上課44法拉第電磁感應(yīng)定律 課件(人教版選修3-2)

4法拉第電磁感應(yīng)定律1.產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：穿過_____電路的磁通量發(fā)生_____。2.磁通量發(fā)生變化的方式：（1）當(dāng)B不變，有效面積S變化時(shí)，ΔΦ=_______。（2）當(dāng)B變化，S不變時(shí)，ΔΦ=_______。（3）B和S同時(shí)變化，則ΔΦ=_______，但ΔΦ≠ΔB·ΔS。3.電路中存在持續(xù)電流的條件：（1）電路_____。（2）電路中有_____。閉合變化B·ΔSΔB·SΦ2-Φ1閉合電源一、電磁感應(yīng)定律1.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：（1）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：在_________現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)。（2）電源：產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于_____。（3）在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，只要閉合回路中有感應(yīng)電流，這個(gè)回路就一定有___________；回路斷開時(shí)，雖然沒有感應(yīng)電流，但___________依然存在。電磁感應(yīng)電源感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)NSG自主探究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟哪些因素有關(guān)？在圖甲中，導(dǎo)線切割磁感線運(yùn)動(dòng)的速度越快、磁場(chǎng)越強(qiáng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大；在圖乙中，條形磁鐵的磁場(chǎng)越強(qiáng)、插入的速度越快，產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大．試分析感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小與什么有關(guān)？分析：磁場(chǎng)越強(qiáng)、導(dǎo)線切割磁感線運(yùn)動(dòng)越快、磁鐵插入的速度越快，本質(zhì)上都是回路中磁通量變化越快，感應(yīng)電流越大，說明感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大。（而磁通量變化的快慢可以用磁通量的變化率表示.）即磁通量的變化率越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大，變化率越小，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越?。?.法拉第電磁感應(yīng)定律：（1）內(nèi)容：閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過這一電路的磁通量的_______成正比。變化率NSG（2）表達(dá)式：E=____

（單匝線圈）；

E=______

（n匝線圈）。法拉第電磁感應(yīng)定律表達(dá)式的推導(dǎo)過程？二、導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)1.垂直切割：導(dǎo)體棒垂直于磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)，B、l、v兩兩垂直時(shí)，如圖甲，E=____。2.不垂直切割：導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)方向與導(dǎo)線本身垂直，但與磁感線方向夾角為θ時(shí)，如圖乙，則E=____=_________。BlvBlv1BlvsinθE表達(dá)式的推導(dǎo)過程...........×

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××Gabvl甲NM問題：公式①與公式②的區(qū)別和聯(lián)系？

1、一般來說，①求出的是平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，

E和某段時(shí)間或者某個(gè)過程對(duì)應(yīng);

②求出的是瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，E和某個(gè)時(shí)刻或者某個(gè)位置對(duì)應(yīng)。區(qū)別：

2、①求出的是整個(gè)回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零時(shí)，但是回路中某段導(dǎo)體的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不一定為零。vabcdL1、公式①中的時(shí)間趨近于0時(shí)，

E就為瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)2、公式②中v若代表平均速度，

則求出的E就為平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。聯(lián)系：?jiǎn)栴}：公式①與公式②的區(qū)別和聯(lián)系？三、反電動(dòng)勢(shì)1.定義：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于切割磁感線，線圈中產(chǎn)生的_____電源電動(dòng)勢(shì)作用的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。2.作用：_____線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)。阻礙削弱V此電動(dòng)勢(shì)阻礙電路中原來的電流.

