人教版（2019）高二物理選擇性必修 第二冊(cè)：2.2法拉第電磁感應(yīng)定律(共40張PPT)

2.2法拉第電磁感應(yīng)定律問題1：什么叫電磁感應(yīng)現(xiàn)象？產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么？電源將其它形式能轉(zhuǎn)化為電能產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是：（1）閉合電路；（2）磁通量變化。問題2：據(jù)前面所學(xué)，閉合電路中能提供持續(xù)電流、持續(xù)電能的原因是什么？思考：產(chǎn)生感應(yīng)電流的電路中，誰是電源？試比較甲、乙兩電路找出相當(dāng)于電源的導(dǎo)體乙甲乙中有螺線管（相當(dāng)于電源）aba、b哪端是電源的正極？a×××V××××××b哪段導(dǎo)體是電源？a、b哪端是正極電源內(nèi)部電流由負(fù)極流向正極總結(jié)：⑴如何判斷電路中相當(dāng)于電源部分導(dǎo)體正負(fù)極？⑵電路不閉合，電路中有電流嗎？有電源么？有電動(dòng)勢(shì)嗎？思考：電磁感應(yīng)的本質(zhì)是什么？電磁感應(yīng)本質(zhì)：產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)電源內(nèi)部電流由負(fù)極流向正極（楞次定律、右手定則）在電源內(nèi)部，四指指向電源正極有了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，才能在閉合回路中形成電流電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的電源SN+G++B增強(qiáng)時(shí)ab判定電源的正極：MNV（楞次定律、右手定則）在電源內(nèi)部，四指指向電源正極+-+-ABNSMNV1、條形磁鐵N極靠近開口的線圈AB時(shí)，判斷電源正極是________；2、直導(dǎo)線MN在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，判斷電源的正極是_________。（楞次定律、右手定則）在電源內(nèi)部，四指指向電源正極-+-+NSV金屬環(huán)中，誰是外電路誰是電源？一、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及方向（E）2.2法拉第電磁感應(yīng)定律

——感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小1.定義:在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)。2、電源正極判斷：電源內(nèi)部電路中，電流方向由負(fù)極流向正極（右手定則、楞次定律）電源內(nèi)部的電流方向，即電動(dòng)勢(shì)的方向；電動(dòng)勢(shì)是標(biāo)量。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與哪些因素有關(guān)？閱讀教材二、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大?。‥）§2.2法拉第電磁感應(yīng)定律

——感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小1.定義:在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)。2．磁通量變化越快，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大。電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比。三、法拉第電磁感應(yīng)定律1.內(nèi)容:(K是一個(gè)常數(shù)，國際單位制K=1)表達(dá)式：1V=1Wb/s(n為線圈的匝數(shù))當(dāng)有n匝線圈時(shí)，可將其視為n個(gè)電源串聯(lián),其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：思考：多匝線圈時(shí)，每匝線圈作為電源是如何連接的？1、有一個(gè)50匝的線圈，如果穿過它的磁通量的變化率為0.5Wb/s，求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。用公式解題：2、有一個(gè)50匝的線圈，如果在0.5s內(nèi)，穿過它的磁通量由0.2Wb均勻增大為1.4Wb，求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。應(yīng)用注意：1）單位：

2）磁通量變化

1V=1Wb/sΔφ=│φ2-φ1│=φ大-φ小

（Φ是標(biāo)量，有正負(fù)）原來：Φ1=BS后來：Φ2=-BS將線圈反轉(zhuǎn)180°ΔΦ=Φ1-Φ2=2BS60°將矩形線圈的一半折起，與水平成60°原來：Φ1=B·S后來：Φ2=B·S/2-B·S/4=BS/4ΔΦ=Φ1-Φ2=3BS/43）磁通量變化率

4）公式計(jì)算結(jié)果的含義：

一匝線圈上電動(dòng)勢(shì)大小所求電動(dòng)勢(shì)為沿回路電動(dòng)勢(shì)之和

φt磁通量Φ隨時(shí)間t變化如圖，指出瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)的求法Δt0時(shí)，為瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)?？梢酝ㄟ^圖像求解為平均電動(dòng)勢(shì)，只用來計(jì)算電量。E恒定時(shí)，能計(jì)算電能、電功率。結(jié)論：切線的斜率為瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)，正負(fù)對(duì)應(yīng)電流的方向。

