人教版2法拉第電磁感應(yīng)定律(29張)

選修3-24.4法拉第電磁感應(yīng)定律1．在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么？2．恒定電流中，電路存在持續(xù)電流的條件是什么？溫故知新（1）閉合回路（2）穿過的磁通量發(fā)生變化（1）電路閉合（2）電路中有電源提供電動(dòng)勢3、在發(fā)生電磁感應(yīng)的情況下，用什么方法可以判定感應(yīng)電流的方向？

由楞次定律或右手定則判斷感應(yīng)電流的方向

產(chǎn)生感應(yīng)電流的電路中必有某部分相當(dāng)于電源有電流的電路中必存在電動(dòng)勢感應(yīng)電動(dòng)勢電源外：正極→負(fù)極電源內(nèi)：負(fù)極→正極電流方向練習(xí).如圖所示，線圈兩端與電阻相連構(gòu)成閉合回路，在線圈上方有一豎直放置的條形磁鐵，磁鐵的S極朝下．在將磁鐵的S極抽出線圈的過程中判斷通過電阻的電流方向？此電路中的哪部分相當(dāng)于電源？其正負(fù)極是什么？B0ФB感NS+－電源PQP端電勢高于Q端電勢NSAB練習(xí)：右圖中AB為閉合電路的一部分導(dǎo)體，當(dāng)其向左作切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，AB棒中的電流方向？及其正負(fù)極與電勢的高低情況如何？vABvBOP練習(xí)：下圖中AB、OP為閉合電路的一部分導(dǎo)體，當(dāng)其沿圖示繞一端作切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，棒中的電流方向？及其正負(fù)極與電勢的高低情況如何？電磁感應(yīng)中產(chǎn)生了感應(yīng)電流，電路中必存在電動(dòng)勢——感應(yīng)電動(dòng)勢GP線圈L1線圈L2滑動(dòng)變阻器滑片P向左滑動(dòng)中：線圈2中產(chǎn)生感應(yīng)電流方向？線圈2的正負(fù)極？線圈1中感應(yīng)電流方向？B0B感感應(yīng)電流IB0B感感應(yīng)電流I-+I電源1、定義：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢叫感應(yīng)電動(dòng)勢（E）.一、感應(yīng)電動(dòng)勢3、感應(yīng)電動(dòng)勢的產(chǎn)生條件：只要穿過電路（空間區(qū)域）的磁通量發(fā)生變化2.產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源，其中的電流即為電源內(nèi)部電流，將從電源負(fù)極流向正極幾點(diǎn)說明：產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢（感應(yīng)電場）磁通量發(fā)生變化（3）電磁感應(yīng)的產(chǎn)生與空間是否存在電路、電路是否閉合均無關(guān)，只要穿過電路（區(qū)域）的磁通量發(fā)生變化，電路（區(qū)域）中就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢及感應(yīng)電場；閉合電路、磁通量發(fā)生了變化(1)

電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì)是：(2)

產(chǎn)生電磁感應(yīng)的根本原因是：（4）產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：探究實(shí)驗(yàn)：影響感應(yīng)電動(dòng)勢大小的因素實(shí)驗(yàn)：觀看動(dòng)畫5.2——條形磁鐵穿插螺線管探究目的：感應(yīng)電動(dòng)勢大小跟什么因素有關(guān)？探究要求：①、實(shí)驗(yàn)二：將條形磁鐵迅速和緩慢的從同一初位置進(jìn)入（拔出）到同一末位置，記錄表針的最大擺幅。

②實(shí)驗(yàn)一：迅速和緩慢移動(dòng)導(dǎo)體棒記錄表針的最大擺幅。③實(shí)驗(yàn)三：迅速和緩慢移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，迅速和緩慢的插入拔出螺線管，分別記錄表針的最大擺幅；從條件上看從結(jié)果上看相同不同都產(chǎn)生了E(I)產(chǎn)生的E(I)大小不等初、末磁通量相同，故磁通量的變化相同；慢操作用時(shí)間長，指針偏角小，電流小，故感應(yīng)電動(dòng)勢小；且?Ф/?t小初、末磁通量相同磁通量的變化?Ф相同操作快慢不同即所用時(shí)間不同小結(jié)：感應(yīng)電動(dòng)勢的大小與磁通量變化的快慢有關(guān)，磁通量變化越快，感應(yīng)電動(dòng)勢就越大.磁通量變化的快慢?Ф/?t不同

