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高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第二册第二节 法拉第电磁感应定律课前预习课件ppt
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这是一份高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第二册第二节 法拉第电磁感应定律课前预习课件ppt，共38页。PPT课件主要包含了闭合电路有电源，磁通量的变化快慢，磁通量的变化率，实验分析总结，定律内容，取适当单位则k1，法拉第电磁感应定律，---感生电动势，提升训练，电磁感应的本质等内容，欢迎下载使用。
问题1：在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？
问题2：电路中产生持续电流的条件是什么？
问题3：如图所示，比较甲、乙两电路的异同
相同点：两电路都是闭合的，有电流
不同点：甲中有电池（电源）,乙中有螺线管（相当于电源）
既然闭合电路中有感应电流，这个电路中就一定有电动势。
问题4：开关断开，电路中有电流吗？
问题5：如果电路不是闭合的，电路中就没有电流，电源的电动势是否还存在呢？
如图所示，这两种情况下，如果电路不闭合会怎样呢？
由此可见，在电磁感应现象中，不论电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就有感应电动势，但产生感应电流还需要电路闭合，因此研究感应电动势更有意义。
在电磁感应现象中产生的电动势。
2、条件：只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就会产生感应电动势。 与电路是否闭合无关。
（注意：产生感应电动势的那部分导体相当于电源）
磁通量变化是电磁感应的根本原因; 产生感应电动势是电磁感应现象的本质，产生感应电流只不过是一个现象，表示电路中输送着电能；而产生感应电动势才是电磁感应现象的本质，它表示电路已经具备随时输出电能的能力。
3、电磁感应现象的本质
问题与思考：上节课的实验中我们发现，条形磁铁插入的快慢不同，指针偏转的角度就不同，说明产生的感应电动势大小不一样，那影响感应电动势的因素有哪些呢？
由前面的学习可知，回路中有磁通量发生变化，就能产生感应电动势，那么感应电动势的大小是否与磁通量的变化有关呢？我们将磁通量的变化类比速度的变化，考虑从磁通量变化的大小和磁通量变化的快慢两个角度进行探究实验。
由表格中的数据分析可知：磁通量变化越快，感应电动势越大。
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
（适当单位指取伏、韦伯、秒等国际单位时 则 k=1）
德国物理学家纽曼在对理论和实验资料进行严格分析后，于1845年指出了感应电动势的定量规律：
由于之前法拉第做了大量开创性的研究工作，人们将这一规律称为： 法拉第电磁感应定律
当线圈有n匝时,可以看作n个单匝线圈串联，总的感应电动势也等效于n个电源串联后的电动势。
闭合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。
注意：（1）公式中Δφ取绝对值，不涉及正负。
（2）产生感应电动势的那部分导体相当于电源，感应电动势即该电源的电动势。
3、理解:Φ、ΔΦ、ΔΦ/Δt的意义
(1).当B不变， △φ仅由S变化引起时, ΔS＝S2-S1
5、应用公式 求E的两种常见情况：
(2).当S不变，△φ仅由B变化引起时, ΔB＝ B2-B1
例题：在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一矩形线框,边长ab=L1,bc=L2线框绕中心轴00'以角速度ω由图示位置逆时针方向转动。求:(1)线圈转过1/4周的过程中的平均感应电动势？
(2)线圈转过1/2周的过程中的平均感应电动势？
思路分析：1、求平均感应电动势的公式是哪个？2、线圈转过1/4周的过程中，磁通量变化量是多少？3、如何计算转动的周期？4、线圈转过1/2周的过程中，磁通量变化量是多少？
首先要明确磁通量是标量有正负之分，线圈转过1/2周时，磁通量变化量的大小为：
变式训练：有一面积为S＝100cm2的金属环，电阻为R＝0.1Ω，环中磁场变化规律如图所示，磁场方向垂直环面向里，则在t1－t2时间内通过金属环某一截面的电荷量为多少？
思路分析：1、求通过金属环某一截面的电荷量的公式是哪个？2、如何求平均电流？3、如何求感生电动势，应用哪个公式？4、面积不变，磁场均匀变化， 如何求磁通量的变化量？
提升训练： 1、如图甲所示，一个电阻值为R，匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路．线圈的半径为r1.在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B 随时间t变化的关系图线如图乙所示．图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0，导线的电阻不计．求0至t1时间内，(1)通过电阻R1上的电流大小和方向；(2)通过电阻R1上的电荷量q及电阻R1上产生的热量．
