2.2法拉第电磁感应定律课件高二下学期物理粤教版选择性2

第二章电磁感应粤教版选择性必修二第二节法拉第电磁感应定律新课导入电磁感应闭合电路中产生持续电流的条件是什么？电路闭合，有电源。新课导入试从本质上比较甲、乙两电路的异同

既然闭合电路中有感应电流，这个电路中就一定有电动势。甲NSG乙产生电动势的那部分导体相当于电源新课导入甲NSG乙甲乙两图，开关断开，电路中有电流吗？没有甲乙两图，如果电路不是闭合的，电路中就没有电流，电源的电动势是否还存在呢？存在这两种情况下，如果电路不闭合会怎样呢？由此可见，在电磁感应现象中，不论电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就有感应电动势，但产生感应电流还需要电路闭合，因此研究感应电动势更有意义。Part01感应电动势感应电动势定义：在电磁感应现象中产生的电动势。螺线管为电源等效电路产生感应电动势的那部分导体相当于电源①磁通量变化为电磁感应的根本原因。②产生感应电动势为电磁感应现象的本质。NSG乙

感应电动势的有无，完全取决于穿过闭合电路中的磁通量是否发生变化，与电路的通断，电路的组成是无关的。提出问题感应电动势的大小又是怎样的呢？它可能与哪些因素有关？Part02探究影响感应电动势大小的因素猜想与方案设计感应电动势的大小又是怎样的呢？它可能与哪些因素有关？变化所用时间？线圈匝数？磁铁磁性强弱？改变条形磁铁的运动快慢改变条形磁铁的数目更换不同匝数的线圈实验方法？控制变量！猜想与方案设计如何测量感应电动势的大小？总电阻一定时,E越大,I越大,指针偏转越大.Φ变化产生E产生I

根据电流表指针偏转程度粗略判断感应电动势大小，进行定性研究。猜想与方案设计记录与分析所用条形磁铁的数目条形磁铁插入或拔出的方式螺线管中磁通量变化的大小电流表指针的偏转角度感应电动势E的大小1根快速拔出2根快速拔出2根慢速拔出较小较大较大较大

很大较大很大较大

E

EPart03法拉第电磁感应定律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，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。2.公式:

线圈有n匝求平均感应电动势法拉第电磁感应定律4.应用：用公式求E的三种常见情况：①B不变,

S发生变化,ΔS＝S2-S1：②S不变,

B发生变化,ΔB＝B2-B1：③如果B、S都变化呢？ω法拉第电磁感应定律问题1：磁通量大,磁通量变化一定大吗?问题2：磁通量变化大,磁通量的变化率一定大吗?(可以类比速度、速度的变化和加速度)磁通量的变化率和磁通量、磁通量的变化无直接关系:磁通量大(小,零)，磁通量的变化率不一定大(小,零);磁通量的变化大(小)，磁通量的变化率不一定大(小).思考与讨论【例题1】穿过一个单匝线圈的磁通量始终为每秒钟均匀地增加2Wb，则（）

A．线圈中的感应电动势每秒钟增加2VB．线圈中的感应电动势每秒钟减少2VC．线圈中的感应电动势始终是2VD．线圈中不产生感应电动势C课堂练习【例题2】一个100匝的线圈，在0.5s内穿过它的磁通量从0.01Wb增加到0.09Wb。求线圈中的感应电动势。16V【例题3】穿过某线圈的磁通量随时间变化的关系，如图所示，在下列几段时间内，线圈中感应电动势最小的是(

)．A．0～2s B．2s～4sC．4s～5s D．5s～10sD课堂练习【例题4】(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。若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示，则：()ABD课堂练习A、线圈中0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0到D时间内平均感应电动势为0.4VΦ/10-2Wbt/sABD0120.1斜率表示Φ的变化率课堂练习【例题5】在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一矩形线框,边长ab=L1,bc=L2线框绕中心轴00'以角速度ω由图示位置逆时针方向转动。求:(1)线圈转过1/4周的过程中的平均感应电动势B00'aωdcb(2)线圈转过1/2周的过程中的平均感应电动势？Part04导线切割磁感线时的感应电动势思考与讨论如图所示闭合线框一部分导体ab长L,处于匀强磁场中，磁感应强度是B，ab以速度v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势。回路在时间Δt内增大的面积为：ΔS=LvΔt由法拉第电磁感应定律得产生的感应电动势为：穿过回路的磁通量的变化为：ΔΦ=BΔS=BLvΔt（v⊥B）（v⊥杆）那要是B、L、v

不垂直

怎么计算呢？a’b’×

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×××

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Gabv思考与讨论θvBv2导体运动方向与导体本身垂直，但与磁感应强度方向有夹角θ，求产生的感应电动势。①垂直于磁感线的分量：v1=vsinθ

②平行于磁感线的分量：v2=vcosθ

只有垂直于磁感线的分量切割磁感线，于是产生感应电动势：E=BLv1=BLvsinθ将速度进行矢量分解v1导线切割磁感线时的感应电动势由于导体运动产生的感应电动势，叫动生电动势。B、L、v