操作越快E、I即越大5.1－3——條形磁鐵穿插螺線管Φ變化產(chǎn)生了E產(chǎn)生了I總電阻一定時(shí)，E越大，I越大，指針偏轉(zhuǎn)越大。問題3：該實(shí)驗(yàn)中，將條形磁鐵從同一高度插入線圈中，快速插入和慢速插入有什么相同和不同？探究問題：實(shí)驗(yàn)分析:磁通量變化的快慢不同

磁通量的變化相同都產(chǎn)生了E(I)產(chǎn)生的E(I)大小不等從條件上看從結(jié)果上看相同不同小結(jié)：感應(yīng)電動(dòng)勢的大小可能與磁通量變化的快慢有關(guān)，磁通量變化越快，感應(yīng)電動(dòng)勢就越大.問題1：在實(shí)驗(yàn)中，電流表指針偏轉(zhuǎn)原因是什么？問題2：電流表指針偏轉(zhuǎn)程度跟感應(yīng)電動(dòng)勢的大小有什么關(guān)系？Er二、法拉第電磁感應(yīng)定律定律內(nèi)容取適當(dāng)單位則k=1線圈有n匝等效于n個(gè)串聯(lián)電路中感應(yīng)電動(dòng)勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率(或變化快慢）成正比注意：公式中Δφ應(yīng)取絕對值,不涉及正負(fù).人們進(jìn)一步經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析得出：感應(yīng)電動(dòng)勢的大小與磁通量的變化率成正比。說明：磁通量的變化快慢用磁通量的變化率來描述，即可表示為注：感應(yīng)電路中電流滿足閉合電路歐姆定律注：表整個(gè)電路的總平均電動(dòng)勢×

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×VabNAR問題1：在閉合電路中，在電源內(nèi)部電流從_____極流向極____極；在電源外部電流從_____極流向____極問題2：在下列兩種情況中，那一部分相當(dāng)于電源？你能判斷出它們的正負(fù)嗎？畫出等效電路圖。電源正負(fù)極的判斷R負(fù)正正負(fù)此環(huán)內(nèi)的電流為電源內(nèi)部電流，從電源負(fù)極流向正極+—

物理意義與電磁感應(yīng)關(guān)系磁通量Ф穿過回路或面積的磁感線的條數(shù)與E、I無因果關(guān)系磁通量變化△Ф＝｜φ2－φ1｜穿過回路的磁通量變化了多少磁通量變化率ΔΦ/Δt穿過回路的磁通量變化的快慢決定感應(yīng)電動(dòng)勢的大小1、理解:Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的意義弄清：1、磁通量大，電動(dòng)勢一定大嗎？

2、磁通量變化大，電動(dòng)勢一定大嗎？產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的條件2、感應(yīng)電路中電量的計(jì)算式但與E、I大小無因果關(guān)系1、有一個(gè)50匝的線圈，如果穿過它的磁通量的變化率為0.5Wb/s，求感應(yīng)電動(dòng)勢。2、一個(gè)100匝的線圈，在0.5s內(nèi)穿過它的磁通量從0.01Wb增加到0.07Wb。求線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢。3、一個(gè)匝數(shù)為100、面積為10cm2的線圈垂直磁場放置,在0.5s內(nèi)穿過它的磁場從2T增加到9T。求線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢。課堂練習(xí)例1、匝數(shù)為n＝200的線圈回路總電阻R＝50Ω，整個(gè)線圈平面均有垂直于線框平面的勻強(qiáng)磁場穿過，磁通量Φ隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示，求：線圈中的感應(yīng)電流的大小例2、有一面積為S＝100cm2的金屬環(huán)，電阻為R＝0.1Ω，環(huán)中磁場變化規(guī)律如圖所示，磁場方向垂直環(huán)面向里，則在t1－t2時(shí)間內(nèi)通過金屬環(huán)某一截面的電荷量為多少？環(huán)中的電流方向如何？×

