＝I3
C
第*页
课时作业（六）
[基础训练]
BCD
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
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.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
C
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
A. BLv B. BLvsin θ
C. BLvcos θ D. BLv（1＋sin θ）
解析：金属弯杆切割磁感线的有效长度为Lsin θ，故B正确，A、C、D错误.
B
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
D
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
B. 2 V
D. 从0均匀变化到2 V
A
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
A. 感应电流方向不变
B. CD段直导线始终不受安培力
C. 感应电动势的最大值E＝Bav
B
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
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.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
[能力提升]
C
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
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
AC
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
A. 在0～4 s内线圈内的磁通量变化量等于0
B. 在0～4 s内线圈内的感应电动势为1.6 V
C. 在0～4 s内通过线圈横截面的电荷量为1.6 C
D. 在0～4 s内线圈产生的热量为5.12 J
BD
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
BC
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
13. （2022·全国乙卷）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；
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
（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时间内金属框产生的焦耳热为Q＝I2Rt＝12×0.008×2 J＝ 0.016 J.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13