2020-2021学年2 法拉第电磁感应定律完美版课件ppt

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物理观念： 知道感应电动势的定义.科学思维： 通过实验理解法拉第电磁感应定律及数学表达式科学探究： 经历分析推理得出法拉第电磁感应定律的过程，体会用变化率定义物理量的方法科学态度与责任： 感受科学家对规律的研究过程，学习他们对工作严肃认真不怕困难的科学态度。
（1）闭合电路
利用磁场产生电流的现象
问题1：什么叫电磁感应现象？
问题2：产生感应电流的条件是什么？
（2）磁通量变化
感应电流
大小：
怎么计算？
楞次定律
方向：
右手定则
一、感应电动势
问题：试比较甲、乙两电路的异同，说明产生感应电流的本质是什么？
既然闭合电路中有感应电流，这个电路中就一定有电动势。
产生电动势的那部分导体相当于电源
一、感应电动势
Φ变化
产生E
产生I
闭合
回路
2.产生感应电流条件
在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势，产生感应电动势的那部分导体就相当于电源。
1.感应电动势
相当于电源
相当于电源
总电阻一定时，E越大，I越大，指针偏转越大。
问题：电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系？
二、法拉第电磁感应定律
实验：条形磁铁穿插螺线管
Φ变化的快慢不同
Φ都发生了变化
都产生了E(I)
产生的E(I)大小不等
磁通量变化越快，感应电动势越大。
磁通量的变化快慢
越大?
磁通量的变化率
二、法拉第电磁感应定律
问题：在实验中，将条形磁铁从同一高度插入线圈中同一位置，快插入和慢插入有什么相同和不同?
结论：
电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比
定律内容
取适当单位则k=1
闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量变化率成正比 。
二、法拉第电磁感应定律
内容:
一般公式
理解:Φ、ΔΦ、ΔΦ/Δt的意义
二、法拉第电磁感应定律
穿过回路的磁感线的条数多少
无直接关系
穿过回路的磁通量变化了多少
产生感应电动势的条件
穿过回路的磁通量变化的快慢
决定感应电动势的大小
如图所示，线圈面积为0.1m2，0.08m2，总电阻r＝0.5Ω，匝数n＝10，其端点a、b与R＝1.5Ω的电阻相连，t=0时刻，线圈内有一0.08m2的区域中，有B=2T垂直线圈平面向里的匀强磁场，求下列情况下通过电阻R的感应电流大小和方向。
(4)磁感强度按如图所示的规律变化.
(1)磁感强度保持2T不变.
(1)0
(4)2A，向上
(2)磁感强度在0～0.5s内由2T增大到2.5T.
(3)磁感强度按B=2－0.4t(各量均为国际单位) 随时间变化.
答案：
(2)0.4A，向下
(3)0.16A，向上
【例1】
二、法拉第电磁感应定律
(5)磁感强度保持2T不变，在0.5s钟内，磁场区域的面积由0.08m2缩小为0.05m2。
(5)0.6A，向上
如图所示闭合线圈一部分导体ab长为l处于匀强磁场中，磁感应强度是B，ab以速度v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势?
回路在时间t内增大的面积为：
ΔS = vΔt l
产生的感应电动势为：
穿过回路的磁通量的变化为：
Δφ= BΔS
= BlvΔt
三、导线切割磁感线时的电动势
若导体斜切磁感线:
(1)公式推导
1.平动切割
实验验证:部分导体切割磁感线
导体切割磁感线的速度越大，感应电流越大.
三、导线切割磁感线时的电动势
③v为导体棒相对磁场的切割速度
(2)对公式E=Blvsinθ的理解：
②l为导体棒的有效切割长度
④v方向与B平行时，θ=0°， E=0， 最小； v方向与B垂直时，θ=90°，E=Blv，最大。
⑤若v为平均值，则E为平均值； 若v为瞬时值，则E为瞬时值。
①θ为v与B夹角
三、导线切割磁感线时的电动势
(导体棒在垂直于v方向上的投影长度)
2.转动切割
× × × × × × × × × × × × × × ×
如图所示，导体棒长为L，磁感应强度为B，垂直于纸面向里。以O为圆心转动，角速度ω，求产生的感应电动势E。
　　由于棒上各点的速度随着与O点的距离均匀变化，所以可以用O、A两点的中点速度代替整体运动的速度。
由右手定则知：φA>φO
× × × × × × × × × ×
如图所示，在磁感强度为B的匀强磁场中，有一个半径为r的四分之三圆弧导线圈，线圈平面与磁场垂直，求下列情况下，线圈中产生的感应电动势大小和a、b两点的电势高低。
【例2】
三、导线切割磁感线时的电动势
(1)线圈以速率v，沿①的方向运动，E=_____，电势___点高；沿②的方向运动，E=_____，电势___点高；沿③的方向运动，E=_____，电势___点高；沿④的方向运动，E=____，电势___点高.
(2)若磁场以速率v分别沿图中②的方向运动， E=_____，电势___点高；若磁场以速率v1、线圈以速率v2(v2 (3)线圈以角速度ω，绕圆心O沿逆时针方向转动，E=_____，电势___点高；线圈以角速度ω，绕a点沿逆时针方向转动，E=_____，电势___点高
b
b
0
一样
a
a
Br(v1-v2)
a
0
/
Bωr2
a
1.判断正误：(1)产生感应电动势，不一定产生感应电流。 ( 　　)(2)感应电动势的大小与磁通量大小有关。 ( 　　 )(3)磁通量变化越大，感应电动势也越大。 ( 　　)(4)感应电动势E和磁通量Φ均与线圈匝数有关。 (　　　 )
√
2.单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量Φ随时间t的关系图象如图所示，则(　　)A．在t＝0时刻，线圈中磁通量最大，感应电动势也最大B．在t＝1×10－2 s时刻，感应电动势最大C．在t＝2×10－2 s时刻，感应电动势为零D．在0～2×10－2 s时间内，线圈中感应电动势的平均值为零
BC
解析:
3.如图所示，匀强磁场中有一等边三角形线框abc，匀质导体棒在线框上向右匀速运动。导体棒在线框接触点之间的感应电动势为E，通过的电流为I。忽略线框的电阻，且导体棒与线框接触良好，则导体棒(　　)A．从位置①到②的过程中，E增大、I增大B．经过位置②时，E最大、I为0C．从位置②到③的过程中，E减小、I不变D．从位置①到③的过程中，E和I都保持不变
C
4.如图所示，水平放置足够长的光滑金属导轨abc和de，ab与de平行，bc是以O为圆心的圆弧导轨。圆弧be左侧和扇形Obc内有方向如图的匀强磁场。金属杆OP的O端与e点用导线相接，P端与圆弧bc接触良好。初始时，可滑动的金属杆MN静止在平行导轨上。若杆OP绕O点在匀强磁场区内从b到c匀速转动时，回路中始终有电流，则此过程中，下列说法正确的有(　　)
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
在直角坐标系中的第1、2、3象限内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感强度均为B，方向如图所示。一个直角扇形线框垂直于磁场放置在第1象限内，扇形的半径为R，圆心与坐标原点重合，并绕垂直于纸面并通过原点的轴转动，转动方向为逆时针,匀速转动的角速度为ω。求：
⑴从图示位置转过45°角时线圈中的瞬时感应电动势。⑵从图示位置转过90°角的过程中线圈中的平均感应电动势。⑶从图示位置转过180°角的过程中线圈中的平均感应电动势。
⑴E=BωR2
⑶ E=0
⑵ E=BωR2
答案：