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××Gabv三、導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢大小長為L的導(dǎo)體棒ab處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，在棒ab以速度v勻速切割磁感線過程中，求其產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢分析：回路在時(shí)間Δt內(nèi)增大的面積為：ΔS=L·v·Δt產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為：穿過回路的磁通量的變化為：ΔΦ=B·ΔS=B·L·vΔtV是導(dǎo)體相對于磁場的速度平均值或瞬時(shí)值L應(yīng)為有效切割長度條件：B、L、V兩兩垂直ABv電路中某部分產(chǎn)生的電動(dòng)勢θvBV1=VsinθV2=Vcosθ若導(dǎo)體斜切磁感線說明：1、導(dǎo)線的長度L應(yīng)為有效切割長度2、B、L、v任意兩個(gè)平行時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢E=03、速度V為平均值（瞬時(shí)值），E就為平均值（瞬時(shí)值）求全電路的平均感應(yīng)電動(dòng)勢△t近于0時(shí)，E為瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢v是平均速度則求平均感應(yīng)電動(dòng)勢v是瞬時(shí)速度則求瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢vLθ為v與B正向夾角vabcdL注：右圖中ab、cd邊均切割磁感線并產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，但整個(gè)回路的總電動(dòng)勢卻恒為0；故回路中感應(yīng)電動(dòng)勢為零時(shí)，回路中某段導(dǎo)體的感應(yīng)電動(dòng)勢不一定為零。電路某部分產(chǎn)生的電動(dòng)勢思考與討論四、反電動(dòng)勢[問題1]

電動(dòng)機(jī)線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，這個(gè)電動(dòng)勢是加強(qiáng)了電源產(chǎn)生的電流，還是削弱了電源的電流？是有利于線圈轉(zhuǎn)動(dòng)還是阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)？電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢削弱了電源的電流，這個(gè)電動(dòng)勢稱為反電動(dòng)勢。反電動(dòng)勢的作用是阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣線圈要維持原來的轉(zhuǎn)動(dòng)就必須向電動(dòng)機(jī)提供電能，電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能。[問題2]

如果電動(dòng)機(jī)因機(jī)械阻力過大而停止轉(zhuǎn)動(dòng)，會(huì)發(fā)生什么情況？這時(shí)應(yīng)采取什么措施？SN電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)就沒有了反電動(dòng)勢，線圈電阻一般都很小，線圈中電流會(huì)很大，電動(dòng)機(jī)可能會(huì)燒毀;這時(shí)應(yīng)立即切斷電源，進(jìn)行檢查。正因?yàn)榉措妱?dòng)勢的存在，所以對電動(dòng)機(jī)工作的電路歐姆定律不成立.安培力方向及線圈轉(zhuǎn)動(dòng)方向V此電動(dòng)勢削弱電路中原來的電流.