思路分析：1、如何判断感应电流的方向？2、求感应电动势用到哪个公式？3、图中哪个面积才算有效面积？4、根据什么定律可求得电流的大小5、根据哪个公式求电荷量6、根据哪个公式求热量
2、如图所示，A是面积为 ， 匝的圆形金属线圈，其总电阻 ，线圈处在逐渐增大的均匀磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，线圈中的磁通量在按图所示规律变化，线圈与阻值 的电阻连接，不计电压表对电路的影响。求：（1）线圈上感应电流的方向；（顺时针还是逆时针）（2） 感应电动势的大小E；（3）电压表的示数U。
思路分析：1、根据什么方法判断感应电流的方向？2、分清楚电路的结构，“电源”是哪部分？3、求电动势选用哪个公式4、电压表的读数是等于电动势还是路端电压？
方法总结：应用法拉第电磁感应定律解题的一般步骤1．分析穿过闭合电路的磁场方向及磁通量的变化情况；2．利用楞次定律或右手定则确定感应电流的方向；3．灵活选择法拉第电磁感应定律的不同表达形式列方程求解．
通过探究实验探究影响感应电动势的因素
1、匝数为n＝200的线圈回路总电阻R＝50Ω，整个线圈平面均有垂直于线框平面的匀强磁场穿过，磁通量Φ随时间变化的规律如图所示，求：线圈中的感应电流的大小。
解：根据法拉第电磁感应定律得
2.如图所示，一正方形线圈的匝数为n，边长为a，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中．在Δt时间内，磁感应强度的方向不变，大小由B均匀地增大到2B.在此过程中，求线圈中产生的感应电动势的大小？
解：根据法拉第电磁感应定律，线圈中产生的感应电动势为：
注意：利用以上公式求感应电动势时，S为线圈在磁场范围内的有效面积
3、如图甲所示，一个圆形线圈的匝数n＝100，线圈面积S＝200 cm2，线圈的电阻r＝1 Ω，线圈外接一个阻值R＝4 Ω的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图乙所示．下列说法中正确的是( )
A．电阻R两端的电压保持不变B．初始时刻穿过线圈的磁通量为0.4 WbC．线圈电阻r消耗的功率为4×10－4 WD．前4 s内通过R的电荷量为4×10－4 C
思路分析：1、电路中哪部分是电源部分？分清楚内外电路。2、R两端的电压等于电动势吗？还是等于路端电压？3、求磁通量用什么公式？磁通量于匝数有关吗？4、求出感应电动，利用欧姆定律求出电流 从而求出功率和电荷量
4、如图所示，两端开口半径为r的裸导体圆环，右端与固定电阻相连，左端上架一长度大于2r的裸导线MN，电路的固定电阻为R，其余电阻忽略不计，圆内有垂直于平面的匀强磁场．如果环内匀强磁场的磁感应强度为B，MN从圆环的左端滑到右端所经过的时间为t，试求这一过程中电阻R上通过的电荷量．
问题1：在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？
问题2：电路中产生持续电流的条件是什么？
问题3：如图所示，比较甲、乙两电路的异同
相同点：两电路都是闭合的，有电流
不同点：甲中有电池（电源）,乙中有螺线管（相当于电源）
既然闭合电路中有感应电流，这个电路中就一定有电动势。
问题4：开关断开，电路中有电流吗？
问题5：如果电路不是闭合的，电路中就没有电流，电源的电动势是否还存在呢？
如图所示，这两种情况下，如果电路不闭合会怎样呢？
由此可见，在电磁感应现象中，不论电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就有感应电动势，但产生感应电流还需要电路闭合，因此研究感应电动势更有意义。
在电磁感应现象中产生的电动势。
2、条件：只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就会产生感应电动势。 与电路是否闭合无关。
（注意：产生感应电动势的那部分导体相当于电源）
磁通量变化是电磁感应的根本原因; 产生感应电动势是电磁感应现象的本质，产生感应电流只不过是一个现象，表示电路中输送着电能；而产生感应电动势才是电磁感应现象的本质，它表示电路已经具备随时输出电能的能力。
3、电磁感应现象的本质
问题与思考：上节课的实验中我们发现，条形磁铁插入的快慢不同，指针偏转的角度就不同，说明产生的感应电动势大小不一样，那影响感应电动势的因素有哪些呢？
由前面的学习可知，回路中有磁通量发生变化，就能产生感应电动势，那么感应电动势的大小是否与磁通量的变化有关呢？我们将磁通量的变化类比速度的变化，考虑从磁通量变化的大小和磁通量变化的快慢两个角度进行探究实验。
由表格中的数据分析可知：磁通量变化越快，感应电动势越大。
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
（适当单位指取伏、韦伯、秒等国际单位时 则 k=1）
德国物理学家纽曼在对理论和实验资料进行严格分析后，于1845年指出了感应电动势的定量规律：
由于之前法拉第做了大量开创性的研究工作，人们将这一规律称为： 法拉第电磁感应定律
