2017_2018高中物理第一章電磁感應第四節(jié)法拉第電磁感應定律課件粵教版選修3_220171225231.ppt

第一章 電磁感應,第四節(jié) 法拉第電磁感應定律,學習目標 1.理解和掌握法拉第電磁感應定律，能夠運用法拉第電磁感應定律定量計算感應電動勢的大小. 2.能夠運用EBLv或EBLvsin 計算導體切割磁感線時的感應電動勢,內(nèi)容索引,知識探究,題型探究,達標檢測,知識探究,1,一、電磁感應定律,回顧“探究感應電流的產(chǎn)生條件”中的三個實驗，并回答下列問題： (1)如圖1所示，將條形磁鐵從同一高度插入線圈的實驗中，快速插入和緩慢插入有什么相同和不同？指針偏轉程度相同嗎？,磁通量變化相同，但磁通量變化的快慢不同，快速插入比緩慢插入時指針偏轉程度大,答案,圖1,(2)三個實驗中哪些情況下指針偏轉角度會大一些？指針偏轉大小取決于什么？,導體棒切割磁感線運動實驗中，導體棒運動越快， 越大，I越大，E越大，指針偏轉程度越大 將條形磁鐵插入線圈的實驗中，條形磁鐵快速插入(或拔出)比緩慢插入(或拔出)時的 大，I大，E大，指針偏轉程度大 模仿法拉第的實驗中，開關斷開(或閉合)瞬間比開關閉合狀態(tài)下移動滑動變阻器的滑片時 大，I大，E大，指針偏轉程度大 指針偏轉大小取決于 的大小,答案,1.法拉第電磁感應定律 (1)內(nèi)容：電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一電路的_成正比. (2)表達式：E_，其中n是_ .,磁通量的變化率,線圈的匝數(shù),2.對、與 的理解 (1)：可形象地用某時刻穿過某個面的磁感線的條數(shù)表示.BS，S是與B垂直的投影面的面積. (2)：某段時間內(nèi)穿過某個面的磁通量的變化量，21，若只是S變化則BS，若只是B變化，則BS.,判斷下列說法的正誤. (1)線圈中磁通量越大，線圈中產(chǎn)生的感應電動勢一定越大.( ) (2)線圈中磁通量的變化量越大，線圈中產(chǎn)生的感應電動勢一定越大. ( ) (3)線圈放在磁場越強的位置，線圈中產(chǎn)生的感應電動勢一定越大.( ) (4)線圈中磁通量變化越快，線圈中產(chǎn)生的感應電動勢一定越大.( ),二、導線切割磁感線時的感應電動勢,如圖2所示，閉合電路一部分導體ab處于勻強磁場中，磁感應強度為B，ab的長度為l，ab以速度v勻速切割磁感線，利用法拉第電磁感應定律求回路中產(chǎn)生的感應電動勢.,答案,圖2,設在t時間內(nèi)導體ab由原來的位置運動到a1b1， 如圖所示，這時閉合電路面積的變化量為Slvt 穿過閉合電路磁通量的變化量 為BSBlvt 根據(jù)法拉第電磁感應定律得E Blv.,導線切割磁感線時產(chǎn)生的感應電動勢的大?。?(1)導線垂直于磁場運動，B、l、v兩兩垂直時， 如圖3所示，E . (2)導線的運動方向與導線本身垂直，但與磁感 線方向夾角為時，如圖4所示，E .,Blv,圖3,圖4,Blvsin ,如圖5所示的情況中，金屬導體中產(chǎn)生的感應電動勢為Blv的是_.,甲、乙、丁,圖5,2,題型探究,一、法拉第電磁感應定律的理解,1.感應電動勢的大小由穿過電路的磁通量的變化率 和線圈的匝數(shù)n共同決定，而與磁通量、磁通量的變化量的大小沒有必然聯(lián)系，和電路的電阻R無關. 2.在t圖象中，磁通量的變化率 是圖象上某點切線的斜率.,例1 關于感應電動勢的大小，下列說法中正確的是 A.穿過線圈的磁通量最大時，所產(chǎn)生的感應電動勢就一定最大 B.穿過線圈的磁通量的變化量增大時，所產(chǎn)生的感應電動勢也增大 C.穿過線圈的磁通量等于0，所產(chǎn)生的感應電動勢就一定為0 D.穿過線圈的磁通量的變化率 越大，所產(chǎn)生的感應電動勢就越大,答案,解析,二、En 的應用,1.En 一般用來求t時間內(nèi)感應電動勢的平均值，其中n為線圈匝數(shù)，取絕對值. 2.