故稱之為反電動(dòng)勢GP線圈L1線圈L2滑動(dòng)變阻器滑片P向左滑動(dòng)中：線圈1中感應(yīng)電流方向？及其感應(yīng)電動(dòng)勢的正負(fù)？B0B感感應(yīng)電流II電源-+線圈L1上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢將削弱電路中原來的電流即其為反電動(dòng)勢例3：一個(gè)匝數(shù)為100、面積為10cm2的線圈垂直磁場放置，在0.5s內(nèi)穿過它的磁場從1T增加到9T。求線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢。解：由電磁感應(yīng)定律可得E=nΔΦ/Δt①ΔΦ＝ΔＢ×Ｓ②由①②聯(lián)立可得E=nΔＢ×Ｓ/Δt代如數(shù)值可得Ｅ＝１.６Ｖ練習(xí)１、在磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的磁場中，垂直磁場放置一個(gè)面積為0.1m2的圓環(huán)。在0.2s內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度由0增大到0.3特，求圓環(huán)中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢。解：已知Δt＝0.2sｎ＝１原磁通量Φ１=B1S=0現(xiàn)磁通量Φ２=B2S=0.03ＷｂΔΦ＝Φ２－Φ１＝0.03Ｗｂ由電磁感應(yīng)定律可得E=nΔΦ/Δt代如數(shù)值可得Ｅ＝0.15Ｖ2、如圖，半徑為r的n匝金屬環(huán)繞通過某直徑的軸00‘以角速度ω作勻速轉(zhuǎn)動(dòng),勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，從金屬環(huán)面與磁場方向重合時(shí)開始計(jì)時(shí),則（1）在金屬環(huán)轉(zhuǎn)過900角的過程中，環(huán)中產(chǎn)生的電動(dòng)勢的平均值是多大?若開始計(jì)時(shí)時(shí)環(huán)的OPO/向內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，則此過程中環(huán)中的電流方向如何？00'BP(2)線圈轉(zhuǎn)過1/2周的過程中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(3)從線圈與磁場垂直時(shí)開始計(jì)時(shí)，求轉(zhuǎn)過1/2周的過程中線圈產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢？若每匝線圈的電阻為R，則此過程中通過線圈截面和電荷量是多少？3、在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,有一匝數(shù)為n的矩形線框,邊長ab=L1,bc=L2線框繞中心軸00'以角速度ω由圖示位置逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。求:(1)線圈轉(zhuǎn)過1/4周的過程中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢B00'aωdcb(2)線圈轉(zhuǎn)過1/2周的過程中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(3)轉(zhuǎn)過1/4周時(shí)ab邊產(chǎn)生的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(4)轉(zhuǎn)過1/2周時(shí)ab邊產(chǎn)生的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢Φ/10-2Wbt/sABD0120.14、單匝矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸垂直于磁場。若線圈所圍面積里磁通量隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示，則：()A、線圈中0時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢最大B、線圈中D時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢為零C、線圈中D時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢最大D、線圈中0到D時(shí)間內(nèi)平均感應(yīng)電動(dòng)勢為0.4VABD斜率表示Φ的變化率6、如圖，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，長為L的金屬棒ab在垂直于B的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，速度v與L成θ角，求金屬棒ab產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢。abθvE=BLVsinθ5、如圖,長為L的銅桿OA以O(shè)為軸在垂直于勻強(qiáng)磁場的平面內(nèi)以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,求桿OA兩端的電勢差.ωAOA'8、如圖,水平面上有兩根相距0.5m的足夠長的平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ,它們的電阻不計(jì),在M和P之間接有R=3.0Ω的定值電阻,導(dǎo)體棒長ab=0.5m,其電阻為r=1.0Ω,與導(dǎo)軌接觸良好.整個(gè)裝置處于方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中,B=0.4T.現(xiàn)使ab以v=10m／s的速度向右做勻速運(yùn)動(dòng).(1)ab中的電流多大?ab兩點(diǎn)間的電壓多大?(2)維持ab做勻速運(yùn)動(dòng)的外力多大?(3)ab向右運(yùn)動(dòng)1m的過程中,外力做的功是多少?電路中產(chǎn)生的熱量是多少?RBrPMNaQbvWF=0.1JI=0.5AF=0.1NQ=0.1JU=1.5V10、如圖,一個(gè)水平放置的導(dǎo)體框架,寬度L=1.50m,接有電阻R=0.20Ω,設(shè)勻強(qiáng)磁場和框架平面垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.40T,方向如圖.今有一導(dǎo)體棒ab跨放在框架上,并能無摩擦地沿框滑動(dòng),框架及導(dǎo)體ab電阻均不計(jì),當(dāng)ab以v=4.0m/s的速度向右勻速滑動(dòng)時(shí)，試求：(1)導(dǎo)體ab上的感應(yīng)電動(dòng)勢的大小(2)回路上感應(yīng)電流的大小E=BLv=0.80V9、關(guān)于電磁感應(yīng)，下述說法中正確的是（)A、穿過線圈的磁通量越大,感應(yīng)電動(dòng)勢越大B、穿過線圈的磁通量為零,感應(yīng)電動(dòng)勢一定為零C、穿過線圈的磁通量的變化越大,感應(yīng)電動(dòng)勢越大D、穿過線圈的磁通量變化越快,感應(yīng)電動(dòng)勢越大注意:感應(yīng)電動(dòng)勢E與Φ、△Φ、△Φ/△t的關(guān)系小結(jié)：①由于導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)過程中感應(yīng)電動(dòng)勢不變，瞬時(shí)值等于平均值，所以也可用下式求E.②如果這時(shí)跨接在電阻兩端有一個(gè)電壓表，測得的就是外電路上的電壓，即11、如圖,有一勻強(qiáng)磁場B=1.0×10-3T，在垂直磁場的平面內(nèi),有一金屬棒AO,繞平行于磁場的O軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),已知棒長L=0.20m，角速度ω=20rad/s，求：棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢有多大？也可用進(jìn)行計(jì)算,因?yàn)閺腛→A,各點(diǎn)的線速度是均勻變化的,