2.2法拉第電磁感應(yīng)定律課件高二下學(xué)期物理粵教版選擇性2

第二章電磁感應(yīng)粵教版選擇性必修二第二節(jié)法拉第電磁感應(yīng)定律新課導(dǎo)入電磁感應(yīng)閉合電路中產(chǎn)生持續(xù)電流的條件是什么？電路閉合，有電源。新課導(dǎo)入試從本質(zhì)上比較甲、乙兩電路的異同

既然閉合電路中有感應(yīng)電流，這個(gè)電路中就一定有電動(dòng)勢(shì)。甲NSG乙產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源新課導(dǎo)入甲NSG乙甲乙兩圖，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，電路中有電流嗎？沒(méi)有甲乙兩圖，如果電路不是閉合的，電路中就沒(méi)有電流，電源的電動(dòng)勢(shì)是否還存在呢？存在這兩種情況下，如果電路不閉合會(huì)怎樣呢？由此可見(jiàn)，在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，不論電路是否閉合，只要穿過(guò)電路的磁通量發(fā)生變化，電路中就有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，但產(chǎn)生感應(yīng)電流還需要電路閉合，因此研究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)更有意義。Part01感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)定義：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)。螺線管為電源等效電路產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源①磁通量變化為電磁感應(yīng)的根本原因。②產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì)。NSG乙

感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有無(wú)，完全取決于穿過(guò)閉合電路中的磁通量是否發(fā)生變化，與電路的通斷，電路的組成是無(wú)關(guān)的。提出問(wèn)題感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小又是怎樣的呢？它可能與哪些因素有關(guān)？Part02探究影響感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的因素猜想與方案設(shè)計(jì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小又是怎樣的呢？它可能與哪些因素有關(guān)？變化所用時(shí)間？線圈匝數(shù)？磁鐵磁性強(qiáng)弱？改變條形磁鐵的運(yùn)動(dòng)快慢改變條形磁鐵的數(shù)目更換不同匝數(shù)的線圈實(shí)驗(yàn)方法？控制變量！猜想與方案設(shè)計(jì)如何測(cè)量感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小？總電阻一定時(shí),E越大,I越大,指針偏轉(zhuǎn)越大.Φ變化產(chǎn)生E產(chǎn)生I

根據(jù)電流表指針偏轉(zhuǎn)程度粗略判斷感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小，進(jìn)行定性研究。猜想與方案設(shè)計(jì)記錄與分析所用條形磁鐵的數(shù)目條形磁鐵插入或拔出的方式螺線管中磁通量變化的大小電流表指針的偏轉(zhuǎn)角度感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E的大小1根快速拔出2根快速拔出2根慢速拔出較小較大較大較大

很大較大很大較大

E

EPart03法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(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(guò)這一電路的磁通量的變化率成正比。2.公式:

線圈有n匝求平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)法拉第電磁感應(yīng)定律4.應(yīng)用：用公式求E的三種常見(jiàn)情況：①B不變,

S發(fā)生變化,ΔS＝S2-S1：②S不變,

B發(fā)生變化,ΔB＝B2-B1：③如果B、S都變化呢？ω法拉第電磁感應(yīng)定律問(wèn)題1：磁通量大,磁通量變化一定大嗎?問(wèn)題2：磁通量變化大,磁通量的變化率一定大嗎?(可以類(lèi)比速度、速度的變化和加速度)磁通量的變化率和磁通量、磁通量的變化無(wú)直接關(guān)系:磁通量大(小,零)，磁通量的變化率不一定大(小,零);磁通量的變化大(小)，磁通量的變化率不一定大(小).思考與討論【例題1】穿過(guò)一個(gè)單匝線圈的磁通量始終為每秒鐘均勻地增加2Wb，則（）

A．線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)每秒鐘增加2VB．線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)每秒鐘減少2VC．線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)始終是2VD．線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)C課堂練習(xí)【例題2】一個(gè)100匝的線圈，在0.5s內(nèi)穿過(guò)它的磁通量從0.01Wb增加到0.09Wb。求線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。16V【例題3】穿過(guò)某線圈的磁通量隨時(shí)間變化的關(guān)系，如圖所示，在下列幾段時(shí)間內(nèi)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小的是(

)．A．0～2s B．2s～4sC．4s～5s D．5s～10sD課堂練習(xí)【例題4】(多選)單匝矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)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：()ABD課堂練習(xí)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到D時(shí)間內(nèi)平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0.4VΦ/10-2Wbt/sABD0120.1斜率表示Φ的變化率課堂練習(xí)【例題5】在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,有一矩形線框,邊長(zhǎng)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?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。求:(1)線圈轉(zhuǎn)過(guò)1/4周的過(guò)程中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)B00'aωdcb(2)線圈轉(zhuǎn)過(guò)1/2周的過(guò)程中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)？Part04導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)思考與討論如圖所示閉合線框一部分導(dǎo)體ab長(zhǎng)L,處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度是B，ab以速度v勻速切割磁感線，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。回路在時(shí)間Δt內(nèi)增大的面積為：ΔS=LvΔt由法拉第電磁感應(yīng)定律得產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：穿過(guò)回路的磁通量的變化為：ΔΦ=BΔS=BLvΔt（v⊥B）（v⊥桿）那要是B、L、v

不垂直

怎么計(jì)算呢？a’b’×

×

×

×

×

×

×

×

×

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×××

×

×

×

Gabv思考與討論θvBv2導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向與導(dǎo)體本身垂直，但與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向有夾角θ，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。①垂直于磁感線的分量：v1=vsinθ

