高中教科版 (2019)第二章 电磁感应及其应用2 法拉第电磁感应定律背景图课件ppt

这是一份高中教科版 (2019)第二章 电磁感应及其应用2 法拉第电磁感应定律背景图课件ppt，共49页。PPT课件主要包含了BLvsinα等内容，欢迎下载使用。

必备知识·自主预习储备
知识点一　感应电动势1．定义：穿过闭合回路的磁通量发生了变化，闭合回路中就会产生感应电流，这说明电路中一定存在一种由________产生的电动势，这种电动势叫作感应电动势。2．特点：在电磁感应现象中，若闭合导体回路中有感应电流，电路就一定有感应电动势；如果回路________，只要穿过闭合回路的______发生变化，虽然没有感应____，但感应______依然存在。
知识点二　电磁感应定律1．磁通量的变化率磁通量的变化率表示______变化的快慢，用________表示，其中ΔΦ表示磁通量的变化量，Δt表示发生磁通量变化所用的时间。2．法拉第电磁感应定律(1)内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的______成正比。
体验1：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)穿过某闭合线圈的磁通量的变化量越大，产生的感应电动势就越大。( )(2)穿过闭合回路的磁通量最大时，其感应电动势一定最大。( )
知识点三　导线切割磁感线时的感应电动势1．导线垂直于磁场运动，B、L、v两两垂直时，如图甲所示，E＝_________。2．导线的运动方向与导线本身垂直，但与磁感线方向夹角为α时，如图乙所示，E＝___________。
提醒　导体切割磁感线产生的感应电动势称为动生电动势，切割磁感线的那部分导体棒相当于电源，在电源内部，电流从负极流向正极。
体验2：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)对于E＝BLv中的B、L、v三者必须相互垂直。( )(2)导体棒在磁场中运动速度越大，产生的感应电动势一定越大。( )(3)当B、L、v三者大小、方向均不变时，在Δt时间内的平均感应电动势和它在任意时刻产生的瞬时感应电动势相同。( )
关键能力·情境探究达成
考点1　对法拉第电磁感应定律的理解
考点2　对公式E＝BLv的理解及应用
结合“探究感应电流产生条件”的几个演示实验，回答下列问题：(1)在实验中，电流表指针偏转原因是什么？(2)电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系？(3)在图中，将条形磁铁从同一高度插入线圈中，快插入和慢插入有什么相同和不同？
【典例1】　(多选)空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图(a)中虚线MN所示。一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为S，将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内，圆心O在MN上。t＝0时磁感应强度的方向如图(a)所示，磁感应强度B随时间t的变化关系如图(b)所示。则在t＝0到t＝t1的时间间隔内(　　)
综合法拉第电磁感应定律和楞次定律，对于面积一定的线圈，不管磁场的方向如何变化，只要磁感应强度B随时间t均匀变化，产生感应电动势的大小和方向均保持不变。所以在B-t图像中，如果图像为一条倾斜直线，不管图线在时间轴上方还是下方，整个过程感应电动势和感应电流均为恒量。
考点2　对公式E＝BLv的理解及应用1．对公式E＝BLv的理解(1)当B、L、v三个量方向相互垂直时，E＝BLv；当有任意两个量的方向平行时，E＝0。(2)式中的L应理解为导线切割磁感线时的有效长度。若切割磁感线的导线是弯曲的，则应取其与B和v方向都垂直的等效线段长度来计算。如图中线段ab的长即为导线切割磁感线的有效长度。
(3)公式中的v应理解为导线和磁场的相对速度，当导线不动而磁场运动时，也有电磁感应现象产生。
【典例2】　如图所示，水平放置的两平行金属导轨相距L＝0.50 m，左端接一电阻R＝0.20 Ω，磁感应强度B＝0.40 T 的匀强磁场方向垂直于导轨平面向下，导体棒ac(长为L)垂直放在导轨上，并能无摩擦地沿导轨滑动，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计。当ac棒以v＝4.0 m/s的速度水平向右匀速滑动时，求：(1)ac棒中感应电动势的大小；(2)回路中感应电流的大小；(3)维持ac棒做匀速运动的水平外力的大小。
