高二物理选修3-2__感应电动势电磁感应定律_课件

1、1、产生感应电流的条件是什么？、产生感应电流的条件是什么？（1）电路为）电路为闭合电路闭合电路（2）穿过闭合回路的）穿过闭合回路的磁通量发生变化磁通量发生变化2、在电磁感应现象中既然有感应电流产生，那么、在电磁感应现象中既然有感应电流产生，那么一定存在电动势，此电动势叫做一定存在电动势，此电动势叫做感应电动势。感应电动势。提供提供电动势的部分相当于电源。电动势的部分相当于电源。3、在电磁感应现象中，磁通量的变化的方式有哪些？、在电磁感应现象中，磁通量的变化的方式有哪些？由于闭合回路中的由于闭合回路中的面积变化面积变化引起磁通量变化引起磁通量变化 = 2-1 = B S由于闭合回路中的由于闭合回

2、路中的磁感应强度变化磁感应强度变化引起磁通量变化引起磁通量变化 = 2-1 = B S复习回顾：复习回顾：1、在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？、在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？2、在电磁感应现象中，磁通量的变化的方式有哪些？、在电磁感应现象中，磁通量的变化的方式有哪些？ = 2 - 1 = B S = 2 - 1 = B S = 2 - 1 = B S闭合电路中的磁通量发生变化闭合电路中的磁通量发生变化电路中产生持续电流的条件是什么？电路中产生持续电流的条件是什么？（1 1）电路闭合）电路闭合（2 2）有电源）有电源 存在感应电流必然存在对应的电动势；存在感应电流必然存

3、在对应的电动势； 物理学中，我们把在电磁感应现象中，产生物理学中，我们把在电磁感应现象中，产生的电动势叫做的电动势叫做感应电动势感应电动势。等等 效效当开关断开后，电路中是否有电流呢？当开关断开后，电路中是否有电流呢？电源两端有电压吗？电源的电动势还存在吗？电源两端有电压吗？电源的电动势还存在吗？当导线断开后，电路中是否还有电流呢？当导线断开后，电路中是否还有电流呢？线圈内的感应电动势还存在吗？线圈内的感应电动势还存在吗？总结：总结：探究项目：探究项目：影响感应电动势大小的因素影响感应电动势大小的因素我们怎样能够我们怎样能够感知到感知到感应电动势的大小？感应电动势的大小？电流表偏转的角度电流表

4、偏转的角度探究项目：探究项目：影响感应电动势大小的因素影响感应电动势大小的因素 电流表指针的电流表指针的偏转角度偏转角度与感应电动势与感应电动势的大小有什么关系呢？的大小有什么关系呢？等等 效效探究项目：探究项目：影响感应电动势大小的因素影响感应电动势大小的因素 器器 材：材： 猜猜 想：想： 可能与什么因素有关可能与什么因素有关探究过程：探究过程：模拟实验一模拟实验一一根磁铁慢速插入一根磁铁慢速插入一根磁铁快速插入一根磁铁快速插入分析归纳：分析归纳：感应电动势大小不同感应电动势大小不同磁通量变化量磁通量变化量 相同相同都产生感应电流都产生感应电流 I磁铁插入的快慢不同磁铁插入的快慢不同T感应

5、电流感应电流 I 大小不同大小不同模拟模拟实验实验二二一根磁铁快速插入一根磁铁快速插入两根磁铁快速插入两根磁铁快速插入分析归纳：分析归纳：感应电动势大小不同感应电动势大小不同磁通量变化量磁通量变化量 不不同同都产生感应电流都产生感应电流 I磁铁的快慢相同磁铁的快慢相同感应电流感应电流 I 大小不同大小不同定性结论：定性结论：感应电动势大小与磁通量变化的快慢有关感应电动势大小与磁通量变化的快慢有关感应电动势大小与感应电动势大小与磁通量变化的快慢磁通量变化的快慢有关有关磁通量变化率磁通量变化率法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律1 1、内容：、内容：2 2、公式：、公式：t（单位为（单位为 伏、韦

