人教版選修(3-2)第四章《電磁感應(yīng)》課件

1、第四章 電磁感應(yīng)第四章 電磁感應(yīng)1 劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn)1 劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn)奧斯特1820年發(fā)現(xiàn)了電生磁.英國物理學(xué)家法拉第堅(jiān)信，電與磁決不孤立，有著密切的聯(lián)系為此，他做了許多實(shí)驗(yàn)，歷時(shí)10年，終于在1831年發(fā)現(xiàn)了磁生電的條件和規(guī)律，從而開辟了物理學(xué)又一嶄新天地奧斯特法拉第奧斯特1820年發(fā)現(xiàn)了電生磁.奧法2 探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件電磁感應(yīng)現(xiàn)象： 由磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)現(xiàn)象，由電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流2 探究電磁感應(yīng)的產(chǎn)生條件電磁感應(yīng)現(xiàn)象：實(shí)驗(yàn)一電磁感應(yīng)現(xiàn)象將導(dǎo)線放置在磁場中：將導(dǎo)線在平行于磁場方向運(yùn)動(dòng)：將導(dǎo)線在垂直于磁場方向運(yùn)動(dòng)：無電流有電流無電流產(chǎn)生電流的原因：導(dǎo)體中的自由電荷受到洛

2、侖茲力的作用下定向移動(dòng)。實(shí)驗(yàn)一電磁感應(yīng)現(xiàn)象將導(dǎo)線放置在磁場中：將導(dǎo)線在平行于磁場實(shí)驗(yàn)二將磁鐵放置在螺線管中：將磁鐵插入螺線管的過程中：無電流有電流產(chǎn)生電流的原因：導(dǎo)體中與磁場的相對運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體中的自由電荷受到洛侖茲力的作用下定向移動(dòng)。實(shí)驗(yàn)二將磁鐵放置在螺線管中：將磁鐵插入螺線管的過程中：無實(shí)驗(yàn)三在電鍵閉合的瞬間：在電鍵閉合后：有電流無電流在改變滑線變阻器的電阻的過程中：有電流在打開電鍵瞬間：有電流產(chǎn)生電流的原因：變化磁場周圍存在電場，導(dǎo)體中的自由電荷在電場力作用下定向移動(dòng)。實(shí)驗(yàn)三在電鍵閉合的瞬間：在電鍵閉合后：有電流無電流在改變實(shí)驗(yàn)歸納總結(jié) 產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件與磁場的變化有關(guān)系，也與閉合電路包圍

3、面積有關(guān)。實(shí)驗(yàn)歸納總結(jié) 產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件與磁場的變化有關(guān)磁通量： 表示穿過某一面積磁感線的條數(shù)公式：=BS(1).單位：韋伯(Wb) 1Wb=1Tm2=1Vs(2).S為垂直磁場方向的面積 如果不垂直： =BScos(3) . B=/S 磁感應(yīng)強(qiáng)度 就是磁通密度磁通量： 表示穿過某一面積磁感線的條數(shù)公式：=BS(1) 如圖所示，在條形磁鐵的中間有一個(gè)閉合的線圈，則通過線圈的磁通量方向向左還是向右？如果減小線圈的半徑，穿過線圈的磁通量如何變化？ 如圖所示，在條形磁鐵的中間有一個(gè)閉合的線圈，則通過 如圖，在直導(dǎo)線旁有一個(gè)矩形線圈，將線圈從右邊向左邊移動(dòng)，分析通過線圈的磁通量將如何變化？ 如圖，在

4、直導(dǎo)線旁有一個(gè)矩形線圈，將線圈從右邊向左 如圖，在條形磁鐵S極的附近有一個(gè)閉合線框，如果從S極的上方向下移動(dòng)到與S極在同一水平線上，在此過程中通過線框的磁通量將如何變化？SN 如圖，在條形磁鐵S極的附近有一個(gè)閉合線框，如產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：不論用什么方法，只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。電路閉合和磁通量變化是根本產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：不論用什么方法，只要穿過閉合電路的磁通量例：如圖，線框在磁場中的轉(zhuǎn)動(dòng)，分析線框有無感應(yīng)電流？分析線圈在各個(gè)位置。例：如圖，線框在磁場中的轉(zhuǎn)動(dòng)，分析線框有無感應(yīng)電流？分析線圈電磁感應(yīng)現(xiàn)象例.如圖，在A線圈中如圖的電流，試分析B線圈中有無感