故稱之為反電動(dòng)勢(shì)NS電動(dòng)機(jī)安培力方向轉(zhuǎn)動(dòng)速度方向【思考辨析】1.判斷正誤：（1）在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，就一定有感應(yīng)電流。（）（2）磁通量越大，磁通量的變化量也越大。（）（3）穿過某電路的磁通量變化量越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大。（）（4）閉合電路置于磁場(chǎng)中，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度很大時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可能為零；當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為零時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可能很大。（）（5）只要穿過線圈的磁通量變化，就產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)。（）××××√×提示：（1）×。不管電路是否閉合，只要穿過電路的磁通量發(fā)生變化，電路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不一定存在感應(yīng)電流（要看電路是否閉合），有感應(yīng)電流一定存在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。（2）×。Φ與ΔΦ的大小沒有直接關(guān)系。穿過一個(gè)平面的磁通量大，磁通量的變化量不一定大。（3）×。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小取決于磁通量的變化率，而與Φ、ΔΦ的大小沒有必然的聯(lián)系。（4）√。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小取決于磁通量的變化率而不是磁通量的大小，所以上述兩種情況均有可能。（5）×。反電動(dòng)勢(shì)是與電源電動(dòng)勢(shì)相反的電動(dòng)勢(shì)，其作用是削弱電源的電動(dòng)勢(shì)。產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)的前提是必須有電源存在。2.問題思考：（1）導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)速度越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大嗎？提示：導(dǎo)體棒切割磁感線時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與垂直磁感線的速度有關(guān)，而速度大，垂直磁感線方向的速度不一定大。所以，導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)速度越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不一定越大。（2）電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，通過電動(dòng)機(jī)的電流I為什么要小于？（U為加在電動(dòng)機(jī)兩端的電壓，R為電動(dòng)機(jī)線圈的電阻）提示：由于電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線而產(chǎn)生一個(gè)反電動(dòng)勢(shì)，使線圈兩端的電壓減小。所以，線圈中的電流I<一

對(duì)法拉第電磁感應(yīng)定律的理解1.Φ、ΔΦ、

的比較：磁通量Φ磁通量的變化量ΔΦ磁通量的變化率物理意義某時(shí)刻穿過磁場(chǎng)中某個(gè)面的磁感線條數(shù)在某一過程中穿過某個(gè)面的磁通量的變化量穿過某個(gè)面的磁通量變化的快慢磁通量Φ磁通量的變化量ΔΦ磁通量的變化率大小計(jì)算Φ=BS⊥注意穿過某個(gè)面有方向相反的磁場(chǎng)，則不能直接用Φ=B·S。應(yīng)考慮相反方向的磁通量或抵消以后所剩余的磁通量開始和轉(zhuǎn)過180°時(shí)平面都與磁場(chǎng)垂直，但穿過平面的磁通量是不同的，一正一負(fù)，ΔΦ=2B·S，而不是零既不表示磁通量的大小也不表示變化的多少。在Φ-t圖像中，可用圖線的斜率表示2．對(duì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的理解：（1）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小取決于穿過電路的磁通量的變化率

