3.法拉第電磁感應(yīng)定律.pptx

1、,第一章 電磁感應(yīng),3法拉第電磁感應(yīng)定律,理解和掌握法拉第電磁感應(yīng)定律.,學(xué)科素養(yǎng)與目標(biāo)要求,物理觀念：,科學(xué)思維：,1.通過比較，區(qū)分、 . 2.通過自主和合作探究，運用法拉第電磁感應(yīng)定律推導(dǎo)出導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的電動勢的公式. 3.在進行感應(yīng)電動勢的計算時培養(yǎng)綜合分析能力.,NEIRONGSUOYIN,內(nèi)容索引,自主預(yù)習(xí) 預(yù)習(xí)新知 夯實基礎(chǔ),重點探究 啟迪思維 探究重點,達標(biāo)檢測 檢測評價 達標(biāo)過關(guān),自主預(yù)習(xí),由 產(chǎn)生的電動勢，叫感應(yīng)電動勢.,一、感應(yīng)電動勢,電磁感應(yīng),1.內(nèi)容：電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這個電路的磁通量的 成正比，這就是法拉第電磁感應(yīng)定律. 2.表達式：_，其中 是線

2、圈的匝數(shù).,二、法拉第電磁感應(yīng)定律,變化率,n,1.導(dǎo)線垂直于磁場運動，B、L、v兩兩垂直時，如圖1所示，E .,三、導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢,BLv,圖1,2.導(dǎo)線的運動方向與導(dǎo)線本身垂直，但與磁感線方向夾角為時，如圖2所示，E .,Blvsin ,圖2,1.判斷下列說法的正誤. (1)在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，有感應(yīng)電流，就一定有感應(yīng)電動勢；反之，有感應(yīng)電動勢，就一定有感應(yīng)電流.() (2)線圈中磁通量的變化量越大，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一定越大.() (3)線圈放在磁場越強的位置，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一定越大.() (4)線圈中磁通量變化越快，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一定越大.(),即學(xué)即

3、用,2.圖3甲、乙中，金屬導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢分別為E甲_，E乙_.,圖3,Blv,Blvsin ,重點探究,如圖所示，將條形磁鐵從同一高度插入線圈的實驗中.,一、對電磁感應(yīng)定律的理解,導(dǎo)學(xué)探究,答案磁通量變化量相同，但磁通量變化的快慢不同，快速插入比緩慢插入時指針偏轉(zhuǎn)角度大.,(1)快速插入和緩慢插入磁通量的變化量相同嗎？指針偏轉(zhuǎn)角度相同嗎？,(2)分別用一根磁鐵和兩根磁鐵以同樣速度快速插入，磁通量的變化量相同嗎？指針偏轉(zhuǎn)角度相同嗎？,答案用兩根磁鐵快速插入時磁通量變化量較大，磁通量變化率也較大，指針偏轉(zhuǎn)角度較大.,(3)指針偏轉(zhuǎn)角度取決于什么？,知識深化,例1關(guān)于感應(yīng)電動勢的大小，下列說

4、法中正確的是 A.穿過線圈的磁通量最大時，所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢就一定最大 B.穿過線圈的磁通量的變化量增大時，所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢也增大 C.穿過線圈的磁通量等于0，所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢就一定為0 D.穿過線圈的磁通量的變化率 越大，所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢就越大,解析根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，感應(yīng)電動勢的大小與磁通量的變化率 成正比，與磁通量及磁通量的變化量沒有必然聯(lián)系.當(dāng)磁通量很大時，感應(yīng)電動勢可能很小，甚至為0.當(dāng)磁通量等于0時，其變化率可能很大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢也可能很大，而增大時， 可能減小.如圖所示，t1時刻， 最大，但E0；0t1時間內(nèi)增大，但 減小，E減??；t2時刻，0，但 最大，E最大

5、.故D正確.,例2如圖4甲所示，一個圓形線圈的匝數(shù)n1 000匝，線圈面積S200 cm2，線圈的電阻r1 ，線圈外接一個阻值R4 的電阻，把線圈放入一方向垂直于線圈平面向里的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示，求：,(1)前4 s內(nèi)的感應(yīng)電動勢的大小及電阻R上消耗的功率；,答案1 V0.16 W,圖4,解析前4 s內(nèi)磁通量的變化量 21S(B2B1) 200104(0.40.2) Wb4103 Wb,(2)前5 s內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢.,答案0,解析由題圖乙知，46 s內(nèi)的 0.2 T/s， 則第5 s時的磁感應(yīng)強度B20.2 T，前5 s內(nèi)磁通量的變化量,21S(B2B1) 2

6、00104(0.20.2) Wb0,二、導(dǎo)線切割磁感線時的感應(yīng)電動勢,1.導(dǎo)線切割磁感線時感應(yīng)電動勢表達式的推導(dǎo) 如圖5所示，閉合電路一部分導(dǎo)線ab處于勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為B，ab的長度為l，ab以速度v勻速垂直切割磁感線.,圖5,則在t內(nèi)穿過閉合電路磁通量的變化量為BSBlvt,2.對公式的理解 (1)當(dāng)B、l、v三個量方向互相垂直時，EBlv；當(dāng)有任意兩個量的方向互相平行時，E0. (2)當(dāng)l垂直于B、l垂直于v，而v與B成角時，導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小為EBlvsin . (3)若導(dǎo)線是曲折的，或l與v不垂直時，EBlv中的l應(yīng)為導(dǎo)線在與v垂直的方向上的投影長度，即有效切割

