202X届高中物理第四章电磁感应4.4法拉第电磁感应定律课件新人教版选修3_2

1、4法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律读一读思一思辨一辨议一议一、电磁感应定律阅读教材第15页第13自然段和“电磁感应定律”部分,知道什么是感应电动势,理解影响感应电动势大小的因素,知道法拉第电磁感应定律的内容和表达式。1.什么是感应电动势?产生感应电动势的那部分导体相当于闭合电路中的内电路还是外电路?答案:在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。产生感应电动势的那部分导体相当于内电路,即电源。2.如何判断感应电动势的方向?答案:产生感应电动势的那部分导体中感应电流的方向就是感应电动势的方向。可用楞次定律和右手定则判断。读一读思一思辨一辨议一议3.电路没有闭合时,磁通量发生变化时,也会产生感

2、应电动势吗?答案:电路不闭合时虽然没有感应电流,但电动势依然存在。4.写出法拉第电磁感应定律的内容,并写出表达式。答案: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。表达式为读一读思一思辨一辨议一议二、导线切割磁感线时的感应电动势阅读教材第1516页“导线切割磁感线时的感应电动势”部分,知道导体做切割磁感线运动时的感应电动势的计算公式,初步理解式中各物理量的意义。1.如图甲所示,导体棒垂直于磁场运动,B、l、v两两垂直时,导体棒感应电动势E=BLv。2.如图乙所示,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,导体棒感应电动势E=BLvsin 。 读一读思一思辨一辨

3、议一议 三、反电动势阅读教材第1617页“反电动势”部分,知道什么是反电动势,从能量转化的角度理解电动机中反电动势的作用。读一读思一思辨一辨议一议1.如图所示为直流电动机原理图,线圈中哪两个边在切割磁感线?若AB边正在向上、CD边正在向下运动,产生的感应电动势方向向哪?这个电动势是加强了电源产生的电流,还是削弱了电源的电流,是有利于线圈转动还是阻碍线圈的转动?答案:AB边和CD边切割磁感线。AB边产生的感应电动势由B指向A,CD边产生的感应电动势由D指向C。这两个电动势与外接电源的电动势方向相反,有削弱电流的作用,它阻碍了线圈的转动。读一读思一思辨一辨议一议2.什么是反电动势?它的作用是怎样的

4、?答案:电动机转动时产生的感应电动势削弱了电源电动势的作用,这个电动势称为反电动势。反电动势的方向与电源的电动势方向相反,它阻碍线圈的转动。3.如果电动机工作中由于机械阻力过大而停止转动时,电动机线圈很容易被烧毁。为什么?答案:因为这时电动机停止转动,没有了反电动势,电阻很小的线圈直接连接在电源的两端,电流会很大,容易烧毁电动机线圈。读一读思一思辨一辨议一议1.思考辨析。(1)在电磁感应现象中,有感应电动势,就一定有感应电流。 ()解析:不管电路是否闭合,只要穿过电路的磁通量发生变化,电路中就会产生感应电动势;有感应电动势不一定存在感应电流(要看电路是否闭合),有感应电流一定存在感应电动势。答

5、案:(2)穿过某电路的磁通量变化量越大,产生的感应电动势就越大。 ()解析:感应电动势的大小取决于磁通量的变化率,而与、的大小没有必然的联系。答案:读一读思一思辨一辨议一议(3)闭合电路置于磁场中,当磁感应强度很大时,感应电动势可能为零;当磁感应强度为零时,感应电动势可能很大。 ()解析:根据法拉第电磁感应定律,感应电动势的大小取决于磁通量的变化率而不是磁通量的大小,所以上述两种情况均有可能。答案:(4)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。 ()解析:根据法拉第电磁感应定律,电动势与磁通量的变化率成正比,所以磁通量变化越快,感应电动势越大。答案:读一读思一思辨一辨议一议2.探

6、究讨论。(1)导体棒运动速度越大,产生的感应电动势越大吗?答案:导体棒切割磁感线时,产生的感应电动势的大小与垂直磁感线的速度有关,而速度大,垂直磁感线方向的速度不一定大。所以,导体棒运动速度越大,产生的感应电动势不一定越大。(2)电动机工作时,通过电动机的电流I为什么要小于 ?(U为加在电动机两端的电压,R为电动机线圈的电阻)答案:由于电动机工作时,线圈转动切割磁感线而产生一个反电动势,使线圈两端的电压减小。所以,线圈中的电流I 。(3)如何从能量转化的角度理解反电动势的作用?答案:电动机在转动的过程中,电源电动势克服反电动势做功,消耗了电源的电能,转化为线圈的机械能。探究一探究二当堂检测问题

