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优秀ppt课件

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1. 准确理解电磁感应现象的定义，知道产生电磁感应现象的条件。2. 掌握磁通量的概念、公式、单位（韦伯Wb），会判断磁通量的有无、大小、增减，理解磁通量变化的3种情况3. 熟记并能准确表述 楞次定律 和 右手定则 的内容，明确二者的适用场景：楞次定律适用于所有电磁感应情况，右手定则仅适用于导体切割磁感线的单一情况。4. 理解感应电流的产生条件：闭合回路的磁通量发生变化；5、知道感应电动势的产生不需要闭合回路，只要磁通量变化、导体切割磁感线即可产生。
楞次定律的应用能力核心 1. 会用楞次定律四步走判断感应电流的方向：①定原磁场方向 ②定磁通量增减 ③定感应磁场方向（增反减同） ④安培定则定感应电流方向。2. 深刻理解楞次定律的本质：阻碍相对变化（阻碍磁通量变化、阻碍导体相对运动、阻碍原电流的变化），能灵活用“来拒去留、增缩减扩、增反减同
重点：1、理解电磁感应现象的产生条件，包括导体，磁场和相对运动的存在。2、掌握法拉第电磁感应定律的核心内容，即感应电动势与磁通量变化率的关系。3、能够根据法拉第电磁感应定律计算感应电动势的大小。难点：1、正确判断感应电流的方向，运用次定律和右手定则进行判断。2、分析复杂电路中的电磁感应问题，3、将电磁感应现象与实际应用相结合，如发电机，变压器等设备的工作原理。
1.磁通量(1)公式：Φ＝ ，S为垂直磁场方向的 ，磁通量为______(填“标量”或“矢量”)。(2)物理意义：磁通量的大小可形象表示穿过某一面积的 条数的多少。(3)磁通量变化：ΔΦ＝Φ2－Φ1。
电磁感应现象的理解和判断
2.电磁感应现象(1)当穿过闭合导体回路的 发生变化时，闭合导体回路中有感应电流产生，这种利用磁场产生电流的现象叫作电磁感应。(2)感应电流产生的条件穿过 导体回路的 。(3)电磁感应现象产生 ，如果电路闭合，则有感应电流。如果电路不闭合，则只有 而无感应电流。
1.楞次定律(1)内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要_____引起感应电流的 的变化。(2)适用范围：一切电磁感应现象。2.楞次定律中“阻碍”的含义：
3.右手定则(1)内容：如图，伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让 从掌心进入，并使拇指指向 的方向，这时四指所指的方向就是 的方向。(2)适用情况：导线 产生感应电流。
“三个定则”、“一个定律”的比较
1.感应电动势(1)感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势。(2)产生条件：穿过电路的 发生改变，与电路是否闭合无关。2.法拉第电磁感应定律(1)内容：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的__________ 成正比。
法拉第电磁感应定律的理解及应用
1.导体平动切割磁感线产生感应电动势的算式E＝Blv的理解
导体两端点连线在垂直于
1.概念：当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场在线圈本身激发出 ，这种现象称为自感，由于自感而产生的感应电动势叫作自感电动势。2.表达式：E＝______。3.自感系数L的影响因素：与线圈的 、形状、 以及是否有铁芯有关。
4.通电自感和断电自感的比较
1.涡流现象(1)涡流：块状金属放在 磁场中，或者让它在非均匀磁场中运动时，金属块内产生的漩涡状感应电流。(2)产生原因：金属块内 变化→感应电动势→感应电流。2.电磁阻尼当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力总是 导体的运动。