5、應(yīng)電流？電磁感應(yīng)現(xiàn)象例.如圖，在A線圈中如圖的電流，試分析B線圈中有3 法拉第電磁感應(yīng)定律3 法拉第電磁感應(yīng)定律 在閉合電路中有了電源才能使電路中出現(xiàn)持續(xù)的電流，在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，閉合電路中出現(xiàn)感應(yīng)電流，表明必存在與此相對應(yīng)的電動(dòng)勢。這一電動(dòng)勢跟什么因素有關(guān)？ 在閉合電路中有了電源才能使電路中出現(xiàn)持續(xù)的電流，1感應(yīng)電動(dòng)勢：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢叫做感應(yīng)電動(dòng)勢，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源2感應(yīng)電動(dòng)勢與感應(yīng)電流：感應(yīng)電動(dòng)勢是形成感應(yīng)電流的必要條件，有感應(yīng)電動(dòng)勢不一定存在感應(yīng)電流（要看電路是否閉合），有感應(yīng)電流一定存在感應(yīng)電動(dòng)勢1感應(yīng)電動(dòng)勢：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢叫做感應(yīng)電動(dòng)勢

6、，通過觀察電流表G指針偏角的變化情況，分析歸納出對一定的閉合電路，感應(yīng)電流大小跟磁通量變化的快慢有關(guān)，從而得出感應(yīng)電動(dòng)勢大小與磁通量變化的快慢有關(guān)1磁通量的變化率 ：表示磁通量變化的快慢 （1）磁通量的變化率跟磁通量、磁通量的變化不同磁通量為零時(shí)，磁通量的變化率不一定為零，磁通量變化大不等于磁通量的變化率大通過觀察電流表G指針偏角的變化情況，分析歸納出對一定的 （2） /t 是指在時(shí)間內(nèi)磁通量變化快慢的平均值； t0，/t表示在某瞬時(shí)磁通量變化的快慢. 2法拉第電磁感應(yīng)定律：電路中感應(yīng)電動(dòng)勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比 公式表示： （2） /t 是指在時(shí)間內(nèi)磁通量變化快慢的平均

7、值當(dāng)E、 、 t都取國際單位時(shí)，k =1，所以有： 若線圈有n匝，則相當(dāng)于n個(gè)相同的電動(dòng)勢串聯(lián)，所以整個(gè)線圈中的電動(dòng)勢為當(dāng)E、 、 t都取國際單位時(shí)，k =1，若線比較比較3導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)（1）垂直切割時(shí)：如圖所示，導(dǎo)體由ab勻速移動(dòng)到a1b1 ，這一過程中穿過閉合回路的磁通量變化=BLvt ，由法拉第電磁感應(yīng)定律得： 3導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)（1）垂直切割時(shí)：如圖所示，導(dǎo)體由a（2）切割方向與磁場方向成角時(shí)：如圖所示，將v分解為垂直B和平行B的兩個(gè)分量，其中：對切割有貢獻(xiàn) 對切割無貢獻(xiàn) 所以：（2）切割方向與磁場方向成角時(shí)：如圖所示，將v分解為垂直導(dǎo)線切割磁感線時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢的大小，跟磁

8、感強(qiáng)度B、導(dǎo)線長度L、運(yùn)動(dòng)速度v以及運(yùn)動(dòng)方向與磁感線方向的夾角的正弦sin成正比導(dǎo)線切割磁感線時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢的大小，跟磁感強(qiáng)度B、導(dǎo)線長度L長為L的金屬棒ab，繞b端在垂直于勻強(qiáng)磁場的平面內(nèi)以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，如圖所示，求ab兩端的電勢差長為L的金屬棒ab，繞b端在垂直于勻強(qiáng)磁場的平面內(nèi)以角速ab兩端電勢差等于金屬棒切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢（因?yàn)闆]有外電路），所以只要求出電動(dòng)勢即可棒上各處速率不等，不能直接用E=BLv來求，但棒上各點(diǎn)的速度v= r與半徑成正比，因此可用棒的中點(diǎn)速度作為平均切割速度代入公式計(jì)算：ab兩端電勢差等于金屬棒切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢（因?yàn)闆]有4 楞次定律4