Φ=0時(shí)，E不一定為0

5）平均電動(dòng)勢(shì)和瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)Bt磁通量變化的兩類情況：B變化，S不變；S變化，B不變。B變化現(xiàn)象：結(jié)論：瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)大小與切線的斜率成正比.電流方向與斜率正負(fù)有關(guān)。B=0時(shí)，E不一定為0×××××××××3、一個(gè)匝數(shù)為N、面積為S的線圈垂直磁場(chǎng)放置,電阻值為R.勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。線圈在t內(nèi)繞垂直磁場(chǎng)的軸轉(zhuǎn)過90°達(dá)到虛線所示位置，求線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值。線圈內(nèi)的平均電流值多大？t時(shí)間內(nèi)線圈內(nèi)通過的電量多大？電動(dòng)勢(shì)平均值求電量：4、一個(gè)匝數(shù)為100、面積為10cm2的線圈垂直磁場(chǎng)放置,磁場(chǎng)1T。在0.5s內(nèi)將它翻轉(zhuǎn)180°，求線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。5、兩個(gè)相同導(dǎo)線繞制的線圈A、B，A有100匝、B有40匝，線圈的半徑一樣大。在0.5s內(nèi)穿過它們的磁通量從0.01Wb增加到0.09Wb。求:1)A、B線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比

2)A、B線圈中的感應(yīng)電流之比6、兩個(gè)相同材料、相同質(zhì)量、不同粗細(xì)的導(dǎo)線繞制的單匝線圈A、B，A線圈導(dǎo)線的橫截面積是B的3倍。若在0.5s內(nèi)穿過它們的磁通量從0.01Wb增加到0.09Wb。求:1)A、B線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比

2)A、B線圈中的感應(yīng)電流之比練習(xí)1、一個(gè)100匝的線圈，電阻10Ω，面積20cm2，在0.5s內(nèi)穿過它的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度從0.1T均勻增加到0.9T。求：1、線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流？2、0.5s內(nèi)線圈中產(chǎn)生的熱？電動(dòng)勢(shì)的值恒定，可以求電熱、電功、電功率：磁場(chǎng)的變化率abB練習(xí)2、一個(gè)100匝的線圈，電阻10Ω，線圈ab兩端與電阻R=20Ω構(gòu)成閉合回路。穿過線圈的勻強(qiáng)磁場(chǎng)均勻變化，若在2.0s內(nèi)穿過它的磁通量從0.02Wb均勻增加到0.07Wb。求：1、線圈ab兩點(diǎn)的電勢(shì)差2、電路產(chǎn)生的總電能、線圈中產(chǎn)生的熱？2.2法拉第電磁感應(yīng)定律

（二節(jié)）.一、感應(yīng)電流與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

如何判斷正、負(fù)極二、法拉第電磁感應(yīng)定律

1、定義式：2、計(jì)算結(jié)果的含義：沿著電路的電動(dòng)勢(shì)的總和1、方法：楞次定律、右手定則

2、結(jié)論：在電源內(nèi)部，四指指向電源正極ab×

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×××

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××Gabv回路在時(shí)間t內(nèi)增大的面積為：ΔS=LvΔt產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：穿過回路的磁通量的變化為：ΔΦ=BΔS=BLvΔt（V是相對(duì)于磁場(chǎng)的速度）三、導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)如圖所示閉合線框一部分導(dǎo)體ab長(zhǎng)l,處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度是B，ab以速度v勻速切割磁感線，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)θvBV1V22、若導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向跟磁感應(yīng)強(qiáng)度方向有夾角(導(dǎo)體斜切磁感線)θ為v與B夾角三、導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)θvBB1B2B1、導(dǎo)線、磁場(chǎng)、速度三者垂直時(shí):方法：向“三垂直”情況轉(zhuǎn)化單位：B—T,L—m，v---m/s,E--V1、E=BLV1）適用于B、V、L三者相互垂直；2）瞬時(shí)速度計(jì)算電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值,V是磁場(chǎng)與導(dǎo)線的相對(duì)速度直導(dǎo)線切割磁感線現(xiàn)象：2、E=BLVsinθ