涡流　电磁阻尼和电磁驱动
3.电磁驱动如果磁场相对于导体转动，在导体中会产生 使导体受到安培力而运动起来。
1.实验思路如图所示，通过将条形磁体插入或拔出线圈来改变穿过螺线管的磁通量，根据电流表指针的偏转方向判断感应电流的方向。2.实验器材电流表、条形磁体、螺线管、电池、开关、导线、滑动变阻器等。
实验：探究影响感应电流方向的因素
3.实验现象 4.实验结论当穿过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场的方向 ；当穿过线圈的磁通量减小时，感应电流的磁场与原磁场的方向 。
分析电磁感应中电路问题的基本思路
题型一: 电磁感应中的电路问题分析
对电源的理解(1)在电磁感应现象中，产生感应电动势的那部分导体就是电源，如：切割磁感线的导体棒，内有磁通量变化的线圈等。这种电源将其他形式的能转化为电能。(2)判断感应电流和感应电动势的方向，都是利用相当于电源的部分根据右手定则或楞次定律判定的。实际问题中应注意外电路电流由高电势流向低电势，而内电路则相反。
1、内电路和外电路(1)切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的线圈都相当于电源。(2)该部分导体的电阻或线圈的电阻相当于电源的内阻，其余部分是外电路。2、电路问题分类(1)确定等效电源的正负极，感应电流的方向，电势高低，电容器极板带电性质等问题。(2)根据电路规律求解电路中的总电阻，路端电压，电功率等问题。(3)根据电磁感应的平均感应电动势求解电路中通过的电荷量
3、电路问题的分析方法(1)明确哪一部分导体或电路产生感应电动势，该导体或电路就是电源，其他部分是外电路。(2)用法拉第电磁感应定律及推导公式计算感应电动势大小。(3)将发生电磁感应现象的导体看作电源，与电路整合，作出等效电路。(4)运用闭合电路欧姆定律，部分电路欧姆定律，串，并联电路的性质及电压，电功率分配等公式进行求解。
具体问题分类(1)确定等效电源的正负极，感应电流的方向，电势高低，电容器极板带电性质等问题。(2)根据电路规律求解电路中的总电阻，路端电压，电功率等问题。(3)根据电磁感应的平均感应电动势求解电路中通过的电荷量：
结论：①感应电荷量q仅由线圈匝数n、回路电阻R、磁通量的变化量ΔΦ决定，与时 间△t无关；②计算感应电荷量q时，I感、E感均为平均值；
【例2】如图所示,用粗细相同的铜丝做成边长分别为d和2d的单匝闭合线框a和b,以相同的速度将线框从磁感应强度为B的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外。若此过程中流过两线框的电荷量分别为Qa、Qb,则Qa∶Qb为 (　　)A.1∶4　　　　　　　　B.1∶2C.1∶1D.不能确定
【例5】（多选）如图所示，一个匝数为100匝的圆形线圈，面积为0.4m2，电阻r=1Ω。在线圈中存在面积为0.2m2的、垂直线圈平面向外的匀强磁场区域，磁感应强度B=0.3+0.15t。将线圈两端a、b与一个阻值R=2Ω的电阻相连接，b端接地。则下列说法正确的（ ）A、通过电阻R的电流大小为1A，方向向上B、电阻R两端的电压随时间均匀增大C、线圈电阻r消耗的功率为1WD、a端的电势为-2V
图像类型(1)随时间t变化的图像，如B-t图像，∅-t图像，E-t图像和I-t图像。(2)随位移x变化的图像，如E-x图像和I-x图像。解题关键(1)弄清初始条件，正，负方向的对应变化范围，所研究物理量的函数表达式，进出磁场的拐点等。(2)应做到"三看""三明确":1、看轴——看清变量；2、看线——看图线的形状；3、看点——看特殊点和拐点；4、明确图像斜率的物理意义；5、明确截距的物理意义；6、明确"+""一"的含义。
