高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册法拉第电磁感应定律教学ppt课件

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册法拉第电磁感应定律教学ppt课件，共28页。PPT课件主要包含了感应电动势，PART01，法拉第电磁感应定律，PART02，PART03，EBLv1等内容，欢迎下载使用。
目 录CONTENTS
导线切割磁感线时的感应电动势
【问题1】电路中要有电流，就需要一个电源，电源有两个重要参数，一个是内电阻，另一个是什么？
【问题2】电磁感应现象中，电路中产生了感应电流，感应电路中有没有电源？这个电源在哪里？
有电源，产生电磁感应的部分就是电源。
感应电源的电动势的方向是怎样的呢？
比如，感生现象中切割磁感线的导体，动生现象中变化磁场穿过的线圈。
在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势；
只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就产生感应电动势。
①有感应电流一定存在感应电动势；
②有感应电动势不一定存在感应电流。
产生电动势的线圈相当于电源
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。
产生感应电动势是电磁感应现象的本质。
感应电动势的有无，完全取决于穿过闭合电路中的磁通量是否发生变化，与电路的通断，电路的组成是无关的。
感应电动势的大小又是怎样的呢？它可能与哪些因素有关？
探究影响感应电动势大小的因素
实验装置如图所示，线圈的两端与电压表相连。将强磁体从长玻璃管上端由静止下落，穿过线圈。分别使线圈距离上管20cm,30cm,40cm和50cm,记录电压表的示数以及发生的现象。分别改变线圈的匝数、磁体的强度，重复上面的实验，得出定性的结论。
1、感应电流大小与相同时间内磁感应强度变化大小的关系
感应电流大小与磁铁个数成正比
2、感应电流大小与磁铁运动速度的关系
感应电流大小与磁铁运动速度成正比
3、感应电流大小与线圈匝数的关系
感应电流大小与线圈匝数成正比
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。
(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。
(1)公式中ΔΦ取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向另行判断。
用公式 求 E 的几种常见情况：
① B 不变, S 发生变化, ΔS ＝S2 - S1 ；
② S 不变, B 发生变化, ΔB ＝B2 -B1 ；
③ 如果B 、S 都变化呢？
如图所示闭合线框一部分导体 ab 长 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 E。
回路在时间Δt内增大的面积为：
穿过回路的磁通量的变化为
ΔS = L • vΔt
ΔΦ = B • ΔS
= B • L • vΔt
那要是B、L、v不垂直怎么计算呢？
如果将与 B 的方向夹角为 θ 速度按右图中所示分解在与磁场垂直和与磁场平行方向上，他们各自的产生电动势是多少？
①垂直于磁感线的速度分量：
只有垂直于磁感线的分量切割磁感线，于是产生感应电动势：
②平行于磁感线的速度分量：
理解 E = BLv 的"四性"：
若v//B，则 E = 0
若v//杆，则 E = 0
由等效电源的负极流向正极
L应为有效长度，取B与v垂直的等效直线长度。
B⊥L⊥v 时，E = BLv
B与v成 θ 时，E = BLvsinθ
通常用来求导体运动速度为v时的瞬时电动势，若v为平均速度，则E为平均电动势。
E = BLv中的速度v是相对于磁场的速度，若磁场也运动，应注意速度间的相对关系。
3.L为切割磁感线的有效长度
E = BL • vsinθ
E=Bv • Lsinθ
— —导线垂直于运动方向上的投影。
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 E。
设导体棒在 ∆t 时间内扫过面积 ∆S，则
导体棒转动切割磁感线产生的感应电动势为
整根导体棒的平均切割速度为
5.线圈绕垂直于磁场的轴转动，线圈匝数 n，求 E。
(1)线圈处于如图所示位置
(2)当线圈转过 θ 时，电动势
(3)线圈以图示情形运动时
线圈以此位置为初始位置，经过时间 t,转过角度 ωt 时：
E = E1 +E2
E' = nBSωcsωt
①适用于线圈绕垂直于磁场的轴的转动，与轴的位置无关。
②与线圈平面形状无关。
③线圈从平行于磁场的位置开始计时。
= nBLω(l1+l2)
感应电动势两个公式的区别与联系
回路中做切割磁感线运动的那部分导体
①求的是∆t时间内的E平均，E与某段时间或某个过程对应。
②当∆t→0时，E为E瞬。
①若v为瞬时速度，公式求的是E瞬。
②若v为平均速度，公式求的是E平均。
③当B、L、v三者均不变时，E瞬=E平均
只适用于导体切割磁感线运动的情况
①E = BLvsinθ可由 在一定条件下推导出来的
②整个回路的E感为零时，回路中某段导体的E感不一定为0
【例1】如图甲所示，一个圆形线圈匝数 n =1000 匝、面积S=2×10-2 m2、电阻r =1Ω。在线外接一阻值 R = 4Ω的电阻。把线圈放入一个勺强磁场中，磁场方向垂直线圈平面向里，磁场的磁感应强度B随时间变化规律如图乙所示。求(1)0~4s内，回路中的感应电动势;(2)t =5s时，a、b两点哪点电势高?(3)t =5s时，电阻R两端的电压U。
【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 = 0.20Ω，磁感应强度B = 0.40T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。当棒ac以v = 4.0m/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。
【例3】(动生电动势)[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。圆盘旋转时，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是A.若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定B.若从上向下看,圆盘顺时针转动,则电流沿a到b的方向流动C.若圆盘转动方向不变,角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化D.若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电流在R上的热功率也变为原来的2倍