7、長度.,例3如圖6所示的情況中，金屬導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為Blv的是,圖6,A.丙和丁B.甲、乙、丁 C.甲、乙、丙、丁D.只有乙,解析公式EBlv中的l應(yīng)指導(dǎo)體的有效切割長度，甲、乙、丁中的有效切割長度均為l，電動勢EBlv；而丙的有效長度為0，電動勢為0，故選項B正確.,例4如圖7所示，“”形金屬框架MON所在平面與磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直，金屬棒ab能緊貼金屬框架運動，且始終與ON垂直，金屬棒與金屬框架材料、粗細相同.當(dāng)ab從O點開始勻速向右平動時，速度為v0，MON30.,(1)試求bOc回路中感應(yīng)電動勢隨時間變化的函數(shù)關(guān)系式.,圖7,解析設(shè)ab從O點出發(fā)時開始計時，經(jīng)過時間t后

8、，ab勻速運動的距離為s，則 有sv0t.由tan 30 ，有 v0ttan 30.,則金屬棒ab接入回路的bc部分切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為,(2)閉合回路中的電流隨時間變化的圖像是_.,解析lObv0t，lbcv0ttan 30，lOc ，單位長度電阻設(shè)為R0，則回路總電阻RR0(v0v0tan 30 )t，回路電流I 為常量，與時間t無關(guān)，選項B正確.,學(xué)科素養(yǎng)本題考查了導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的計算和閉合電路歐姆定律的運用.解題過程要注意閉合回路中切割磁感線的那部分產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢，相當(dāng)于電源.該題將電磁感應(yīng)與電路問題有機結(jié)合，提高了學(xué)生的邏輯思維能力和綜合應(yīng)用能力，很好地體現(xiàn)了

9、“科學(xué)思維”的核心素養(yǎng).,達標(biāo)檢測,1.(對法拉第電磁感應(yīng)定律的理解)如圖8所示，半徑為R的n匝線圈套在邊長為a的正方形abcd之外，勻強磁場垂直穿過該正方形，當(dāng)磁場以 的變化率變化時，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小為,1,2,3,4,圖8,解析由題意可知，線圈中磁場的面積為a2，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知， 線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小為 ，故只有選項D正確.,A.磁通量的變化量為0.25 Wb B.磁通量的變化率為2.5102 Wb/s C.a、b間電壓為0 D.在a、b間接一個理想電流表時，電 流表的示數(shù)為0.25 A,2.(公式En 的應(yīng)用)(多選)如圖9甲所示，線圈的匝數(shù)n100匝，橫截面

10、積S50 cm2，線圈總電阻r10 ，沿軸向有勻強磁場，設(shè)圖示磁場方向為正方向，磁場的磁感應(yīng)強度隨時間按如圖乙所示規(guī)律變化，則在開始的0.1 s內(nèi),1,2,3,4,圖9,1,2,3,解析通過線圈的磁通量與線圈的匝數(shù)無關(guān)，由于0時刻和0.1 s時刻的磁場方向相反，磁通量穿入的方向不同，則(0.10.4)50104 Wb2.5103 Wb，A項錯誤； 磁通量的變化率 2.5102 Wb/s，B項正確； 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，當(dāng)a、b間斷開時，其間電壓等于線圈產(chǎn)生的感 應(yīng)電動勢，感應(yīng)電動勢大小為En 2.5 V且恒定，C項錯誤； 在a、b間接一個理想電流表時相當(dāng)于a、b間接通而形成回路，回路總

11、電阻即為 線圈的總電阻，故感應(yīng)電流大小 ，D項正確.,4,3.(公式EBlv的應(yīng)用)如圖10所示，空間有一勻強磁場，一直金屬棒與磁感應(yīng)強度方向垂直，當(dāng)它以速度v沿與棒和磁感應(yīng)強度都垂直的方向運動時，棒兩端的感應(yīng)電動勢大小為E，將此棒彎成兩段長度相等且相互垂直的折線，置于與磁感應(yīng)強度相互垂直的平面內(nèi)，當(dāng)它沿兩段折線夾角平分線的方向以速度v運動時，棒兩端的感應(yīng)電動勢大小為E.則 等于,1,2,3,4,圖10,1,2,3,4,4.(公式En 的應(yīng)用)(2018南通中學(xué)高二上學(xué)期期中)如圖11甲所示，在一個正方形金屬線圈區(qū)域內(nèi)存在著磁感應(yīng)強度B隨時間變化的勻強磁場，磁場的方向與線圈平面垂直.金屬線圈所圍的面積S200 cm2，匝數(shù)n1 000，線圈電阻r2.0 .線圈與電阻R構(gòu)成閉合回路，電阻的阻值R8.0 .勻強磁場的磁感應(yīng)強度隨時間變化的情況如圖乙所示，求：,1,2,3,(1)t12.0 s時線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的大??；,答案1 V,4,圖11,解析根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，04.0 s時間內(nèi)線圈中磁通量均勻變化，產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電流，,1,2,3,4,(2)在t12.0 s時通過電阻R