9、楞次定律實(shí)驗(yàn)裝置 【實(shí)驗(yàn)探究】探究感應(yīng)電流方向的規(guī)律實(shí)驗(yàn)裝置 【實(shí)驗(yàn)探究】探究感應(yīng)電流方向的規(guī)律用試觸的方法確定電流方向與電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系結(jié)論：電流從電流計(jì)的正接線柱流入，指針向正向偏轉(zhuǎn)，電流從電流計(jì)的負(fù)接線柱流入，指針向負(fù)向偏轉(zhuǎn)。用試觸的方法確定電流方向與電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系結(jié)論：電流GNSGSNGSNGNS感應(yīng)電流方向（俯視）穿過回路磁通量的變化增大逆時(shí)針逆時(shí)針順時(shí)針順時(shí)針增大減小減小 向下 向上 向上原磁場方向感應(yīng)電流磁場方向 向下 向下 向上向下向上GNSGSNGSNGNS感應(yīng)電流方向（俯視）穿過回路磁通量的 感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁

10、通量的變化。1、內(nèi)容： 感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引1在電磁學(xué)方面的成就 楞次定律、焦耳楞次定律、確定了電阻與溫度的關(guān)系 2 地球物理方面的貢獻(xiàn) 測量了深海的海水比重和溫度 發(fā)現(xiàn)并正確地解釋了大西洋和太平洋赤道南北的海水是含鹽量較高，且大西洋的比太平洋的高，而印度洋含鹽量低的現(xiàn)象 還注意到在一定緯度下，海洋表面的水溫高于水上面的空氣溫度。 1845年在他倡導(dǎo)和協(xié)助下組織了俄國地理學(xué)會(huì) 楞次（18041865），俄國物理學(xué)家和地球物理學(xué)家。1在電磁學(xué)方面的成就 楞次（18041865），俄2、對“阻礙”的理解：誰起阻礙作用？阻礙什么？阻礙是阻止嗎？“阻礙”就是感應(yīng)電流的磁場

11、總與原磁場的方向相反嗎？感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場“增反減同”引起感應(yīng)電流的磁通量的變化否，只是使磁通量的變化變慢2、對“阻礙”的理解：誰起阻礙作用？阻礙什么？阻礙是阻止嗎？例1 如圖所示，當(dāng)線框向右移動(dòng)，請判斷線框中感應(yīng)電流的方向。解題思路： 原磁場B0的方向：向外 穿過線框磁通量變化情況：變小 感應(yīng)磁場B/的方向：向外 感應(yīng)電流的方向：AD C BI例1 如圖所示，當(dāng)線框向右移動(dòng)，請判斷線框中感應(yīng)電流的方向。運(yùn)用楞次定律解題的一般步驟：1.明確研究對象。 2.確定原磁通量方向。 3.確定原磁通的變化。 4.確定感應(yīng)電流的磁場方向。 5.確定感應(yīng)電流方向。運(yùn)用楞次定律解題的一般步驟：1.明確研究對象

12、。 如圖所示，讓閉合線圈由位置1通過一個(gè)勻強(qiáng)磁場運(yùn)動(dòng)到位置2。線圈在運(yùn)動(dòng)過程中，什么時(shí)候沒有感應(yīng)電流？為什么？什么時(shí)候有感應(yīng)電流？方向如何？ 如圖所示，讓閉合線圈由位置1通過一個(gè)勻強(qiáng)磁場運(yùn)動(dòng)到位例 如圖A、B都是很輕的鋁環(huán)，環(huán)A是閉合的，環(huán)B是斷開的，用磁鐵的任一極去接近A環(huán)，會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象？把磁鐵從A環(huán)移開，會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象？磁極移近或遠(yuǎn)離B環(huán)，又會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？解釋所發(fā)生的現(xiàn)象例 如圖A、B都是很輕的鋁環(huán)，環(huán)A是閉合的，環(huán)B是斷開的，用 2.右手定則： 伸開右手，讓大拇指跟其余四指垂直，并與手掌在同一平面內(nèi)，讓磁感線垂直(或斜著)穿過掌心，大拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方向，其余四指所指的方向就是感應(yīng)