题型二: 电磁感应中的图像问题
一般解题步骤(1)明确图像的种类，即是B-t图像，还是∅-t图像，E-t图像、I-t图像等。(2)分析电磁感应的具体过程。(3)用右手定则或楞次定律确定方向，对应关系。(4)结合法拉第电磁感应定律，欧姆定律，牛顿运动定律等写出函数关系式。(5)根据函数关系式进行数学分析，如分析斜率的变化，截距等。(6)画出图像或判断图像。
【例1】（多选）如图1所示，在沿竖直方向分布均匀的磁场中水平放置一个金属圆环，圆环所围面积为0.1m2，圆环电阻为0.2Ω。在第1s内感应电流I沿顺时针方向，磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图2所示（其中在4～5 s时间段呈直线）。则（ ）A、在0～5s时间段，感应电流先减小再增大B、在0～2s时间段感应电流沿顺时针方向， 在2～5s时间段感应电流沿逆时针方向C、在0～5s时间段，线圈最大发热功率为5.0×10-4WD、在0～2s时间段，通过圆环横截面的电荷量为5.0×10-1C
【例2】（多选）如图所示，水平地面上固定着光滑平行导轨，导轨与电阻R连接，放在竖直向上的匀强磁场中，杆的初速度为v0, 不计导轨及杆的电阻，则下列关于杆的速度、加速度以及流过导体杆的电流、导体杆受到安培力与时间的关系图像正确的是( )
【例3】(多选)如图所示,MN和PQ是两根互相平行、竖直放置的光滑金属导轨,已知导轨足够长,且电阻不计。ab是一根与导轨垂直而且始终与导轨接触良好的金属杆。开始时,将开关S断开,让杆ab由静止开始自由下落,一段时间后,再将S闭合,若从S闭合开始计时,则金属杆ab的速度v随时间t变化的图像可能是(　 　)
【例4】（多选）无线充电原理图如图甲所示，M为匝数n=50、电阻r=1.0Ω的线圈，N为送电线圈。当送电线圈N接交变电流，并将c、d两端短接后，在M线圈内产生了与线圈平面垂直的磁场，其磁通量Ф随时间t变化的规律如图乙所示。关于通过M线圈的电荷量，下列判断正确的是（ ）A、在0～t1内，为1×10-2CB、在0～t1内，为2×10-2CC、在t1～t2内，为2×10-2CD、在t1～t2内，为0
【例5】(多选)如图甲所示，金属圆环和金属线框相互靠近且固定在水平面上，金属棒AB放在金属框上，圆环a、b端接如图乙所示的余弦交变电流，金属棒AB始终保持静止。以图甲中电流方向为正方向，则下列说法正确的是（ ）A.0~t1内，金属棒中的感应电流方向为B→AB.t1~t2内，金属棒受到水平向右的静摩擦力C.t2时刻，金属棒受到的安培力最大D.t2~t3内，金属棒中的感应电流先减小后增大
【例6】(多选)如图甲所示，正方形线圈abcd内有垂直于线圈的匀强磁场，已知线圈匝数n＝10，边长ab＝1 m，线圈总电阻r＝1 Ω，线圈内磁感应强度随时间的变化情况如图乙所示。设图甲所示的磁场方向与感应电流方向为正方向，则下列有关线圈的感应电流i，焦耳热Q以及a、b两点间电压大小u，ab边的安培力F(取向下为正方向)随时间t的变化图像正确的是（ ）
【例7】 (多选)如图甲所示，一个矩形金属框ABCD通过细杆悬挂在竖直平面内，悬点P为AB边中点。金属框边AB水平，平行AB边的虚线EF下方存在磁感应强度随时间变化的匀强磁场，磁场范围足够大、方向垂直纸面(竖直平面)。若金属框的重量忽略不计，规定金属框所受安培力向上为正方向，t＝0时起，金属框所受安培力F随时间t的变化图像如图乙所示。取垂直纸面向外为磁感应强度的正方向，则t＝0时刻起磁感应强度B随时间t的变化图像可能正确的是（ ）
根据图像分析问题的三个关键点(1)弄清图像所揭示的物理规律或物理量间的函数关系。(2)挖掘图像中的隐含条件，明确有关图线所包围的面积，图线的斜率(或其绝对值)，截距所表示的物理意义。(3)借助有关的物理概念，公式，定理和定律做出分析判断。