適用于一般情況，向相互垂直情況轉(zhuǎn)化時(shí)公式θ

θ

θ

VVV例一：已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B，導(dǎo)線長(zhǎng)度均為L(zhǎng),速度均為V，寫出導(dǎo)線上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小E=BLVcosθE=BLVE=BLVcosθ例二：半徑為R的半圓弧導(dǎo)線，在垂直磁場(chǎng)的平面內(nèi)以V運(yùn)動(dòng)，求：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大?。ù鸥袘?yīng)強(qiáng)度為B）甲乙丙VVVabθ切割磁感線“有效的長(zhǎng)度”：垂直磁感線的平面上、垂直速度方向陰影的“寬度”例三：豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，水平金屬導(dǎo)軌間距為d,金屬桿橫放在導(dǎo)軌上，在外力作用下由靜止以加速度a運(yùn)動(dòng),t時(shí)刻金屬桿上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大？t時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值多大？VabR利用E=BLV求瞬時(shí)值和平均值注意：1、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的求解，高中主要使用E=BLV公式注意：2、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，電動(dòng)勢(shì)平均值的求解，高中主要使用E=ΔΦ/Δt公式判定：回路中有無電流？有無電源？

a、b兩點(diǎn)哪點(diǎn)電勢(shì)高？3、E=BLV計(jì)算值為直導(dǎo)線未接入電路時(shí)，兩端電勢(shì)差。即直導(dǎo)線作為電源的電動(dòng)勢(shì)，不是路端電壓Vabcd判定：回路中有無電流？有無電源？

a、d兩點(diǎn)哪點(diǎn)電勢(shì)高？VRRabR例四：用同種均勻電阻線折成正四邊形，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，構(gòu)成閉合回路，電阻線總電阻為R。四邊形以速度V勻速通過磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、寬度為d（d>a）的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。1)bc邊已進(jìn)入、ad未進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中，ab、bc邊兩端的電壓電路與電磁感應(yīng)綜合題：1、找電源，判定電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算及方向。確定電路連接。2、根據(jù)電路連接方式，建立歐姆定律、串并聯(lián)規(guī)律求解問題abcdbc是電源，E=BLV總電流：I=E/R所求：Uab=IR/4=BLV/4

Ubc=I·3R/4=E-I·R/4=3BLV/4解：abcd研究外電路研究電源2)ad邊完全進(jìn)入磁場(chǎng)，

bc還未到磁場(chǎng)右邊界時(shí)，

ba、bc邊兩端的電壓3)bc邊穿出磁場(chǎng)，ad還未到磁場(chǎng)右邊界時(shí)，ad、cd邊兩端的電壓abcdabcdabcdUba=0Ucb=BLVUad=3BLV/4Ucd=BLV/4例五：勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，垂直水平金屬導(dǎo)軌平面向上。直導(dǎo)體棒電阻為0.5R，與導(dǎo)軌良好接觸，回路中電阻的阻值為R，不計(jì)導(dǎo)軌電阻。兩導(dǎo)軌間距為d，現(xiàn)用外力拉動(dòng)導(dǎo)體棒做速度為V0的勻速切割磁感線的運(yùn)動(dòng)。求：

1、電路中總電功率電阻R的電功率

2、拉力大小

3、拉力功率

FabRcdcabd1)電路分析：電源、電路連接2、拉力大小

3、拉力功率

FabRcd2)力學(xué)分析：合力與加速度、速度；功與能的關(guān)系，能與能的關(guān)系解：cd勻速運(yùn)動(dòng)解得：力、電的聯(lián)接點(diǎn)：電流及安培力功能關(guān)系：克服安培力做功等于產(chǎn)生的電能勻速切割時(shí)，外界能量完全轉(zhuǎn)化為電能;

加速切割時(shí)，外界能量轉(zhuǎn)化為電能和系統(tǒng)的動(dòng)能。電磁感應(yīng)與力學(xué)綜合：1、電的分析：電源及電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算、電路的連接、閉合電路歐姆定律及串并聯(lián)規(guī)律應(yīng)用2、力的分析：受力與運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象判斷、能量規(guī)律判斷3、聯(lián)接點(diǎn)：電流及安培力電路與電磁感應(yīng)綜合：1、判定電源（正負(fù)極）及電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算2、確定電路的連接3、閉合電路歐姆定律及串并聯(lián)規(guī)律應(yīng)用本章的兩類習(xí)題四、電動(dòng)機(jī)中的反電動(dòng)勢(shì)S閉合的瞬間，金屬桿MN受安培力的方向？運(yùn)動(dòng)的方向？MN運(yùn)動(dòng)過程中，是否切割磁感線？是否產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)？電動(dòng)勢(shì)的方向與電路中原來電流的方向是什么關(guān)系？對(duì)原來電流起什么作用？SEMNE感E總=E－E感

=E－BLV電動(dòng)勢(shì)對(duì)原電流起阻礙作用—反電動(dòng)勢(shì)四、電動(dòng)機(jī)中的反電動(dòng)勢(shì)1、定義：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)總要削弱電源產(chǎn)生的電流BIL