常見感應電動勢的計算式： (1)線圈面積S不變，磁感應強度B均勻變化： 為Bt圖象上某點切線的斜率) (2)磁感應強度B不變，線圈面積S均勻變化： (3)磁感應強度B、垂直于磁場的回路面積S均發(fā)生變化：,例2 如圖6甲所示的螺線管，匝數(shù)n1 500匝，橫截面積S20 cm2，方向向右穿過螺線管的勻強磁場的磁感應強度按圖乙所示規(guī)律變化. (1)2 s內(nèi)穿過線圈的磁通量的變化量是多少？,圖6,答案,解析,8103 Wb,磁通量的變化量是由磁感應強度的變化引起的，則1B1S， 2B2S，21， 所以BS(62)20104 Wb8103 Wb,(2)磁通量的變化率多大？,答案,解析,4103 Wb/s,磁通量的變化率為,圖6,(3)線圈中感應電動勢的大小為多少？,答案,解析,6 V,根據(jù)法拉第電磁感應定律得感應電動勢的大小,圖6,針對訓練 (多選)單匝線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉動，穿過線圈的磁通量隨時間t的關系圖象如圖7所示，則 A.在t0時刻，線圈中磁通量最大，感應電動 勢也最大 B.在t1102 s時刻，感應電動勢最大 C.在t2102 s時刻，感應電動勢為零 D.在02102 s時間內(nèi)，線圈中感應電動勢 的平均值為零,答案,解析,圖7,由法拉第電磁感應定律知E 故t0及t2102 s 時刻，E0，A錯，C對；,t1102 s時E最大，B對； 02102 s時間內(nèi)，0，E0，D錯.,三、EBLv的應用,例3 如圖8所示，PQRS為一正方形導線框，它以恒定速度向右進入以MN為邊界的勻強磁場中，磁場方向垂直線框平面，MN與線框的邊成45角，E、F分別為PS和PQ的中點.關于線框中的感應電流 A.當E點經(jīng)過邊界MN時，感應電流最大 B.當P點經(jīng)過邊界MN時，感應電流最大 C.當F點經(jīng)過邊界MN時，感應電流最大 D.當Q點經(jīng)過邊界MN時，感應電流最大,圖8,當P點經(jīng)過邊界MN時，有效切割長度最長，感應電動勢最大，所以感應電流最大.,答案,解析,(1)圖9甲中的有效切割長度為：沿v1方向運動時，L sin ；沿v2方向運動時，L (2)圖乙中的有效切割長度為：沿v1方向運動時，L2R；沿v2方向運動時，L0.,導線切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢EBLv，公式中L指有效切割長度，即導線在與v垂直的方向上的投影長度.,圖9,(3)圖丙中的有效切割長度為：沿v1方向運動時，L 沿v2方向運動時，LR.,圖9,達標檢測,3,1.穿過一個單匝閉合線圈的磁通量始終為每秒均勻增加2 Wb，則 A.線圈中感應電動勢每秒增加2 V B.線圈中感應電動勢每秒減少2 V C.線圈中感應電動勢始終為2 V D.線圈中感應電動勢始終為一個確定值，但由于線圈有電阻，電動勢小于2 V,1,2,3,4,答案,解析,2. 如圖10所示，空間有一勻強磁場，一直金屬棒與磁感應強度方向垂直，當它以速度v沿與棒和磁感應強度都垂直的方向運動時，棒兩端的感應電動勢大小為E，將此棒彎成兩段長度相等且相互垂直的折線，置于與磁感應強度相互垂直的平面內(nèi)，當它沿兩段折線夾角平分線的方向以速度v運動時，棒兩端的感應電動勢大小為E.則 等于,1,2,3,4,圖10,答案,解析,1,2,3,4,設折彎前金屬棒切割磁感線的長度為L，EBLv；,3.如圖11所示，在豎直向下的勻強磁場中，將一個水平放置的金屬棒ab以水平初速度v0拋出，設運動的整個過程中不計空氣阻力，則金屬棒在運動過程中產(chǎn)生的感應電動勢大小將 A.越來越大 B.越來越小 C.保持不變 D.無法確定,答案,解析,1,2,3,4,圖11,金屬棒做平拋運動，水平速度不變，且水平