13、電流的方向. 2.右手定則： 3.楞次定律的另一類表述：感應(yīng)電流的效果總是要反抗產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因. 由電磁感應(yīng)現(xiàn)象而會(huì)引起一些受力、相對運(yùn)動(dòng)、磁場變化等等都有阻礙原磁通變化的趨勢.相比較而言，第二種表述的重點(diǎn)到并不是感應(yīng)電流的方向問題了，而是針對于感應(yīng)電流有關(guān)的動(dòng)力學(xué)問題了. 3.楞次定律的另一類表述：感應(yīng)電流的效果總是要反抗產(chǎn) 矩形線圈abcd位于通電直導(dǎo)線附近，且開始時(shí)與導(dǎo)線同一平面，如圖所示，線圈的兩條邊與導(dǎo)線平行，要使線圈中產(chǎn)生順時(shí)針方向電流，可以( )A.線圈不動(dòng)，增大導(dǎo)線中的電流B.線圈向上平動(dòng)C.ad邊與導(dǎo)線重合，繞導(dǎo)線轉(zhuǎn)過一個(gè)小角度D.以bc邊為軸轉(zhuǎn)過一個(gè)小角度E.以ab邊為

14、軸轉(zhuǎn)過一個(gè)小角度DE 矩形線圈abcd位于通電直導(dǎo)線附近，且開始時(shí)與導(dǎo)線同 如圖，線框abcd在勻強(qiáng)磁場中沿金屬框架向右勻速運(yùn)動(dòng)，則( )A.線框中有感應(yīng)電流 B.線框中無感應(yīng)電流C.f點(diǎn)電勢高于c點(diǎn)電勢 D.a、d兩點(diǎn)電勢相同AC 如圖，線框abcd在勻強(qiáng)磁場中沿金屬框架向右勻速運(yùn)動(dòng)，則 如圖所示，光滑的導(dǎo)體MN水平放置，兩根導(dǎo)體棒平行放在導(dǎo)軌上，形成一個(gè)閉合回路，當(dāng)一條形磁鐵從上方下落(未達(dá)導(dǎo)軌平面)的過程中，導(dǎo)體P、Q的運(yùn)動(dòng)情況是( )A.將互相靠攏B.將互相遠(yuǎn)離C.將均保持靜止D.因條件不足，無法確定A 如圖所示，光滑的導(dǎo)體MN水平放置，兩根導(dǎo)體棒平行放在【討論】如果磁體是向上提起的，

15、則P、Q的運(yùn)動(dòng)將如何? 磁體已穿過了回路并在向下落，則P、Q的運(yùn)動(dòng)如何?此時(shí)磁體的加速度大小如何?【討論】如果磁體是向上提起的，則P、Q的運(yùn)動(dòng)將如何?人教版選修(3-2)第四章電磁感應(yīng)課件楞次定律中的動(dòng)力學(xué)思想阻礙楞次定律中的能量思想功與能楞次定律中的動(dòng)力學(xué)思想阻礙楞次定律中的能量思想功與能專題：電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題專題：電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題 電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，常常遇到導(dǎo)體在導(dǎo)軌上的運(yùn)動(dòng)問題。這類問題往往跟力學(xué)問題聯(lián)系在一起。解這類問題不僅要應(yīng)用電磁學(xué)中的有關(guān)規(guī)律，如楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律、左、右手定則、安培力的計(jì)算公式等，還要應(yīng)用力學(xué)中的有關(guān)規(guī)律，如牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)量定理、動(dòng)能定理、動(dòng)量

16、守恒定律、機(jī)械能守恒定律等。具有一定的綜合性。 電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，常常遇到導(dǎo)體在導(dǎo)軌上的運(yùn)動(dòng)問題。這類問題如圖所示，MN是一根固定的通電長直導(dǎo)線，電流方向向上，今將一金屬線框abcd放在導(dǎo)線上，讓線框的位置偏向?qū)Ь€的左邊，兩者彼此絕緣。當(dāng)導(dǎo)線中的電流突然增大時(shí)，線框整體受力情況為（ ） A受力向右 B受力向左 C受力向上 D受力為零如圖所示，MN是一根固定的通電長直導(dǎo)線，電流方向向上，今將一 如圖（a），圓形線圈P靜止在水平桌面上，其正上方懸掛一相同的線圈Q，P和Q共軸，Q中通有變化電流，電流隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖（b）所示，P所受的重力為G，桌面對P的支持力為N，則 （ ） At1時(shí)刻，N G

