2018_2019学年高中物理第一章电磁感应2法拉第电磁感应定律课件教科版选修.pptx

2 法拉第电磁感应定律,第一章 电磁感应,学习目标,知识探究,典例精析,达标检测,1.理解和掌握法拉第电磁感应定律，并能够运用法拉第电磁感应定律定量计算感应电动势的大小. 2.能够运用EBLv或EBLvsin 计算导体切割磁感线时的感应电动势.,一、法拉第电磁感应定律,答案,观察演示实验，思考下列问题： (1)在实验中，电流表指针偏转原因是什么？,答案 穿过闭合电路的变化产生E感产生I感.,知识探究,导学探究,图1,答案,(2)电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系？,答案 由闭合电路欧姆定律知I E Rr ，当电路的总电阻一定时，E感越大，I感越大，指针偏转程度越大.,图1,答案,(3)在图1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？,答案 快插入时电流表指针的偏转程度比慢插入时的偏转程度大；说明快插入时产生的感应电流大即感应电动势大，慢插入时产生的感应电流小即感应电动势小.,图1,电磁感应定律的内容及表达式. (1)内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这个电路的磁通量的成正比. (2)表达式：En t ，其中n是.,知识梳理,变化率,线圈的匝数,答案,下列几种说法中正确的是 ( ) A.线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大 B.线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大 C.线圈放在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大 D.线圈中磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势一定越大,即学即用,D,解析 感应电动势的大小和磁通量的大小、磁通量变化量的大小以及磁场的强弱均无关系，它由磁通量的变化率决定，故选D.,解析答案,二、导线切割磁感线产生的感应电动势,如图2所示，闭合电路一部分导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度为B，ab的长度为L，ab以速度v匀速切割磁感线，利用法拉第电磁感应定律求回路中产生的感应电动势.,导学探究,图2,答案 设在t时间内导体棒由原来的位置运动到a1b1，如图所示，这时线框面积的变化量为SLvt,穿过闭合电路磁通量的变化量为BSBLvt 根据法拉第电磁感应定律得E t BLv.,导线切割磁感线时产生的感应电动势的大小 (1)导体棒垂直于磁场运动，B、L、v两两垂直时，如图3所示，E .,知识梳理,BLv,答案,图3,(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时，如图4所示，E .,BLvsin ,答案,图4,试写出如图5所示的各种情况下导线中产生的感应电动势的表达式(导线长均为L，速度为v，磁感应强度均为B，图(3)、(4)中导线垂直纸面).,答案,即学即用,答案 (1)E0 (2)EBLv (3)E0 (4)EBLvcos ,图5,返回,例1 关于感应电动势的大小，下列说法中正确的是 ( ) A.穿过线圈的磁通量最大时，所产生的感应电动势就一定最大 B.穿过线圈的磁通量的变化量增大时，所产生的感应电动势也增大 C.穿过线圈的磁通量等于0时，所产生的感应电动势就一定为0 D.穿过线圈的磁通量的变化率 t 越大，所产生的感应电动势就越大,一、法拉第电磁感应定律的理解,典例精析,归纳总结,解析答案,解析 根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势的大小与磁通量的变化率 t 成正比，与磁通量及磁通量的变化量没有必然联系.当磁通量很大时，感应电动势可能很小，甚至为0.当磁通量等于0时，其变化率可能很大，产生的感应电动势也会很大，而增大时， t 可能减小.如图所示，t1时刻，最大，但E0；0t1时间内增大， 但 t 减小，E减小；t2时刻,0,但 t 最大，E最大. 