电磁感应现象中的能量转化(1)因磁场变化而发生的电磁感应现象中，磁场能转化为电能，若电路是纯电阻电路，转化过来的电能将全部转化为电阻的内能。(2)与动生电动势有关的电磁感应现象中，通过克服安培力做功，把机械能或其他形式的能转化为电能。克服安培力做了多少功，就产生了多少电能。若电路是纯电阻电路，转化过来的电能也将全部转化为电阻的内能。
题型三: 电磁感应中的能量问题
求解电磁感应现象中能量问题的思路(1)确定感应电动势的大小和方向。(2)画出等效电路，求出回路中消耗的电能表达式。(3)分析导体机械能的变化，用能量守恒关系得到机械能的改变与回路中的电能的改变所满足的方程。
解决电磁感应综合问题的一般思路是"先电后力"(1)"源"的分析：分析电路中由电磁感应所产生的"电源"，求出电源参数E和r.(2)"路"的分析：分析电路结构，弄清串，并联关系，求出相关部分的电流大小，以便求解安培力。(3)"力"的分析：分析研究对象(通常是金属棒，导体，线圈等)的受力情况，尤其注意其所受的安培力。接着进行"运动状态"的分析，根据力和运动的关系，建立正确的运动模型。(4)"动量"和"能量"的分析：寻找电磁感应过程和研究对象的运动过程中，其能量转化和守恒的关系，并判断系统动量是否守恒。
【例1】如图所示,足够长的平行光滑U形导轨①倾斜放置,所在平面的倾角θ=37°,导轨间的距离l=1.0 m,下端连接R=1.6 Ω的电阻,导轨电阻不计,所在空间存在垂直于导轨平面向上的匀强磁场,磁感应强度B=1.0 T。质量m=0.5 kg、电阻r=0.4 Ω的金属棒ab垂直置于导轨上,现用沿导轨平面且垂直于金属棒、大小为F=5.0 N的恒力使金属棒ab从静止开始②沿导轨向上滑行,当金属棒滑行s=2.8 m③后速度保持不变④。已知sin 37° =0.6,cs 37°=0.8,g取10 m/s2。求: (1)金属棒匀速运动时的速度大小v;(2)金属棒从静止到刚开始匀速运动的过程中,电阻R上产生的热量QR。
【例4】(多选)如图所示，两条相同的半圆弧形光滑金属导轨固定在水平桌面上，其所在平面竖直且平行，导轨最高点到水平桌面的距离等于半径，最低点的连线OO'与导轨所在竖直面垂直。空间充满竖直向下的匀强磁场(图中未画出)，导轨左端由导线连接。现将具有一定质量和电阻的金属棒MN平行OO'放置在导轨图示位置，由静止释放。MN运动过程中始终平行于OO'且与两导轨接触良好，不考虑自感影响，下列说法正确的是( ABD )A.MN最终一定静止于OO'位置B.MN运动过程中安培力始终做负功C.从释放到第一次到达OO'位置过程中，MN的速率一直在增大D.从释放到第一次到达OO'位置过程中，MN中电流方向由M到N
　【例5】如图所示，间距为L的金属导轨竖直平行放置，空间有垂直于导轨所在平面向里、大小为B的匀强磁场，在导轨上端接一电容为C的电容器，一质量为m的金属棒与导轨始终保持良好接触，由静止开始释放，释放时距地面高度为h，(重力加速度为g，一切摩擦及电阻均不计)在金属棒下滑至地面的过程中，下列说法正确的是(　 　)
【例6】水平面上放置两个互相平行的足够长的金属导轨，间距为d，电阻不计，其左端连接一阻值为R的电阻．导轨处于方向竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B.质量为m、长度为d、阻值为R与导轨接触良好的导体棒MN以速度v0垂直导轨水平向右运动直到停下．不计一切摩擦，则下列说法正确的是(　 　)
【例7】如图所示，粗细均匀的正方形导线框abcd放在倾角为θ＝30°的绝缘光滑斜面上，通过轻质细线绕过光滑的轻质定滑轮与木块相连，细线和线框共面、与cd垂直且与斜面平行。距线框cd边为L0的矩形MNQP区域存在着垂直于斜面、大小相等、方向相反的两个匀强磁场，EF为两个磁场的分界线，ME＝EP＝NF＝FQ＝L2。现将木块由静止释放后，木块下降，线框沿斜面上滑，恰好匀速进入和匀速离开匀强磁场，cd边始终平行磁场边界MN。已知线框边长为L1(L1