17、Bt2時(shí)刻，N G Ct3時(shí)刻，N G Dt4時(shí)刻，N =G 如圖（a），圓形線圈P靜止在水平桌面上，其正 如圖所示，有兩根和水平方向成角的光滑平行的金屬軌道，上端有可變電阻R，下端足夠長，空間有垂直于軌道平面的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，一質(zhì)量為m的金屬桿從軌道上由靜止滑下。 經(jīng)過足夠長的時(shí)間后，金屬桿的速度會(huì)趨于最大速度vm，則（ ） A.若B增大，vm將變大 B . 若增大，vm將變大 C.若R增大，vm將變大 D .若R變小，vm將變大 BC 如圖所示，有兩根和水平方向成角的光滑 如圖，無限長平行金屬導(dǎo)軌M、N，相距l(xiāng) = 0.5m，且水平放置；金屬棒b和c可在軌道上無摩擦地滑動(dòng)，兩金屬

18、棒的質(zhì)量mb = mc = 0.1kg，電 阻Rb = Rc = 1，軌道的電阻不計(jì).整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B = 1T的勻強(qiáng)磁場中,磁場方向與軌道平面垂直.若使b棒以初速度v0 = 10 m /s開始運(yùn)動(dòng)，求： (1)c棒的最大加速度； (2)c棒的最大速度； (3)c棒中產(chǎn)生的焦耳熱。12.5 m/s2 5m/s 1.25 J 如圖，無限長平行金屬導(dǎo)軌M、N，相距l(xiāng) = 0.5m 如圖，無限長平行金屬導(dǎo)軌M、N，相距l(xiāng) = 0.5m，且水平放置；金屬棒b和c可在軌道上無摩擦地滑動(dòng)，兩金屬棒的質(zhì)量mb = mc = 0.1kg，電 阻Rb = Rc = 1，軌道的電阻不計(jì).整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)

19、強(qiáng)度B = 1T的勻強(qiáng)磁場中,磁場方向與軌道平面垂直.若使b棒以初速度v0 = 10 m /s開始運(yùn)動(dòng)，最終到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)。求全過程中通過回路中的電量和兩棒運(yùn)動(dòng)的相對距離。 1C 4m 如圖，無限長平行金屬導(dǎo)軌M、N，相距l(xiāng) = 0.5m 如圖所示，將邊長為a、質(zhì)量為m、電阻為R的正方形導(dǎo)線框豎直向上拋出，穿過寬度為b、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，磁場的方向垂直紙面向里線框向上離開磁場時(shí)的速度剛好是進(jìn)入磁場時(shí)速度的一半，線框離開磁場后繼續(xù)上升一段高度，然后落下并勻速進(jìn)入磁場整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中始終存在著大小恒定的空氣阻力f且線框不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)求：（1）線框在下落階段勻速進(jìn)入磁場時(shí)的速度V2； (2）線框在上

20、升階段剛離開磁場時(shí)的速度V1； （3）線框在上升階段通過磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q 如圖所示，將邊長為a、質(zhì)量為m、電阻為R的正方形導(dǎo)專題：電磁感應(yīng)中的電路問題專題：電磁感應(yīng)中的電路問題 如圖所示，導(dǎo)線框abcd放在光滑導(dǎo)軌上向右運(yùn)動(dòng)（abcd與導(dǎo)軌接觸良好），G1、G2是兩只電流計(jì)，則（ ） A只有G2 偏轉(zhuǎn) B只有G1偏轉(zhuǎn) CG1、G2都會(huì)偏轉(zhuǎn) DG1、G2都不偏轉(zhuǎn) C 如圖所示，導(dǎo)線框abcd放在光滑導(dǎo)軌上向右 如圖所示，兩個(gè)互連的金屬圓環(huán)，粗金屬環(huán)的電阻是細(xì)金屬環(huán)電阻的二分之一。磁場垂直穿過粗金屬環(huán)所在區(qū)域，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻變化時(shí)，在粗環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為E，則a、b兩點(diǎn)間的電勢差為（ ） AE/2 BE/3 C2E/3