答案 D,归纳总结,归纳总结,感应电动势的大小由穿过电路的磁通量的变化率 t 和线圈的匝数共同决定，而与磁通量、磁通量的变化量的大小没有必然联系. (1)很大时， t 可能很大，也可能很小； (2)0时， t 可能不为0. (3)很大时， t 可能很大，也可能很小.,例2 如图6甲所示，平行导轨MN、PQ水平放置，电阻不计，两导轨间距d10 cm，导体棒ab、cd放在导轨上，并与导轨垂直.每根棒在导轨间的部分，电阻均为R1.0 .用长为L20 cm的绝缘丝线将两棒系住.整个装置处在匀强磁场中，t0的时刻，磁场方向竖直向下，丝线刚好处于未被拉伸的自然状态.此后，磁感应强度B随时间t的变化如图乙所示.不计感应电流磁场的影响，整个过程丝线未被拉断.求：02.0 s的时间内，电路中感应电流的大小.,二、En t 的应用,图6,归纳总结,解析答案,解析 在02.0 s的时间内， 由题图乙可知 B t 0.1 T/s 由法拉第电磁感应定律有En t n B t S2.0103 V 则I E 2R 1.0103 A 答案 1.0103 A,归纳总结,归纳总结,1.En t 一般用来求t时间内感应电动势的平均值.其中n为线圈匝数，取绝对值. 2.磁通量的变化率 t 是t图像上某点切线的斜率.常见感应电动势的计算式有： (1)线圈面积S不变，磁感应强度B均匀变化：En B t S.( B t 为Bt图像上某点切线的斜率) (2)磁感应强度B不变，线圈面积S均匀变化：EnB S t .,针对训练1 一个200匝、面积为20 cm2的线圈，放在磁场中，磁场的方向与线圈平面成30角，若磁感应强度在0.05 s内由0.1 T增加到0.5 T，在此过程中穿过线圈的磁通量的变化量是 Wb；磁通量的平均变化率是 Wb/s；线圈中的感应电动势的大小是 V.,解析答案,解析 磁通量的变化量为BSsin (0.50.1)201040.5 Wb4104 Wb 磁通量的平均变化率为,根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小为： En t 2008103 V1.6 V.,4104,8103,1.6,例3 如图7所示的情况中，金属导体中产生的感应电动势为BLv的是 ( ),三、EBLv的应用,归纳总结,答案,图7,A.乙和丁 B.甲、乙、丁 C.甲、乙、丙、丁 D.只有乙,B,返回,归纳总结,导线切割磁感线产生的感应电动势EBLv，公式中L指有效切割长度，即导体在与v垂直的方向上的投影长度.,图8,归纳总结,归纳总结,(1)图8甲中的有效切割长度为：,(1)图乙中的有效切割长度为： 沿v1方向运动时，L2R； 沿v2方向运动时，LR. (3)图丙中的有效切割长度为： 沿v1方向运动时，L 2 R； 沿v2的方向运动时，LR.,返回,1.如图9所示，空间有一匀强磁场，一直金属棒与磁感应强度方向垂直，当它以速度v沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时，棒两端的感应电动势大小为，将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折线，置于与磁感应强度相垂直的平面内，当它沿两段折线夹角平分线的方向以速度v运动时，棒两端的感应电动势大小为.则 等于( ),达标检测,1,2,3,4,解析答案,图9,答案 B,1,2,3,4,解析答案,2.(多选)单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场，若线圈所围面积的磁通量随时间变化的规律如图10所示，则OD过程中( ),1,2,3,4,图10,A.线圈中O时刻感应电动势最大 B.线圈中D时刻感应电动势为零 C.线圈中D时刻感应电动势最大 D.线圈中O至D时间内的平均感应电动势为0.4 V,解析 法拉第电磁感应定律En t ， 其中 t 即为t图像对应时刻切线的斜率， 该时刻对应的斜率越大感应电动势越大， 所以A、B正确，C错误； 线圈中O至D时间内的平均感应电动势En t 1 21030 0.005 V0.4 V.所以D正确. 答案 ABD,1,2,3,4,解析 金属棒做平抛运动，水平速度不变，且水平速度即为金属棒垂直切割磁感线的速度，故感应电动势保持不变.,3.如图11所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一个水平放置的金属棒ab以水平初速度v0抛出，设运动的整个过程中不计空气阻力，则金属棒在运动过程中产生的感应电动势大小将( ),1,2,3,4,图11,C,解析答案,A.越来越大 B.越来越小 C.保持不变 D.无法确定,4.如图12所示，设匀强磁场的磁感应强度B为0.1 T， 切割磁感线的导线的