25-26学年物理(人教版)选择性必修二课件：2.2 法拉第电磁感应定律

第2节　法拉第电磁感应定律第二章　电磁感应1.理解法拉第电磁感应定律的内容。2.能够运用法拉第电磁感应定律计算感应电动势的大小。3.能够分析和计算部分导体切割磁感线产生的电动势。4.知道导线切割磁感线,通过克服安培力做功把其他形式的能转化为电能。学习目标知识点1知识点二　导线切割磁感线时的感应电动势知识点一　电磁感应定律知识点三　导体棒转动切割磁感线时的感应电动势考点一 电磁感应定律　　　　如图所示,将条形磁体从同一高度插入线圈的实验中:(1)快速插入和缓慢插入磁通量的变化量ΔΦ相同吗?指针偏转角度相同吗?(2)分别用同种规格的一根磁体和两根磁体以同样速度快速插入,磁通量的变化量ΔΦ相同吗?指针偏转角度相同吗?(3)产生感应电流的大小与什么有关?提示　(1)磁通量的变化量相同,但磁通量变化的快慢不同,快速插入比缓慢插入时指针偏转角度大。(2)用两根磁体快速插入时磁通量的变化量较大,磁通量的变化率也较大,指针偏转角度较大。(3)产生感应电流的大小与磁通量的变化率有关。1.感应电动势(1)在电磁感应现象中产生的电动势叫作____________,产生感应电动势的那部分导体相当于______。(2)电路中有感应电流,就一定有电动势;如果电路没有闭合,这时虽然没有感应电流,________ 依然存在。感应电动势电源电动势 变化率韦伯伏特  【思考判断】 (1)线圈中磁通量越大,线圈中产生的感应电动势一定越大。( )(2)线圈中磁通量的变化量ΔΦ越小,线圈中产生的感应电动势一定越小。( )(3)线圈中磁通量变化得越快,线圈中产生的感应电动势一定越大。( )√××C角度1　感应电动势的理解例1 下列关于电磁感应的说法正确的是(　　)A.在电磁感应现象中,有感应电动势,就一定有感应电流B.穿过某回路的磁通量的变化量越大,产生的感应电动势就越大C.闭合回路置于磁场中,当磁感应强度为零时,感应电动势可能很大D.感应电动势的大小跟穿过闭合回路的磁通量的变化量成正比解析　在电磁感应现象中,有感应电动势,不一定有感应电流,只有当电路闭合时才有感应电流,选项A错误;穿过某回路的磁通量的变化率越大,产生的感应电动势就越大,选项B错误;闭合回路置于磁场中,当磁感应强度为零时,磁通量的变化率可能很大,则感应电动势可能很大,选项C正确;感应电动势的大小跟穿过闭合回路的磁通量的变化率成正比,选项D错误。角度2　感应电动势大小的计算例2 如图甲所示,有一个圆形线圈,匝数n=1 000匝,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于线圈平面向里的匀强磁场中,磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示,求:(1)前4 s内的感应电动势的大小以及通过电阻的电流方向;解析　前4 s内磁通量的变化量ΔΦ=Φ2-Φ1=S(B2-B1)=200×10-4×(0.4-0.2)Wb=4×10-3 Wb 答案　1 V　自下而上　(2)前5 s内的平均感应电动势。 B 知识点二　导线切割磁感线时的感应电动势　　　如图所示,把矩形线框CDMN放在磁感应强度为B的匀强磁场中,线框平面跟磁感线垂直。试计算导体棒MN切割磁感线时的感应电动势。 1.动生电动势由于导体______而产生的电动势叫动生电动势。切割磁感线的导体相当于一个______。运动电源2.感应电动势的大小(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θ时,如图乙所示,E=___________。 BlvBlvsin θ3.导体棒切割磁感线产生感应电流,导体棒所受安培力的方向与导体棒运动方向______,导体棒克服________做功,把其他形式的能转化为电能。4.公式E=Blv中l指有效切割长度,如图所示。相反安培力 【思考】如图,导体棒CD在匀强磁场中向右匀速运动。自由电荷会随着导体棒运动,并因此受到洛伦兹力。(1)导体棒中自由电荷相对于纸面的运动大致沿什么方向?(为了方便,可以认为导体棒中的自由电荷是正电荷。)(2)导体棒一直运动下去,自由电荷是否总会沿着导体棒运动?为什么?导体棒哪端的电势比较高?提示　(1)导体棒中自由电荷(正电荷)随导体棒向右运动,由左手定则可判断正电荷受到沿棒向上的洛伦兹力作用。因此,正电荷一边向上运动,一边随导体棒向右匀速运动,所以正电荷相对于纸面的运动是斜向右上方的。(2)不会。当导体棒中的自由电荷受到洛伦兹力与静电力平衡时不再定向移动,因为正电荷会聚集在C端,所以C端电势高。A例3 (2024·甘肃卷,4)如图,相距为d的固定平行光滑金属导轨与阻值为R的电阻相连,处在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中。