高考物理 核心要点突破系列 第16章第二节《法拉第电磁感应定律——感应电动势的大小》课件 新人教版选修32.ppt

第二节法拉第电磁感应定律 感应电动势的大小 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练 第二节 课前自主学案 目标概览 目标概览 学习目标 1 知道感应电动势的概念 反电动势的概念 了解反电动势的作用 2 知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量及其与磁通量的变化量的区别 3 理解法拉第电磁感应定律的内容和数学表达式 能用它来解答有关问题 4 知道公式e blvsin 的推导 理解并会用它解答有关问题 课前自主学案 一 感应电动势1 在电磁感应现象中产生的电动势叫做 产生感应电动势的那部分导体相当于 2 在电磁感应现象中 既然闭合电路中有 那么这个电路就一定有 电路断开时 虽然没有感应电流 但 依然存在 感应电动势 电源 磁通量的变化 感应电流 感应电动势 变化率 三 导线切割磁感线时的感应电动势1 导线垂直切割磁感线时 e 此式常用来计算瞬时感应电动势的大小 blv 2 导线不垂直切割磁感线时 即v与b有一夹角 如图16 2 1所示 此时可将导线的速度v向垂直于磁感线和平行于磁感线两个方向分解 则分速度v2 不使导线切割磁感线 使导线切割磁感线的是分速度v1 从而使导线产生的感应电动势为e vcos vsin blv1 blvsin 图16 2 1 四 反电动势图16 2 2如图16 2 2所示 当电动机通以如图所示的电流时 电动机就会转动 转动方向如图所示 此时ab cd两边切割磁感线 必有 产生 这个感应电动势总要削弱电源电动势的作用 我们把这个电动势称为反电动势 它的作用是阻碍线圈的转动 如果线圈维持原来的转动 电源就要向电动机提供能量 此时 转化为其他形式的能 感应电动势 电能 核心要点突破 二 对公式e blvsin 如何理解 1 该公式可看成法拉第电磁感应定律的一个推论 通常用来求导线运动速度为v时的瞬时电动势 随着v的变化 e也相应变化 若v为平均速度 则e也为平均感应电动势 2 当b l v三个量的方向互相垂直时 90 感应电动势最大 当有任意两个量的方向互相平行时 0 感应电动势为零 3 式中的l应理解为导线切割磁感线时的有效长度 如果导线不和磁场垂直 l应是导线在磁场垂直方向投影的长度 如果切割磁感线的导线是弯曲的 如图16 2 3所示 则应取与b和v垂直的等效直线的长度 即ab的长度 图16 2 3 4 公式中的v应理解为导线和磁场间的相对速度 当导线不动而磁场运动时 也有电磁感应现象产生 图16 2 4 特别提醒 1 切割磁感线的导体中产生感应电动势 等效于电源 导体及电阻上不产生感应电动势 等效于外部电路 2 明确电路的连接情况 分清内外电路 明确电路的串 并联 课堂互动讲练 如图16 2 5的 a 图所示 一个500匝的线圈的两端跟r 99 的电阻相连接 置于竖直向下的匀强磁场中 线圈的横截面积为20cm2 电阻为1 磁场的磁感应强度随时间变化的图象如 b 图 求磁场变化过程中通过电阻r的电流为多大 图16 2 5 答案 0 1a 点评 1 求感应电动势时 先要分析清楚是求平均值还是求瞬时值 以便确定用哪个公式求解 2 产生感应电动势的那部分导体相当于电源 3 在利用全电路欧姆定律时 一定要注意产生感应电动势 相当于电源 的那部分电路是否具有电阻 内电阻 变式训练1图16 2 6单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动 转轴垂直于磁场 如线圈所围面积里的磁通量随时间变化的规律如图16 2 6所示 则线圈中 a 0时刻感应电动势最大b 0 05s时感应电动势为零c 0 05s时感应电动势最大d 0 0 05s这段时间内平均感应电动势为0 4v答案 abd 如图16 2 7所示 一水平放置的平行导体框架宽度l 0 50m 接有电阻r 0 20 磁感应强度b 0 40t的匀强磁场垂直导轨平面方向向下 图16 2 7 仅有一导体棒ab跨放在框架上 并能无摩擦地沿框架滑动 框架及导体ab电阻不计 当ab以v 4 0m s的速度向右匀速滑动时 试求 1 导体ab上的感应电动势的大小 2 要维持ab向右匀速运行 作用在ab上的水平力为多大 3 电阻r上产生的焦耳热功率为多大 f bil 0 40 4 0 0 50n 0 80n由于ab匀速运动 所以水平拉力 f f 0 80n 3 r上的焦耳热功率 p i2r 4 02 0 20w 3 2w 答案 1 0 80v 2 0 80n 3 3 2w 点评 在物理情景较简单的计算题中 解题的规范性上升到重要的位置 在解题过程的规范性上要注意研究对象 过程 依据 方程 结果 有时还需对结果进行讨论 变式训练2图16 2 8如图16 2 8所示 mn pq为两条平行的水平放置的金属导轨 左端接有定值电阻r 金属棒ab斜放在两导轨之间 与导轨接触良好 磁感应强度为b的匀强磁场垂直于导轨平面 设金属棒与两导轨接触点之间的距离为l 如图16 2 9所示 闭合开关s 将条形磁铁插入闭合线圈 第一次用0 2s 第二次用0 4s 并且两次的起始和终了位置相同 则 图16 2 9 a 第一次磁通量变化较大b 第一次g的最大偏角较大c 第一次经过g的总电荷量较多d 若断开s g均不偏转 故均无感应电动势 自主解答 由于两次条形磁铁插入线圈的起始和终了位置相同 因此磁通量的变化 2 1相同 故a错 答案 b 点评 电磁感应中电荷量的计算仍利用公式q it 但式中的电流i一定是平均值 变式训练3物理实验中 常用一种叫 冲击电流计 的仪器测定通过电路的电荷量 探测线圈和冲击电流计串联后 可