两两垂直:E=BLvv与L垂直，但与B方向有夹角θ

:θvBv2E=BLvsinθθ=0(v//B)E＝0θ=90°(v⊥B)E=BLv（无切割）1.公式:公式对比求平均感应电动势△t近于0时，E为瞬时感应电动势求平均感应电动势,v是平均速度求瞬时感应电动势，v是瞬时速度导线切割磁感线时的感应电动势2.E=BLvsinθ

公式理解E=BLvsinθvθvsinθvcosθ

感应电动势：E=BvLsinθ→导线垂直于运动方向上的投影速度v为瞬时值,E就为瞬时电动势；速度v为平均值,E就为平均电动势.L为切割磁感线的有效长度分别求出导体切割磁感线的有效长度××××××××××××××××××××××××××××vl××××××××××××××××××××××××××××××vl课堂练习R

【例题】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.丙和丁

B.甲、乙、丁C.甲、乙、丙、丁

D.只有乙课堂练习B导线切割磁感线时的感应电动势3.

方向(电势高低)×

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×××

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GabvI×

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Gab导体棒为电源等效电路在电源内部，电流由电源的负极流向正极在电源外部，电流由电源的正极流向负极φa>φb导线切割磁感线时的感应电动势由于棒上各点的速度随着距离O点的距离均匀变化，所以可以用O、A两点的平均速度代替棒运动的速度求解。

4.

转动切割长为L的铜棒OA在垂直于匀强磁场的平面上绕点O以角速度ω匀速转动，磁场的磁感应强度为B．求铜棒中感应电动势E的大小，并分析O、A两点电势的高低．φA<φO导线切割磁感线时的感应电动势4.

转动切割长为L的铜棒OA在垂直于匀强磁场的平面上绕点O以角速度ω匀速转动，磁场的磁感应强度为B．求铜棒中感应电动势E的大小，并分析O、A两点电势的高低．φA<φO

此过程磁通量的变化量为：此过程铜棒扫过的面积：

感应电动势为：

导线切割磁感线时的感应电动势4.

转动切割应用——法拉第发电机导线切割磁感线时的感应电动势5.

动生电动势的非静电力来源××

×××

××××

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×××

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×××

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××v+CD++B①导体棒中自由电荷沿棒向哪个方向运动？②导体棒一直运动下去，自由电荷也会沿导体棒一直运动吗？如图，导体棒在匀强磁场中运动，产生动生电动势的非静电力是什么力提供的？导线切割磁感线时的感应电动势如图，导体棒在匀强磁场中运动，产生动生电动势的非静电力是什么力提供的？××

×××

××××

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××v+CD++B××

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××vCD+++---E+fF非静电力与洛伦兹力有关5.

动生电动势的非静电力来源导线切割磁感线时的感应电动势如图，导体棒在匀强磁场中运动，产生动生电动势的非静电力是什么力提供的？③导体棒中自由电荷相对于纸面沿什么方向运动？×

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×××

××××

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×××

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××+fv合vxvyfyfx非静电力是洛仑兹力沿棒方向的分力。根据电动势的定义，有动生电动势：E=Blv5.

动生电动势的非静电力来源导线切割磁感线时的感应电动势6.

从能量转化角度看动生电动势产生导体棒接用电器后，要继续做匀速运动时还需要外力推动吗？

受向左的安培力作用，需要外力外力做功等于克服安培力做功，

等于电路中产生的电能。导线切割磁感线时的感应电动势6.

从能量转化角度看动生电动势产生能量是怎样转化的呢？其它形式的能导体棒的动能电能内能……电流做功外力做功等于克服安培力做功，

等于电路中产生的电能。导线切割磁感线时的感应电动势6.

从能量转化角度看动生电动势产生洛伦兹力在整个能量转化的过程中起什么作用？洛伦兹力的沿杆分力f1：扮演了非静电力，其做了多少正功，就转化出了多少电能。洛伦兹力的垂直杆分力

f2：宏观表现为安培力，通过计算克服安培力做了多少功，也可知道产生了多少电能。即外力克服洛伦兹力的一个分量

所做的功，通过另一个分量

转化为感应电流的能量洛伦兹力不做功，不提供能量，只是起传递能量的作用f1【例题1】如图,水平面上有两根相距0.5m的足够长的平行金属导轨MN和PQ,它们的电阻不计,在M和P之间接有R=3.0Ω的定值电阻,导体棒长ab=0.5m,其电阻为r=1.0Ω,与导轨接触良好.整个装置处于方向竖直向下的匀强磁场中,B=0.4T.现使ab以v=10m／s的速度向右做匀速运动.(1)ab中的电流多大?ab两点间的电压多大?(2)维持ab做匀速运动的外力多大?(3)ab向右运动1m的过程中,外力做的功是多少?电路中产生的热量是多少?RBrPMNaQbvWF=0.1JI=0.5AF=0.1NQ=0