人教版2019選擇性必修二 2.2 法拉第電磁感應(yīng)定律 14張

第二節(jié)

法拉第電磁感應(yīng)定律溫故知新！問題1：感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件是什么？問題2：如何判斷感應(yīng)電流方向？問題3：在電路中產(chǎn)生持續(xù)電流的條件是什么？問題4：在下列常見的電磁感應(yīng)現(xiàn)象模型中，各部分在電路中的功能是什么？等效電源問題5：上述情境中，電路斷開，是否還有感應(yīng)電流？等效電源是否仍有電動勢？任務(wù)一：電磁感應(yīng)定律★感應(yīng)電動勢：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢。感應(yīng)電動勢：電路中的磁通量變化條件感應(yīng)電流：閉合回路中的磁通量變化★探究感應(yīng)電動勢大小的相關(guān)因素：實(shí)驗(yàn)表明：磁通量變化越快，感應(yīng)電動勢越大。法拉第電磁感應(yīng)定律★法拉第電磁感應(yīng)定律：閉合電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一點(diǎn)路的磁通

量的變化率成正比★注意：表達(dá)式：1.該規(guī)律是德國物理學(xué)家紐曼、韋伯在對理論和實(shí)驗(yàn)資料嚴(yán)格分析后得出；★思考：如何判斷感應(yīng)電動勢的電勢高低關(guān)系？2.感應(yīng)電動勢E的大小取決于穿過電路的磁通量的變化率，即

，而與Φ的大小、ΔΦ的大小沒有必然的關(guān)系，與電路的電阻R無關(guān)；3.公式

中，E是Δt這段時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢；當(dāng)Δt→0時(shí)，E可視為瞬時(shí)感應(yīng)電動勢。法拉第電磁感應(yīng)定律例：如圖甲所示，有一個(gè)圓形線圈，線圈的匝數(shù)n=1000匝，線圈面積S=200cm2，線圈的電阻r=1Ω，線圈外接一個(gè)阻值R=4Ω的電阻，把線圈放入一方向垂直于線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示，求：

（1）0~4s、4~6s內(nèi)線圈兩端的電勢高低關(guān)系；

（2）0~4s、4~6s內(nèi)感應(yīng)電動勢的大小。ab導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動勢例：如圖所示，把矩形線框CDMN放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場里，線框平面跟磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直。設(shè)線框可動部分導(dǎo)體棒MN的長度為l，它以速度v向右運(yùn)動，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律求導(dǎo)體棒切割磁感線時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢？表達(dá)式：適用范圍：B、L、v兩兩垂直的單桿或單匝線圈導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動勢變式一：如果導(dǎo)線的運(yùn)動方向與導(dǎo)線本身是垂直的，但與磁場方向夾角為θθ表達(dá)式：θ為v與B的夾角變式二：如果導(dǎo)線的運(yùn)動方向與磁場垂直，桿與速度方向夾角為θ變式三：其他類型的切割邊長為a的N匝線圈理解與深化與的聯(lián)系與區(qū)別法拉第電磁感應(yīng)定律導(dǎo)體棒切割磁感線區(qū)別表

達(dá)

式研究對象適用范圍計(jì)算結(jié)果聯(lián)系閉合回路切割磁感線的那部分導(dǎo)體各種電磁感應(yīng)現(xiàn)象導(dǎo)體棒切割磁感線Δt時(shí)間內(nèi)的平均值由v決定由推導(dǎo)出，可視為其推論。追根溯源—?jiǎng)由妱觿荨痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢罧DC-+-+v思考與討論：如圖所示，導(dǎo)體棒CD在勻強(qiáng)磁場中向右運(yùn)動，導(dǎo)體棒內(nèi)存在可自由移動的電荷，請分析（分別分析開關(guān)斷開與閉合時(shí)的情況）：1.導(dǎo)體棒內(nèi)的自由電荷的受力與運(yùn)動情況；2.假設(shè)導(dǎo)體棒一直運(yùn)動，自由電荷能否一直運(yùn)動？3.導(dǎo)體棒兩端電勢的高低關(guān)系；4.描述感應(yīng)電動勢的成因；5.試分析開關(guān)閉合時(shí)全電路中功與能的轉(zhuǎn)化關(guān)系。理解與應(yīng)用例：（地球磁場模型的構(gòu)建）當(dāng)航天飛機(jī)在環(huán)繞地球的軌道上飛行時(shí)，從中釋放一顆衛(wèi)星，衛(wèi)星與航天飛機(jī)速度相同，兩者用導(dǎo)電纜繩相連。這種衛(wèi)星稱為繩系衛(wèi)星，利用它可以進(jìn)行多種科學(xué)實(shí)驗(yàn)?，F(xiàn)有一繩系衛(wèi)星在地球赤道上空沿東西方向運(yùn)行。衛(wèi)星位于航天飛機(jī)的正上方，它與航天飛機(jī)之間的距離是d=20.5km，衛(wèi)星所在位置的地磁場B=4.6×10-5T，沿水平方向由南向北。如果航天飛機(jī)和衛(wèi)星的運(yùn)行速度都是v=7.6km/s，求纜繩中的感應(yīng)電動勢。對比作業(yè)本P33第11題，掌握地球磁場的不同應(yīng)用方式！理解與應(yīng)用例：（旋轉(zhuǎn)切割模型）一長為l的導(dǎo)體棒在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中繞其一端以角速度ω在垂直于磁場平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動（如圖）,求ab兩端電勢高低關(guān)系及產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。若以ab桿延長向上的點(diǎn)O為圓心以角速度ω在垂直于磁場平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動（如圖），已知Oa=l1，Ob=l2，求ab兩端產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢?！痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢痢罯ab理解與應(yīng)用例：（矩形線框在磁場中旋轉(zhuǎn)）如圖，矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞OO'軸勻速轉(zhuǎn)動時(shí)，線圈中的感應(yīng)電動勢是否變化？為什么？設(shè)線圈的兩個(gè)邊長分別是l1和l2，轉(zhuǎn)動時(shí)角速度是，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。試求：在圖示位置時(shí)，線圈中的感應(yīng)電動勢。理解與應(yīng)用例：（流量計(jì)）如圖是電磁流量計(jì)的示意圖。圓管由非磁性材料制成，空間有勻強(qiáng)磁場。當(dāng)管中的導(dǎo)電液體流過磁場區(qū)域時(shí)，測出管壁上M、N兩點(diǎn)間的電勢差U，就可以知道管中液體的流量Q——單位時(shí)間內(nèi)流過管道橫截面的液體體積。已知管的直徑為d，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，試推出Q與U關(guān)系的表達(dá)式。假定管中各處液體的流速相同。理解與應(yīng)用例：（音箱與話筒）動圈式揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)如圖