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39页。PPT课件主要包含了Φ变化，产生E，产生I，磁通量的变化快慢，磁通量的变化率，法拉第电磁感应定律，l指有效切割长度，ACD，E＝0，转轴位置等内容，欢迎下载使用。
试从本质上比较甲、乙两电路的异同。
既然闭合电路中有感应电流，这个电路中就一定有电动势。
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）
1. 定义：我们把电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势。
产生感应电动势的那部分导体就相当于电源
使磁铁以不同的速度插入线圈和从线圈中抽出，观察电流表指针的偏转程度。
使导体棒以不同的速度切割磁感线，观察电流表指针偏转的幅度。
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？
磁通量变化越快，感应电动势越大。
（当电动势单位为V，磁通量单位为Wb，时间单位为s时，k=1）
2．法拉第电磁感应定律的三种变形表达式
(1)磁通量的变化仅由面积S变化引起时，ΔΦ＝BΔS，则
(2)磁通量的变化仅由磁感应强度B变化引起时，ΔΦ＝ΔBS，则
[典例](多选)单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量Φ随时间t变化的图像如图所示，图线为正弦曲线的一部分，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
[典例]如图甲所示，一个圆形线圈匝数n＝1 000匝、面积S＝2×10－2 m2、电阻r＝1 Ω。在线圈外接一阻值为R＝4 Ω的电阻。把线圈放入一个匀强磁场中，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)0～4 s内，回路中的感应电动势；(2)t＝5 s时，a、b两点哪点电势高？(3)t＝5 s时，电阻R两端的电压U。
[答案]　(1)1 V　(2)a点的电势高　(3)3.2 V
导线切割磁感线时的感应电动势
如图所示，闭合电路中的一部分导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度为B，两平行导轨的间距为l，导体ab以速度v匀速切割磁感线，其中B、l、v两两垂直。试计算导体棒ab切割磁感线时的感应电动势。
在Δt内穿过闭合电路磁通量的变化量：
ΔΦ＝BΔS＝BlvΔt
由法拉第电磁感应定律得：
由于导体运动而产生的电动势叫动生电动势
如果导体运动方向跟导体本身垂直，但跟磁感线方向有一夹角θ，如图所示，如何计算导体产生的感应电动势的大小？
（v是相对于磁场的速度）
如果导体的运动速度v与导体本身不垂直，如图所示，如何计算感应电动势的大小？
【例题】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（ ）A. 丙和丁　 B. 甲、乙、丁C. 甲、乙、丙、丁　　　 D. 只有乙
【解析】公式E＝Blv中的l应指导体的有效切割长度，甲、乙、丁中的有效切割长度均为l，电动势E＝Blv；而丙的有效切割长度为0，电动势为0，故选项B正确.
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。
[典例] (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( 　　)
[典例] 如图所示，边长为0.1 m的正方形线圈ABCD在大小为0.5 T的匀强磁场中以AD边为轴匀速转动。初始时刻线圈平面与磁感线平行，经过1 s线圈转了90°，求： (1)线圈在1 s时间内产生的感应电动势的平均值； (2)线圈在1 s末时的感应电动势大小。
4. 如图，矩形线圈在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动时，线圈中的感应电动势是否变化？为什么？设线圈的两个边长分别是l1和l2，转动时角速度是ω，磁场的磁感应强度为B。试证明：在图示位置时，线圈中的感应电动势为E＝BSω，式中S＝l1l2，为线圈面积。
当闭合回路中的导体切割磁感线运动时，电路中产生感应电动势，从而电路中有感应电流，在这种情况下，非静电力是怎么来的呢？它是如何将其它形式的能转化为电能的？
1. 导体棒向右运动时，自由电荷向哪运动？
导体棒CD在匀强磁场中运动。自由电荷会随着导体棒运动，并因此受到洛伦兹力。为了方便，可以认为导体棒中的自由电荷是正电荷。
电磁感应现象中的能量转化与守恒
导体中自由电荷(正电荷)具有水平方向的速度，由左手定则可判断受到沿棒向上的洛伦兹力作用，其合运动是斜向上的。
2.导体棒一直运动下去，自由电荷是否总会沿着导体棒一直运动下去?
自由电荷不会一直运动下去。 当电场力等于洛伦兹力时，自由电荷不再定向运动。
动生电动势：由于导体的运动而产生的感应电动势
3. 是什么力充当非静电力？
非静电力：与洛伦兹力有关
动生电动势所对应的非静电力是洛伦兹力的分力
洛伦兹力的沿杆分力F1：扮演了非静电力，其做了多少正功，就转化出了多少电能。
洛伦兹力的垂直杆分力F2：宏观表现为安培力，通过计算克服安培力做了多少功，也可知道产生了多少电能。
试从能量转化角度来推导感应电动势的大小
[训练1] 穿过闭合回路的磁通量随时间变化的图像分别如图所示，下列关于回路中产生的感应电动势的说法正确的是(　　)
A. 图①中回路产生的感应电动势恒定不变B. 图②中回路产生的感应电动势一直在增大C. 图③中回路在0～t1内产生的感应电动势小于在t1～t2内产生的感应电动势D. 图④中回路产生的感应电动势先变小后变大
2. 如图甲所示线圈的匝数n＝100匝，横截面积S＝50 cm2，线圈总电阻r＝10 Ω，沿轴向有匀强磁场，设图示磁场方向为正，磁场的磁感应强度随时间作如图乙所示变化，则在开始的0.1 s内(　　)
A．磁通量的变化量为0.25 WbB．磁通量的变化率为2.5×102 Wb/sC．a、b间电压为0D．在a、b间接一个理想电流表时，电流表的示数为0.25 A
E = Blv = 4.6×10-5×20.5×103×7.6×103 V = 7.2×103 V
答：可以当作话筒。我们对着纸盆说话，声音使纸盆振动，线圈随着纸盆振动，切割磁感线产生感应电流。