6、伯、秒伏、韦伯、秒 则则 k=1k=1）注意：注意：公式中公式中取绝对值取绝对值，不涉及正负，感，不涉及正负，感应电流的方向另行判断。应电流的方向另行判断。当闭合电路中的线圈匝数是1匝时，感应电动势大小的表达式tE思考：思考： 当闭合电路中的线圈匝数是n时，感应电动势大小的表达式该怎么写呢？思考：思考：穿过线圈内的磁通量穿过线圈内的磁通量一样吗？一样吗？1 1匝线圈匝线圈n n匝线圈匝线圈穿过线圈内的磁通量穿过线圈内的磁通量一样一样思考：思考： 当闭合电路中的线圈匝数是n时，感应电动势大小的表达式该怎么写呢？ 法拉第电磁感应定律：法拉第电磁感应定律： 若线圈有若线圈有n n匝匝，电动势为：，电

7、动势为： 若线圈有若线圈有1 1匝匝，电动势为：，电动势为：tE 物理意义物理意义与电磁感应关系与电磁感应关系磁通量磁通量穿过回路的磁感穿过回路的磁感线的条数线的条数多少多少没有直接关系没有直接关系磁通量变化磁通量变化穿过回路的磁通穿过回路的磁通量量变化变化了多少了多少决定决定是否产生是否产生感感应电动势应电动势磁通量变化率磁通量变化率/t/t穿过回路的穿过回路的磁通磁通量量变化的快慢变化的快慢 决定决定产生产生感应电感应电动势的动势的大小大小对于对于 、/t/t的理解的理解判断题：判断题：（1） 越大，越大， 一定越大；一定越大；（2） 越大，越大， 一定越大；一定越大；不一定不一定1 1、

8、下列说法正确的是（、下列说法正确的是（ ） A.A.线圈中磁通量变化越大，线圈中产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生的感应电动势一定越大 B.B.线圈中的磁通量越大，线圈中产生线圈中的磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大的感应电动势一定越大 C.C.线圈处在磁场越强的位置，线圈中线圈处在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大产生的感应电动势一定越大 D.D.线圈中磁通量变化得越快，线圈中线圈中磁通量变化得越快，线圈中产生的感应电动势越大产生的感应电动势越大反馈练习反馈练习D2、单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转、单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁

9、场。若线圈所围面积里磁通量随时轴垂直于磁场。若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示，则：间变化的规律如图所示，则：( ) A、线圈中、线圈中0时刻感应电动势最大时刻感应电动势最大 B、线圈中、线圈中D时刻感应电动势为零时刻感应电动势为零 C、线圈中、线圈中D时刻感应电动势最大时刻感应电动势最大 D、线圈中、线圈中0到到D时间内平均时间内平均 感应电动势为感应电动势为0.4V/10-2Wbt/sA BD0120.1ABD小结：小结：1.知道什么叫感应电动势。知道什么叫感应电动势。2.知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量，并能区别物理量，并

10、能区别、 。3.理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。 tnE3、思考题、思考题 如图所示闭合线圈一部分导体如图所示闭合线圈一部分导体ab处于匀强处于匀强磁场中，磁感应强度是磁场中，磁感应强度是B，ab以速度以速度v匀速切割匀速切割磁感线，求产生的感应电动势？磁感线，求产生的感应电动势？ Gabv三、三、导线切割磁感线时的电动势导线切割磁感线时的电动势 如图所示闭合线圈一部分导体如图所示闭合线圈一部分导体abab处于匀强磁场中，磁处于匀强磁场中，磁感应强度是感应强度是B B，abab以速度以速度v v匀速切割磁感线，求产生的匀速切割磁感线，求产生的感应

11、电动势感应电动势ab Gabv回路在时间回路在时间t t内增大的面积为：内增大的面积为：S = L(S = L(vt)t)产生的感应电动势为：产生的感应电动势为：穿过回路的磁通量的变化为：穿过回路的磁通量的变化为：= BS= BStE = BL= BLvttttBLv BLv V V是导体棒在磁是导体棒在磁场中移动的速度场中移动的速度v vB BV V1 1=Vsin=Vsin V V2 2=Vcos=Vcos 若导体若导体斜切斜切磁感线磁感线 sinBLvBLvE1（为为v v与与B B夹角）夹角） （若导线运动方向与导线本身垂直，但跟磁感强（若导线运动方向与导线本身垂直，但跟磁感强度方向有

