高中物理(新教材)選修二課件2：2-2-法拉第電磁感應(yīng)定律 人教版

2.2拉第電磁感應(yīng)定律一、電磁感應(yīng)定律1.感應(yīng)電動(dòng)勢(1)定義：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢。(2)感應(yīng)電動(dòng)勢與感應(yīng)電流的關(guān)系產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源，閉合導(dǎo)體回路中有感應(yīng)電動(dòng)勢就有感應(yīng)電流，若導(dǎo)體回路不閉合，則沒有感應(yīng)電流，但仍有感應(yīng)電動(dòng)勢。2.法拉第電磁感應(yīng)定律(1)內(nèi)容：閉合電路中感應(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。

二、導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢1.導(dǎo)線垂直于磁場運(yùn)動(dòng)，B、l、v兩兩垂直時(shí)，如圖所示，E=Blv。2.導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)方向與導(dǎo)線本身垂直，但與磁感線方向夾角為θ時(shí)，如圖所示，E=Blvsinθ。

如圖所示，我們可以通過實(shí)驗(yàn)探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象中感應(yīng)電流方向的決定因素和遵循的物理規(guī)律。(1)在實(shí)驗(yàn)中，電流表指針偏轉(zhuǎn)原因是什么?(2)電流表指針偏轉(zhuǎn)程度跟感應(yīng)電動(dòng)勢的大小有什么關(guān)系?(3)在圖中，將條形磁鐵從同一高度插入線圈中，快插入和慢插入有什么相同和不同?合作探究一：法拉第電磁感應(yīng)定律要點(diǎn)提示：(1)穿過閉合電路的Φ變化?產(chǎn)生E感?產(chǎn)生I感。(2)由閉合電路歐姆定律I=

知，當(dāng)電路的總電阻一定時(shí)，E感越大，I感越大，指針偏轉(zhuǎn)程度越大。(3)磁通量變化相同，但磁通量變化的快慢不同，即電流表指針偏轉(zhuǎn)程度不同。知識(shí)歸納

2.對(duì)法拉第電磁感應(yīng)定律的理解

例1：一個(gè)面積S=4×10-2m2、匝數(shù)n=100的線圈，放在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于線圈平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示，由圖可知(

)A.在開始的2s內(nèi)穿過線圈的磁通量變化率為8Wb/sB.在開始的2s內(nèi)穿過線圈的磁通量變化量等于零C.在開始的2s內(nèi)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢等于8VD.在第3s末的感應(yīng)電動(dòng)勢為零例1：一個(gè)面積S=4×10-2m2、匝數(shù)n=100的線圈，放在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于線圈平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示，由圖可知(

)A.在開始的2s內(nèi)穿過線圈的磁通量變化率為8Wb/sB.在開始的2s內(nèi)穿過線圈的磁通量變化量等于零C.在開始的2s內(nèi)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢等于8VD.在第3s末的感應(yīng)電動(dòng)勢為零答案：C

1.如圖甲所示，閉合電路一部分導(dǎo)體ab處于勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，ab的長度為l，ab以速度v勻速切割磁感線，求回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢。2.若將軌道一端抬高，如圖乙所示，直導(dǎo)線ab仍與磁場垂直，但速度與磁感線方向有一個(gè)夾角θ(θ≠90°)，則此時(shí)直導(dǎo)線上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢表達(dá)式是什么?合作探究二：導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的電動(dòng)勢

1.對(duì)公式E=Blvsinθ的理解(1)當(dāng)B、l、v三個(gè)量方向相互垂直時(shí)，E=Blv；當(dāng)有任意兩個(gè)量的方向平行時(shí)，E=0。(2)式中的l應(yīng)理解為導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的有效長度。若切割磁感線的導(dǎo)線是彎曲的，則應(yīng)取其與B和v方向都垂直的等效線段的長度來計(jì)算。如圖中線段ab的長即為導(dǎo)線切割磁感線的有效長度。(3)公式中的v應(yīng)理解為導(dǎo)線和磁場的相對(duì)速度，當(dāng)導(dǎo)線不動(dòng)而磁場運(yùn)動(dòng)時(shí)，也有電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生。知識(shí)歸納

2.導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢如圖所示，長為l的導(dǎo)體棒ab以a為圓心，以角速度ω在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，其感應(yīng)電動(dòng)勢可從兩個(gè)角度推導(dǎo)。2.導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢如圖所示，長為l的導(dǎo)體棒ab以a為圓心，以角速度ω在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，其感應(yīng)電動(dòng)勢可從兩個(gè)角度推導(dǎo)。

公式E=Blvsinθ研究對(duì)象某個(gè)回路回路中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的那部分導(dǎo)體內(nèi)容(1)求的是Δt時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢，E與某段時(shí)間或某個(gè)過程對(duì)應(yīng)。(2)當(dāng)Δt→0時(shí)，E為瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(1)若v為瞬時(shí)速度，求的是瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢。(2)若v為平均速度，求的是平均感應(yīng)電動(dòng)勢。(3)當(dāng)B、l、v三者均不變時(shí)，平均感應(yīng)電動(dòng)勢與瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢相等適用范圍對(duì)任何電路普遍適用只適用于導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情況聯(lián)系例2.