长度为L的导体棒ab沿导轨向右做匀速直线运动,速度大小为v,不计导体棒及导轨电阻,则导体棒ab所受的安培力为(　　)  训练2 (2025·湖北荆州高二期末)如图所示,abcd为水平固定放置的“ ”形金属导轨,导轨的间距为l,导轨的左端接上阻值为R的定值电阻,匀强磁场方向竖直向下,金属杆MN倾斜放置在导轨上,现让金属杆在外力的作用下以速度v在导轨上匀速滑行,回路中的电流为I,MN与导轨的夹角始终为θ,速度v始终与MN垂直,导轨与金属杆足够长,滑行的过程中两者始终接触良好,导轨、金属杆以及导线的电阻均忽略不计,下列说法正确的是(　　) B 知识点三　导体棒转动切割磁感线时的感应电动势　　　如图所示,长为l的金属棒ab,绕b端在垂直于匀强磁场的平面内以角速度ω匀速转动,磁感应强度大小为B,试推导ab棒所产生的感应电动势大小。  例4 (多选)法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。铜圆盘安装在竖直的铜轴上,两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触。圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中,半径为L。若从上向下看,圆盘以角速度ω顺时针转动,下列说法正确的有(　　) BC 总结提升　导体棒转动切割磁感线时转轴位置问题  C 总结提升　法拉第电磁感应定律的三个表达式的比较课后巩固训练2BC题组一　电磁感应定律1.(多选)(2025·江西萍乡高二月考)下列关于电磁感应现象的说法,正确的是(　　)A.闭合电路内只要有磁通量穿过,就有感应电流产生B.当导体切割磁感线时,一定产生感应电动势C.线框不闭合时,穿过线框的磁通量发生变化,线框中会有感应电动势产生D.穿过闭合电路的磁通量发生变化,电路中不一定有感应电流产生基础对点练解析　闭合电路内有磁通量穿过,若磁通量不变化,则没有感应电流产生。穿过闭合电路的磁通量发生变化,电路中一定有感应电流产生,故A、D错误;根据电磁感应现象可知,只要导体切割磁感线,就能产生感应电动势,不需要闭合回路,故B正确;穿过线框的磁通量发生变化,线框中就有感应电动势产生,与线框是否闭合无关,故C正确。D   B3.(2023·湖北卷,5)近场通信(NFC)器件应用电磁感应原理进行通讯,其天线类似一个压平的线圈,线圈尺寸从内到外逐渐变大。如图所示,一正方形NFC线圈共3匝,其边长分别为1.0 cm、1.2 cm和1.4 cm,图中线圈外线接入内部芯片时与内部线圈绝缘。若匀强磁场垂直通过此线圈,磁感应强度变化率为103 T/s,则线圈产生的感应电动势最接近(　　)A.0.30 VB.0.44 VC.0.59 VD.4.3 V C4.(2025·河北邢台高二月考)如图甲所示,横截面积S=50 cm2的线圈的匝数n=100匝,线圈总电阻r=5 Ω,沿线圈轴向有匀强磁场,设图示的磁场方向为正方向,磁场的磁感应强度随时间按如图乙所示的规律变化,则在0~2.0 s内(　　)A.磁通量的变化量为0.4 WbB.磁通量的变化率为0.2 Wb/sC.a点的电势比b点的电势高0.2 VD.在a、b间接一个理想电流表时,电流表的示数为0.4 A D题组二　导线切割磁感线时的感应电动势5.如图所示,机身长为L,机翼两端点C、D间的距离为d,现该战斗机在我国近海海域上空以速度v沿水平方向直线飞行,已知战斗机所在空间地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下、大小为B,C、D两点间的电压大小为U。则(　　)A.U=BLv,C点电势高于D点电势B.U=BLv,D点电势高于C点电势C.U=Bdv,C点电势高于D点电势D.U=Bdv,D点电势高于C点电势解析　战斗机在我国近海海域上空以速度v沿水平方向直线飞行,战斗机所在空间地磁场磁感应强度的竖直分量为B,切割磁感线的长度为d,所以U=Bdv;根据右手定则可知D点的电势高于C点的电势,选项D正确,A、B、C错误。B    CD7.(多选)如图所示,一导线折成边长为a的正三角形闭合回路,虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场,方向垂直于回路所在的平面向里,回路以速度v向右匀速进入磁场,边长CD始终与MN垂直,从D点到达边界开始到C点进入磁场为止,下列结论正确的是(　　)  C题组三　导体棒转动切割磁感线时的感应电动势8.如图所示,导体棒AB的长为2R,绕O点以角速度ω沿逆时针方向匀速转动,OB长为R,且O、B、A三点在一条直线上,有一磁感应强度为B的匀强磁场充满转动平面且与转动平面垂直(未画出),那么AB两端的电势差大小为(　　)A.2BωR2B.3BωR2C.4BωR2D.5BωR2 C A.φO>φa>φb>φcB.φO