12、夹角）度方向有夹角）说明：说明：3 3、导线的长度、导线的长度 L L应为有效长度应为有效长度1 1、V V方向和方向和B B平行时，平行时，=0 =0 ，E=0E=02 2、速度、速度V为为平均值平均值，E就为就为平均值平均值. . 速度速度V为为瞬时值瞬时值，E就为就为 瞬时值瞬时值. .例：如图，匀强磁场的磁感应电动势为例：如图，匀强磁场的磁感应电动势为B B，长为，长为L L的金属棒的金属棒abab在垂直于在垂直于B B的平面内运动，速度的平面内运动，速度v v与与L L成成角，求金属棒角，求金属棒abab产生的感应电动势。产生的感应电动势。abvE=B(E=B(LsinLsin) )

13、V V有效长度：有效长度： 导线在垂直速度方向上的投影长度导线在垂直速度方向上的投影长度练习：练习：半径为半径为R R的半圆形导线在匀强磁场的半圆形导线在匀强磁场B B中，以速度中，以速度V V向右匀速运动时，向右匀速运动时，E=E=？ RE = BE = B2R2RV V有效长度：有效长度： 弯曲导线在垂直速度方向上弯曲导线在垂直速度方向上 的投影长度的投影长度 一、 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律 (1)内容：电路中感应电动势的大小，与穿过这一电内容：电路中感应电动势的大小，与穿过这一电路的路的 成正比成正比 (2)表达式：对单匝线圈表达式：对单匝线圈E ，k为比例系数，为比例系数，

14、国际单位制中国际单位制中k1.上式可简化上式可简化为为 ，对，对n匝线圈匝线圈E .磁通量变化率磁通量变化率(3)单位：在国际单位制中，感应电动势单位：在国际单位制中，感应电动势E的单位的单位是是 ，磁通量，磁通量的单位是的单位是 ，磁通量变化量，磁通量变化量的单的单位是位是 ，时间，时间t的单位是的单位是 3导体切割磁感线时的感应电动势导体切割磁感线时的感应电动势(1)导体在匀强磁场中运动，如图导体在匀强磁场中运动，如图121所示，所示，B、l、v两两垂直时，两两垂直时，E . 伏特伏特韦伯韦伯韦伯韦伯秒秒Blv(2)导体的运动方向与导体本身垂直，但与磁导体的运动方向与导体本身垂直，但与磁感

15、线方向夹角为感线方向夹角为时时(如图如图122)，E .图图121图图122Blvsin2. 切割类产生的电动势切割类产生的电动势E=Blv在任何情况下都在任何情况下都适用吗？适用吗？【思考思考提示提示】不只有在】不只有在B、l、v两两相互两两相互垂直的情况下适用垂直的情况下适用思考四、对公式四、对公式EBlvsin的理解的理解1该公式可看成法拉第电磁感应定律的一个推该公式可看成法拉第电磁感应定律的一个推论，通常用来求导体运动速度为论，通常用来求导体运动速度为v时的瞬时电动时的瞬时电动势，若势，若v为平均速度，则为平均速度，则E为平均电动势为平均电动势2当当B、l、v三个量方向相互垂直时，即三

16、个量方向相互垂直时，即90时，时，EBlv；当有任意两个量的方向平行时，；当有任意两个量的方向平行时，即即0时，时，E0.3式中的式中的l应理解为导线切割磁感线时的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，有效长度，如果导线不和磁场垂直，l应应是导线在磁场垂直方向投影的长度，如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，如图果切割磁感线的导线是弯曲的，如图123所示，则应取所示，则应取B和和v垂直的等效直线垂直的等效直线长度，即长度，即ab的弦长的弦长图图1245切割磁感线的导体中产生感应电动势，等效为切割磁感线的导体中产生感应电动势，等效为电源；导轨和电阻上