而與Φ、ΔΦ的大小沒有必然關(guān)系，與電路的電阻R無關(guān)；感應(yīng)電流的大小與E和回路總電阻R有關(guān)。（2）磁通量的變化率是Φ-t圖像上某點(diǎn)切線的斜率。（3）用E＝所求的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為整個(gè)閉合電路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，而不是回路中某部分導(dǎo)體兩端的電動(dòng)勢(shì)?！咎貏e提醒】（1）利用法拉第電磁感應(yīng)定律計(jì)算出的電動(dòng)勢(shì)是一段時(shí)間內(nèi)電動(dòng)勢(shì)的平均值。（2）當(dāng)穿過某回路磁通量的變化率為恒定值時(shí)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)將為恒量，在閉合回路中可形成恒定電流。（3）利用公式E＝計(jì)算線圈中的磁通量發(fā)生變化產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)時(shí)，n為線圈的匝數(shù)。【典例1】一個(gè)200匝、面積為20cm2的線圈，放在磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的方向與線圈平面成30°角，若磁感應(yīng)強(qiáng)度在0.05s內(nèi)由0.1T增加到0.5T，在此過程中（1）穿過線圈的磁通量的變化量是多少？（2）磁通量的平均變化率多大？（3）線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為多少？【解題探究】（1）磁通量的變化量用_______求解。（2）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小用________計(jì)算。Φ2-Φ1【標(biāo)準(zhǔn)解答】（1）磁通量的變化量是由磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化引起的，則Φ1=B1SsinθΦ2=B2SsinθΔΦ=Φ2-Φ1，所以ΔΦ=ΔBSsinθ=（0.5-0.1）×20×10-4×0.5Wb=4×10-4Wb（2）磁通量的變化率為=8×10-3Wb/s（3）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小可根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得E==200×8×10-3V=1.6V。答案：（1）4×10-4Wb（2）8×10-3Wb/s（3）1.6V【變式訓(xùn)練】（多選）（2013·廣州高二檢測(cè)）閉合回路的磁通量Φ隨時(shí)間t的變化圖像分別如圖所示，關(guān)于回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的論述，其中不正確的是（）A.圖甲的回路中沒有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)B.圖乙的回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定不變C.圖丙的回路中0～t1時(shí)間內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)小于t1～t2時(shí)間內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)D.圖丁的回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)先變大，再變小【解析】選C、D。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，E=在Φ-t圖像上，若n=1，圖線某點(diǎn)切線的斜率表示感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小。圖甲：=0，A正確；圖乙：是一定值，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定不變，B正確；圖丙：0～t1的斜率比t1～t2的大，即圖丙的回路中0～t1時(shí)間內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大于t1～t2時(shí)間內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，C錯(cuò)誤；圖丁：斜率先變小后變大，即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)先變小再變大，D錯(cuò)誤?！咀兪絺溥x】（多選）單匝矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸垂直于磁場(chǎng)，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0～D過程中（）A.線圈中0時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大B.線圈中D時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零C.線圈中D時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大D.線圈中0～D時(shí)間內(nèi)平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0.4V【解析】選A、B、D。由法拉第電磁感應(yīng)定律知線圈中0～D時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=D正確；由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的物理意義知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的大小Φ和磁通量的改變量ΔΦ均無必然聯(lián)系，僅由磁通量的變化率決定，而任何時(shí)刻磁通量的變化率就是Φ-t圖像上該時(shí)刻切線的斜率，不難看出0時(shí)刻處切線斜率最大，D點(diǎn)處切線斜率最小為零，故A、B正確，C錯(cuò)誤。（2）S閉合后，將對(duì)C充電，充電結(jié)束后電容器支路斷路，電容器兩端的電勢(shì)差等于R2兩端的電壓U＝IR2=2.4V因此，其充電量Q＝CU＝7.2×10－5CS斷開后，電容器只通過R2放電，所以放電量為7.2×10－5C答案：（1）0.4A電流方向向下（2）7.2×10－5C關(guān)于Φ、ΔΦ、的關(guān)系辨析（1）與Φ、ΔΦ沒有直接關(guān)系，Φ很大時(shí)，可能很小，也可能很大；Φ=0時(shí)，可能最大。（2）與線圈匝數(shù)無關(guān)，但感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與匝數(shù)有關(guān)。（3）中的S是指磁場(chǎng)區(qū)域的有效面積。二導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的電動(dòng)勢(shì)1.對(duì)公式E=Blvsinθ的理解：（1）該公式可看成法拉第電磁感應(yīng)定律的一個(gè)推論，通常用來求導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。若速度v是瞬時(shí)速度，則電動(dòng)勢(shì)E即為瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)；若速度v是平均速度，則電動(dòng)勢(shì)E即為平均電動(dòng)勢(shì)。（2）對(duì)θ的理解：當(dāng)B、l、v三個(gè)量的方向互相垂直時(shí)，θ=90°，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大；當(dāng)有任意兩個(gè)量的方向互相平行時(shí)，θ=0°，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零。（3）式中l(wèi)應(yīng)理解為導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的有效長(zhǎng)度，如果導(dǎo)線不和磁場(chǎng)或v垂直，l應(yīng)是導(dǎo)線在垂直磁場(chǎng)或v方向