7、导引名师精讲典例剖析法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律如图所示,我们可以通过实验探究电磁感应现象中感应电流方向的决定因素和遵循的物理规律。 (1)在实验中,电流表指针偏转原因是什么?(2)电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系?(3)在图中,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?探究一探究二问题导引名师精讲典例剖析要点提示:(1)穿过闭合电路的变化产生E感产生I感。(2)由闭合电路欧姆定律知 ,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。(3)磁通量变化相同,但磁通量变化的快慢不同,即电流表指针偏转程度不同。当堂检测探究一探究二问题导引名师精

8、讲典例剖析当堂检测探究一探究二问题导引名师精讲典例剖析当堂检测探究一探究二问题导引名师精讲典例剖析当堂检测探究一探究二问题导引名师精讲典例剖析【例题1】 如图所示,半径为r的金属圆环,其电阻为R,绕通过某直径的轴OO以角速度匀速转动,匀强磁场的磁感应强度为B。从金属圆环的平面与磁场方向平行时开始计时,求金属圆环由图示位置分别转过30角和由30角转到330角的过程中,金属圆环中产生的感应电动势各是多大?当堂检测探究一探究二问题导引名师精讲典例剖析当堂检测探究一探究二问题导引名师精讲典例剖析变式训练变式训练1如图甲所示的螺线管,匝数n=1 500,横截面积S=20 cm2,方向向右穿过螺线管的匀强

9、磁场的磁感应强度按图乙所示规律变化,求: (1)2 s内穿过线圈的磁通量的变化量是多少?(2)磁通量的变化率多大?(3)线圈中感应电动势的大小为多少?当堂检测探究一探究二问题导引名师精讲典例剖析解析:(1)磁通量的变化量是由磁感应强度的变化引起的,则1=B1S,2=B2S,=2-1,所以=BS=(6-2)2010-4 Wb=810-3 Wb。答案:(1)810-3 Wb(2)410-3 Wb/s(3)6 V当堂检测探究一探究二问题导引名师精讲典例剖析当堂检测导线切割磁感线时的感应电动势导线切割磁感线时的感应电动势1.如图甲所示,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

10、l,ab以速度v匀速切割磁感线,求回路中产生的感应电动势。2.若将轨道一端抬高,如图乙所示,直导线ab仍与磁场垂直,但速度与磁感线方向有一个夹角(90),则此时直导线上产生的感应电动势表达式是什么?探究一探究二问题导引名师精讲典例剖析当堂检测要点提示:1.设在t时间内导体棒由原来的位置运动到a1b1,如图丙所示,这时线框面积的变化量为S=lvt穿过闭合电路磁通量的变化量为=BS=Blvt根据法拉第电磁感应定律得2.设在t时间内导体棒由原来的位置运动到a1b1,如图丁所示,这时线框面积的变化量为S=lvt穿过闭合电路磁通量的变化量为=BSsin =Blvtsin 根据法拉第电磁感应定律得探究一探

11、究二问题导引名师精讲典例剖析当堂检测对公式E=Blv和E=Blvsin 的理解(1)公式E=Blv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时的瞬时感应电动势,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)在公式E=Blvsin 中,当B、l、v三个量方向互相垂直时,=90,感应电动势最大,E=Blv;当有任意两个量的方向互相平行时,=0,感应电动势为零,E=0。(3)对l的理解:公式中的l应理解为导体切割磁感线时的有效长度,如图所示,导体切割磁感线的情况应取与B和v垂直的等效直线长度。探究一探究二问题导引名师精讲典例剖析当堂检测【例题2】 试写

12、出如图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,速度均为v,磁感应强度均为B,图(3)、(4)中导线垂直纸面)。答案:(1)E=0(2)E=Blv(3)E=0(4)E=Blvcos 探究一探究二问题导引名师精讲典例剖析当堂检测变式训练变式训练2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.乙和丁B.甲、乙、丁C.甲、乙、丙、丁 D.只有乙答案:B当堂检测探究一探究二12341.(法拉第电磁感应定律的理解)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,它由磁通量的变化率决定,故选D。答案:D探究一探究二1234当堂检测2.(多选)(法拉第电磁感应定律的理解)单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,转轴垂直于磁场,若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示,则0D过程中