思路点拨：本题可按以下思路进行分析：
(3)ac棒受到的安培力大小为F安＝BIL＝0.40×4.0×0.50 N＝0.80 N，由左手定则知，安培力方向向左，由于导体棒匀速运动，水平方向受力平衡，则F外＝F安＝0.80 N，方向水平向右。[答案]　(1)0.80 V　(2)4.0 A　(3)0.80 N
在[典例2]中，若质量为1 kg的ac棒以恒定的加速度a＝2 m/s2由静止开始做匀加速运动，则：(2)第5 s末，作用在ac杆上的水平外力多大？[解析]棒受重力、支持力、拉力、安培力(向左)，根据牛顿第二定律，有：F－BIL＝ma解得：F＝BIL＋ma＝0.5×10×0.4 N＋1×2 N＝4 N。[答案]　4 N
感应电动势的三个表达式对比
[跟进训练]2．如图所示，假设“天宫一号”正以速度v＝7.7 km/s绕地球做匀速圆周运动，运动方向与太阳帆板两端M、N的连线垂直，M、N间的距离L＝20 m，地磁场的磁感应强度垂直于v、MN所在平面的分量B＝1.0×10-5T，将太阳帆板视为导体。(1)求M、N间感应电动势的大小E；[解析]　根据法拉第电磁感应定律E＝BLv，代入数据得E＝1.54 V。[答案]　1.54 V　
(2)在太阳帆板上将一只“1.5 V　0.3 W”的小灯泡与M、N相连构成闭合电路，不计太阳帆板和导线的电阻。试判断小灯泡能否发光，并说明理由。[解析]　不能，因为穿过闭合回路的磁通量不变，不产生感应电流。[答案]　不能，理由见解析
学习效果·随堂评估自测
1．如果闭合电路中的感应电动势很大，那一定是因为(　　)A．穿过闭合电路的磁通量很大B．穿过闭合电路的磁通量变化量很大C．穿过闭合电路的磁通量的变化很快D．闭合电路的电阻很小C　[根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小取决于穿过闭合电路的磁通量的变化率，即感应电动势的大小与磁通量大小、磁通量变化量大小、电路电阻无必然联系，C正确，A、B、D错误。]
A．乙和丁 B．甲、乙、丁C．甲、乙、丙、丁 D．只有乙
2．如图所示的情况中，金属导体中产生的感应电动势为Blv的是(　　)
甲　　　　　　　　　乙
丙　　　　　　　　　丁
B　[公式E＝Blv中的l为导体切割磁感线的有效长度，甲、乙、丁中的有效长度均为l，感应电动势E＝Blv，而丙的有效长度为l sin θ，感应电动势E＝Blv sin θ，故B正确。]
阅读材料·拓展物理视野
法拉第圆盘发电机法拉第发现了电磁感应现象之后不久，他又利用电磁感应发明了世界上第一台发电机——法拉第圆盘发电机，如图甲所示。这台发电机的构造跟现代的发电机不同，在磁场中转动的不是线圈，而是一个紫铜做的圆盘。圆心处固定一个摇柄，圆盘的边缘和圆心处各与一个黄铜电刷紧贴，用导线把电刷与电流表连接起来，紫铜圆盘放置在蹄形磁铁的磁场中。当法拉第转动摇柄，使紫铜圆盘旋转起来时，电流表的指针偏向一边，这说明电路中产生了持续的电流。
法拉第圆盘发电机是怎样产生电流的呢？我们可以把圆盘看作是由无数根长度等于半径的紫铜辐条组成的，在转动圆盘时，每根辐条都做切割磁感线的运动。辐条和外电路中的电流表恰好构成闭合电路，电路中便有电流产生了。随着圆盘的不断旋转，总有某根辐条到达切割磁感线的位置，因此外电路中便有了持续不断的电流。法拉第圆盘发电机虽然简单，有人说它像一只简陋可笑的儿童玩具，产生的电流甚至不能让一只小灯泡发光。但这是世界上第一台发电机，是它首先向人类揭开了机械能转化为电能的序幕。后来，人们在此基础上，将蹄形永久磁铁改为能产生强大磁场的电磁铁，用多股导线绕制的线框代替紫铜圆盘，电刷也进行了改进，就制成了功率较大的可供实用的发电机。
如图乙所示，把该金属圆盘看成由无数条半径组成，圆盘滚动时，相当于每条半径(如OA、OB、OC)都绕圆心O转动而切割磁感线。根据右手定则可以判断，A、B、C等在磁场中金属半圆边线上的各点电势较高，而圆心O的电势较低。因此，圆心处将积累大量的负电荷，而在磁场中的半圆边线上将积累有正电荷。金属圆盘一旦继续转动，部分在磁场中的金属边线必将跑至磁场外，而由于惯性，在该部分金属边线上仍旧带有正电荷，此时，圆心O处还是低电势，所以这些负电荷将沿半径方向流往边线而形成电流。