当线圈有n匝时,可以看作n个单匝线圈串联，总的感应电动势也等效于n个电源串联后的电动势。
闭合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。
注意：（1）公式中Δφ取绝对值，不涉及正负。
（2）产生感应电动势的那部分导体相当于电源，感应电动势即该电源的电动势。
3、理解:Φ、ΔΦ、ΔΦ/Δt的意义
(1).当B不变， △φ仅由S变化引起时, ΔS＝S2-S1
5、应用公式 求E的两种常见情况：
(2).当S不变，△φ仅由B变化引起时, ΔB＝ B2-B1
例题：在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一矩形线框,边长ab=L1,bc=L2线框绕中心轴00'以角速度ω由图示位置逆时针方向转动。求:(1)线圈转过1/4周的过程中的平均感应电动势？
(2)线圈转过1/2周的过程中的平均感应电动势？
思路分析：1、求平均感应电动势的公式是哪个？2、线圈转过1/4周的过程中，磁通量变化量是多少？3、如何计算转动的周期？4、线圈转过1/2周的过程中，磁通量变化量是多少？
首先要明确磁通量是标量有正负之分，线圈转过1/2周时，磁通量变化量的大小为：
变式训练：有一面积为S＝100cm2的金属环，电阻为R＝0.1Ω，环中磁场变化规律如图所示，磁场方向垂直环面向里，则在t1－t2时间内通过金属环某一截面的电荷量为多少？
思路分析：1、求通过金属环某一截面的电荷量的公式是哪个？2、如何求平均电流？3、如何求感生电动势，应用哪个公式？4、面积不变，磁场均匀变化， 如何求磁通量的变化量？
提升训练： 1、如图甲所示，一个电阻值为R，匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路．线圈的半径为r1.在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B 随时间t变化的关系图线如图乙所示．图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0，导线的电阻不计．求0至t1时间内，(1)通过电阻R1上的电流大小和方向；(2)通过电阻R1上的电荷量q及电阻R1上产生的热量．
思路分析：1、如何判断感应电流的方向？2、求感应电动势用到哪个公式？3、图中哪个面积才算有效面积？4、根据什么定律可求得电流的大小5、根据哪个公式求电荷量6、根据哪个公式求热量
2、如图所示，A是面积为 ， 匝的圆形金属线圈，其总电阻 ，线圈处在逐渐增大的均匀磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，线圈中的磁通量在按图所示规律变化，线圈与阻值 的电阻连接，不计电压表对电路的影响。求：（1）线圈上感应电流的方向；（顺时针还是逆时针）（2） 感应电动势的大小E；（3）电压表的示数U。
思路分析：1、根据什么方法判断感应电流的方向？2、分清楚电路的结构，“电源”是哪部分？3、求电动势选用哪个公式4、电压表的读数是等于电动势还是路端电压？
方法总结：应用法拉第电磁感应定律解题的一般步骤1．分析穿过闭合电路的磁场方向及磁通量的变化情况；2．利用楞次定律或右手定则确定感应电流的方向；3．灵活选择法拉第电磁感应定律的不同表达形式列方程求解．
通过探究实验探究影响感应电动势的因素
1、匝数为n＝200的线圈回路总电阻R＝50Ω，整个线圈平面均有垂直于线框平面的匀强磁场穿过，磁通量Φ随时间变化的规律如图所示，求：线圈中的感应电流的大小。
解：根据法拉第电磁感应定律得
2.如图所示，一正方形线圈的匝数为n，边长为a，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中．在Δt时间内，磁感应强度的方向不变，大小由B均匀地增大到2B.在此过程中，求线圈中产生的感应电动势的大小？
解：根据法拉第电磁感应定律，线圈中产生的感应电动势为：
注意：利用以上公式求感应电动势时，S为线圈在磁场范围内的有效面积
3、如图甲所示，一个圆形线圈的匝数n＝100，线圈面积S＝200 cm2，线圈的电阻r＝1 Ω，线圈外接一个阻值R＝4 Ω的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图乙所示．下列说法中正确的是( )
A．电阻R两端的电压保持不变B．初始时刻穿过线圈的磁通量为0.4 WbC．线圈电阻r消耗的功率为4×10－4 WD．前4 s内通过R的电荷量为4×10－4 C
思路分析：1、电路中哪部分是电源部分？分清楚内外电路。2、R两端的电压等于电动势吗？还是等于路端电压？3、求磁通量用什么公式？磁通量于匝数有关吗？4、求出感应电动，利用欧姆定律求出电流 从而求出功率和电荷量
4、如图所示，两端开口半径为r的裸导体圆环，右端与固定电阻相连，左端上架一长度大于2r的裸导线MN，电路的固定电阻为R，其余电阻忽略不计，圆内有垂直于平面的匀强磁场．如果环内匀强磁场的磁感应强度为B，MN从圆环的左端滑到右端所经过的时间为t，试求这一过程中电阻R上通过的电荷量．
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