②平行于磁感線的分量：v2=vcosθ

只有垂直于磁感線的分量切割磁感線，于是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：E=BLv1=BLvsinθ將速度進(jìn)行矢量分解v1導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)由于導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，叫動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。B、L、v

兩兩垂直:E=BLvv與L垂直，但與B方向有夾角θ

:θvBv2E=BLvsinθθ=0(v//B)E＝0θ=90°(v⊥B)E=BLv（無(wú)切割）1.公式:公式對(duì)比求平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)△t近于0時(shí)，E為瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)求平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),v是平均速度求瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，v是瞬時(shí)速度導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)2.E=BLvsinθ

公式理解E=BLvsinθvθvsinθvcosθ

感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：E=BvLsinθ→導(dǎo)線垂直于運(yùn)動(dòng)方向上的投影速度v為瞬時(shí)值,E就為瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)；速度v為平均值,E就為平均電動(dòng)勢(shì).L為切割磁感線的有效長(zhǎng)度分別求出導(dǎo)體切割磁感線的有效長(zhǎng)度××××××××××××××××××××××××××××vl××××××××××××××××××××××××××××××vl課堂練習(xí)R

【例題】如圖所示的情況中，金屬導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為Blv的是（）A.丙和丁

B.甲、乙、丁C.甲、乙、丙、丁

D.只有乙課堂練習(xí)B導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)3.

方向(電勢(shì)高低)×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×××

×

×

×

GabvI×

×

×

×

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×

×

×××

×

×

×

Gab導(dǎo)體棒為電源等效電路在電源內(nèi)部，電流由電源的負(fù)極流向正極在電源外部，電流由電源的正極流向負(fù)極φa>φb導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)由于棒上各點(diǎn)的速度隨著距離O點(diǎn)的距離均勻變化，所以可以用O、A兩點(diǎn)的平均速度代替棒運(yùn)動(dòng)的速度求解。

4.

轉(zhuǎn)動(dòng)切割長(zhǎng)為L(zhǎng)的銅棒OA在垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的平面上繞點(diǎn)O以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．求銅棒中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E的大小，并分析O、A兩點(diǎn)電勢(shì)的高低．φA<φO導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)4.

轉(zhuǎn)動(dòng)切割長(zhǎng)為L(zhǎng)的銅棒OA在垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的平面上繞點(diǎn)O以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．求銅棒中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E的大小，并分析O、A兩點(diǎn)電勢(shì)的高低．φA<φO

此過(guò)程磁通量的變化量為：此過(guò)程銅棒掃過(guò)的面積：

感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：

導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)4.

轉(zhuǎn)動(dòng)切割應(yīng)用——法拉第發(fā)電機(jī)導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)5.

動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的非靜電力來(lái)源××

×××

××××

×

×××

×

×××

×

××v+CD++B①導(dǎo)體棒中自由電荷沿棒向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)？②導(dǎo)體棒一直運(yùn)動(dòng)下去，自由電荷也會(huì)沿導(dǎo)體棒一直運(yùn)動(dòng)嗎？如圖，導(dǎo)體棒在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的非靜電力是什么力提供的？導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)如圖，導(dǎo)體棒在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的非靜電力是什么力提供的？××

×××

××××

×

×××

×

×××

×

××v+CD++B××

×××

××××

×

×××

×

×××

×

××vCD+++---E+fF非靜電力與洛倫茲力有關(guān)5.

動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的非靜電力來(lái)源導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)如圖，導(dǎo)體棒在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的非靜電力是什么力提供的？③導(dǎo)體棒中自由電荷相對(duì)于紙面沿什么方向運(yùn)動(dòng)？×

×

×××

××××

×

×××

×

×××

×

××+fv合vxvyfyfx非靜電力是洛侖茲力沿棒方向的分力。根據(jù)電動(dòng)勢(shì)的定義，有動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)：E=Blv5.

動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的非靜電力來(lái)源導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)6.

從能量轉(zhuǎn)化角度看動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生導(dǎo)體棒接用電器后，要繼續(xù)做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)還需要外力推動(dòng)嗎？

受向左的安培力作用，需要外力外力做功等于克服安培力做功，

等于電路中產(chǎn)生的電能。導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)6.

從能量轉(zhuǎn)化角度看動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生能量是怎樣轉(zhuǎn)化的呢？其它形式的能導(dǎo)體棒的動(dòng)能電能內(nèi)能……電流做功外力做功等于克服安培力做功，

等于電路中產(chǎn)生的電能。導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)6.

從能量轉(zhuǎn)化角度看動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生洛倫茲力在整個(gè)能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程中起什么作用？洛倫茲力的沿桿分力f1：扮演了非靜電力，其做了多少正功，就轉(zhuǎn)化出了多少電能。洛倫茲力的垂直桿分力

f2：宏觀表現(xiàn)為安培力，通過(guò)計(jì)算克服安培力做了多少功，也可知道產(chǎn)生了多少電能。即外力克服洛倫茲力的一個(gè)分量

所做的功，通過(guò)另一個(gè)分量

轉(zhuǎn)化為感應(yīng)電流的能量洛倫茲力不做功，不提供能量，只是起傳遞能量的作用f1【例題1】如圖,水平面上有兩根相距0.5m的足夠長(zhǎng)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(zhǎng)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(chǎng)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(guò)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