17、不产生感应电动势，等效于电源；导轨和电阻上不产生感应电动势，等效于外电路外电路遵循闭合电路欧姆定律，即遵循闭合电路欧姆定律，即IE/R五电量与磁通量变化量、时间和电阻的关五电量与磁通量变化量、时间和电阻的关系系一个一个200匝、面积为匝、面积为20 cm2的线的线圈放在磁场中，磁场方向与线圈平圈放在磁场中，磁场方向与线圈平面成面成30角，若磁感应强度在角，若磁感应强度在0.05 s内由内由0.1 T增加到增加到0.5 T，在此过程中，在此过程中穿过线圈的磁通量的变化率是穿过线圈的磁通量的变化率是_ Wb/s；线圈中的感应电动；线圈中的感应电动势为势为_ V.课堂互动讲练课堂互动讲练【思路点拨【

18、思路点拨】磁通量的变化率】磁通量的变化率跟线圈的匝数无关，即每一匝的磁通跟线圈的匝数无关，即每一匝的磁通量变化率都相等；但整个线圈的感应量变化率都相等；但整个线圈的感应电动势则跟线圈的匝数有关，即跟匝电动势则跟线圈的匝数有关，即跟匝数成正比数成正比【解析解析】磁通量的变化量】磁通量的变化量BSsin 30(0.50.1)201040.5 Wb4104 Wb，【答案【答案】81031.61.如图如图125所示，矩形线圈所示，矩形线圈面积为面积为S，线圈平面垂直于磁感应强，线圈平面垂直于磁感应强度为度为B的范围足够大的匀强磁场放的范围足够大的匀强磁场放置若在时间置若在时间t内将线圈绕内将线圈绕bc

19、轴翻转轴翻转180，则线圈中产生的平均感应电，则线圈中产生的平均感应电动势是多大？动势是多大？图图125如图如图126所示，导体棒所示，导体棒ab长长L，沿倾角为，沿倾角为的斜导的斜导轨以速度轨以速度v下滑，匀强磁场磁感应强度为下滑，匀强磁场磁感应强度为B.(1)若磁感应强度若磁感应强度B的方向垂直于斜导轨向上，导体棒的方向垂直于斜导轨向上，导体棒ab中产生的感应电动势为多大？中产生的感应电动势为多大？(2)若磁感应强度若磁感应强度B的方向竖直向上，导体棒的方向竖直向上，导体棒ab中产生中产生的感应电动势为多大？的感应电动势为多大？公式公式EBlvsin 的理解及应用的理解及应用【思路点拨【思

20、路点拨】这是导体做切割磁感线运动产生感】这是导体做切割磁感线运动产生感应电动势的问题，使用公式应电动势的问题，使用公式EBLvsin 进行计算比较进行计算比较方便，但要注意各种情况中夹角方便，但要注意各种情况中夹角的分析的分析图图126【解析【解析】(1)当磁感应强度当磁感应强度B的方向垂直于斜轨的方向垂直于斜轨时，导体棒时，导体棒ab的速度方向与的速度方向与B是垂直的，即是垂直的，即v与与B的夹的夹角角90，则可将感应电动势直接写为，则可将感应电动势直接写为E1BLv，图图127(2)法一：当磁感应强度法一：当磁感应强度B竖直向上时，此时竖直向上时，此时v与与B的夹角的夹角90，我们可直接套

21、用公式写出此时的，我们可直接套用公式写出此时的感应电动势感应电动势E2BLvsin(90)BLvcos .法二：将棒的速度法二：将棒的速度v分解为垂直于分解为垂直于B和平行于和平行于B的两的两个分量，只有垂直于个分量，只有垂直于B的速度分量的速度分量vvcos 才对产生才对产生感应电动势有贡献，所以感应电动势感应电动势有贡献，所以感应电动势E2BLvBLvcos .【答案【答案】(1)BLv(2)BLvcos .2如图如图128所示的几种情况中，金属导所示的几种情况中，金属导体中产生的感应电动势为体中产生的感应电动势为Blv的是的是()图图128A乙和丁乙和丁 B甲甲 、乙、乙、C甲、乙、丙、丁甲、乙、丙、丁 D只有乙只有乙解析解析：选选B.甲、乙、二图中，甲、乙、二图中，B、v、l两两垂两两垂直，且直，且l为有效切割长度，产生的电动势都为为有效切割长度，产生的电动势都为EBlv，丙图中，丙图中EBlvsin . 丁图中为零。丁图中为零。把总电阻为把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成一半径的均匀电阻丝焊接成一半径为为a的圆环，水平