長為l的金屬棒ab以a點(diǎn)為軸在垂直于勻強(qiáng)磁場的平面內(nèi)以角速度ω做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。求：(1)ab棒的平均速率。(2)ab兩端的電勢差。(3)經(jīng)時(shí)間Δt金屬棒ab所掃過面積中磁通量為多少?此過程中平均感應(yīng)電動(dòng)勢多大?

隨堂檢測1.關(guān)于感應(yīng)電動(dòng)勢大小的下列說法中，正確的是(

)A.線圈中磁通量變化越大，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢一定越大B.線圈中磁通量越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢一定越大C.線圈放在磁感應(yīng)強(qiáng)度越強(qiáng)的地方，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢一定越大D.線圈中磁通量變化越快，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢越大D2.如圖所示，PQRS為一正方形導(dǎo)線框，它以恒定速度向右進(jìn)入以MN為邊界的勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直線框平面，MN線與線框的邊成45°角，E、F分別為PS和PQ的中點(diǎn)，關(guān)于線框中的感應(yīng)電流，下列說法正確的是(

)A.當(dāng)E點(diǎn)經(jīng)過邊界MN時(shí)，感應(yīng)電流最大B.當(dāng)P點(diǎn)經(jīng)過邊界MN時(shí)，感應(yīng)電流最大C.當(dāng)F點(diǎn)經(jīng)過邊界MN時(shí)，感應(yīng)電流最大D.當(dāng)Q點(diǎn)經(jīng)過邊界MN時(shí)，感應(yīng)電流最大B3.單匝矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸垂直于磁場，若線圈所圍面積里磁通量隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示，則0~D過程中(

)A.線圈中0時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢最大B.線圈中D時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢為零C.線圈中D時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢最大D.線圈中0至D時(shí)間內(nèi)平均感應(yīng)電動(dòng)勢為0.4VABD4.匝數(shù)為100的線圈的面積S=100cm2，放在方向如圖所示的勻強(qiáng)磁場中。線圈平面與磁場的方向垂直，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度由2×10-3T經(jīng)過5s均勻減小到0時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢的大小為 (

)A.4×10-4V

B.2×10-3VC.4×10-2V D.0.2VA5.如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，金屬桿MN在平行金屬導(dǎo)軌上以速度v向右勻速滑動(dòng)，MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為E1；若磁感應(yīng)強(qiáng)度增大為2B，其他條件不變，MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢變?yōu)镋2。通過電阻R的電流方向及E1與E2之比分別為(

)A.c→a，2∶1

B.a→c，2∶1C.a→c，1∶2 D.c→a，1∶2C備用工具&資料4.匝數(shù)為100的線圈的面積S=100cm2，放在方向如圖所示的勻強(qiáng)磁場中。線圈平面與磁場的方向垂直，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度由2×10-3T經(jīng)過5s均勻減小到0時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢的大小為 (

)A.4×10-4V

B.2×10-3VC.4×10-2V D.0.2VA2.如圖所示，PQRS為一正方形導(dǎo)線框，它以恒定速度向右進(jìn)入以MN為邊界的勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直線框平面，MN線與線框的邊成45°角，E、F分別為PS和PQ的中點(diǎn)，關(guān)于線框中的感應(yīng)電流，下列說法正確的是(

)A.當(dāng)E點(diǎn)經(jīng)過邊界MN時(shí)，感應(yīng)電流最大B.當(dāng)P點(diǎn)經(jīng)過邊界MN時(shí)，感應(yīng)電流最大C.當(dāng)F點(diǎn)經(jīng)過邊界MN時(shí)，感應(yīng)電流最大D.當(dāng)Q點(diǎn)經(jīng)過邊界MN時(shí)，感應(yīng)電流最大B二、導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢1.導(dǎo)線垂直于磁場運(yùn)動(dòng)，B、l、v兩兩垂直時(shí)，如圖所示，E=Blv。2.導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)方向與導(dǎo)線本身垂直，但與磁感線方向夾角為θ時(shí)，如圖所示，E=Blvsinθ。

知識(shí)歸納

例1：一個(gè)面積S=4×10-2m