高考物理 专题探究 3 法拉第电磁感应定律课件(选修32)
合集下载
法拉第电磁感应定律课件(新人教选修3-2)
3.感应电动势的不同表达式：
当ΔΦ＝ΔＢＳcosθ 则E＝ΔＢＳ／Δtcosθ 当ΔΦ＝ＢΔＳcosθ 则E＝ＢΔＳ／Δtcosθ 当ΔΦ＝ＢＳΔ(cosθ) 则E＝ＢＳΔ（cosθ）／Δt
4.区别
磁通量φ ： 表示穿过某一面积的磁感线的条数 磁通量的变化量△ φ ：△φ=φ2—φ1
Δφ 磁通量的变化率： 表示磁通量的变化快慢 Δt
a
S v N a
a
R
E b
r
E b
r
L G b
G
1.定义:
在电磁感应现象中产生的电动势称感应电动势
(产生感应电动势的那部分导体相当于电源)
a R b v R E
a r b
S v N a
S N
a E b r G
L G b
2.感应电动势产生的条件: 不管电路是否闭合, 只要磁通量发生变化
感应电动势与感应电流的关系: 感应电动势是形成感应电流的必要条件，有感 应电动势不一定存在感应电流（要看电路是否闭 合），有感应电流一定存在感应电动势．
速度V为瞬时值，E就为瞬时值
半径为R的半圆形导线在匀强磁场B中，以速度V
向右匀速运动时，感应电动势E=？
× × × × ×Ｏ× × R × × × × × × × × × × × × × × × Ｖ × × × × × × × ×
E = B· 2R· V
有效长度---弯曲导线在垂直速度方向上 的投影长度
分析：回路在时间Δ t内增 大的面积为： ΔS=LvΔt 穿过回路的磁通量的变化 为： ΔΦ=BΔS =BLvΔt 产生的感应电动势为：
Φ BLvt BLv E t t
G
× × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × ×
高二物理选修3-2-法拉第电磁感应定律-课件
t
的区别和联系？
联系： 1、公式①中的时间趋近于0时， E就为瞬时感应电动势 2、公式②中v若代表平均速度， 则求出的E就为平均感应电动势。
四、反电动势
此电动势
阻碍电路
V
中原来的
电流.
故称之为
反电动势
安培力方向 转动速度方向
S
N
电动机
电动机线圈的转动产生感应电动势是反电动势。这个电动势是削弱
01
从条件上看
相同 磁通量变化量 △Φ相同 不同 磁铁插入的快慢不同
从结果上看
都产生感应电流 I
感应电流 I 大小不同
感应电动势大小不同
模拟实验二
Ｎ
ＮＮ
一根磁铁快速插入
两根磁铁快速插入
分析归纳：
从条件上看
相同
磁铁的快慢相同
不同 磁通量变化量 △Φ不同
从结果上看
都产生感应电流 I
感应电流 I 大小不同
作业:
03
04
第17页---第19页 例 题 自己课后自学
第13题
02
P20～P22 第1 题 ～第11题Βιβλιοθήκη 01《创新导与练》
电源
N
S
电源
我们怎样能够感知到感应电动势的大小？ 电流表偏转的角度
探究项目：影响感应电动势大小的因素
等效
电流表指针的偏转角度与感应电动势 的大小有什么关系呢？
探究项目：影响感应电动势大小的因素
猜 想： 可能与什么因素有关 器 材： 探究过程：
模拟实验一
一根磁铁 快速插入
Ｎ 一根磁铁慢速插入 Ｎ
分析归纳：
思考：
当闭合电路中的线圈匝数是 n时，感应电动势大小的表 达式该怎么写呢？
的区别和联系？
联系： 1、公式①中的时间趋近于0时， E就为瞬时感应电动势 2、公式②中v若代表平均速度， 则求出的E就为平均感应电动势。
四、反电动势
此电动势
阻碍电路
V
中原来的
电流.
故称之为
反电动势
安培力方向 转动速度方向
S
N
电动机
电动机线圈的转动产生感应电动势是反电动势。这个电动势是削弱
01
从条件上看
相同 磁通量变化量 △Φ相同 不同 磁铁插入的快慢不同
从结果上看
都产生感应电流 I
感应电流 I 大小不同
感应电动势大小不同
模拟实验二
Ｎ
ＮＮ
一根磁铁快速插入
两根磁铁快速插入
分析归纳：
从条件上看
相同
磁铁的快慢相同
不同 磁通量变化量 △Φ不同
从结果上看
都产生感应电流 I
感应电流 I 大小不同
作业:
03
04
第17页---第19页 例 题 自己课后自学
第13题
02
P20～P22 第1 题 ～第11题Βιβλιοθήκη 01《创新导与练》
电源
N
S
电源
我们怎样能够感知到感应电动势的大小？ 电流表偏转的角度
探究项目：影响感应电动势大小的因素
等效
电流表指针的偏转角度与感应电动势 的大小有什么关系呢？
探究项目：影响感应电动势大小的因素
猜 想： 可能与什么因素有关 器 材： 探究过程：
模拟实验一
一根磁铁 快速插入
Ｎ 一根磁铁慢速插入 Ｎ
分析归纳：
思考：
当闭合电路中的线圈匝数是 n时，感应电动势大小的表 达式该怎么写呢？
人教版高中物理选修3-2 课件4.4法拉第电磁感应定律的应用(共18张PPT)
(1)由b向a方向看到的装置如图乙所示，请 在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力 示意图；
(2)在加速下滑过程中，当ab杆的速度大小 为v时，求此时ab杆中的电流及其加速度的 大小；
(3)求在下滑过程中，ab杆可以达到的速度 最大值；
解析：(1)如图5所示
(2)当 ab 杆速度为 v 时，感应电动势
(2)感应电流大小为 I＝ER＝00..2800 A＝4.0 A (3)由于 ab 棒受安培力，故外力 F＝ILB＝4.0×0.5×0.4 N＝0.8 N， 故外力的大小为 0.8 N
例题５、如图所示，匀强磁场的磁感应强度 B＝0.1 T，金属棒AD长0.4 m，与框架宽度 相同，电阻r＝1.3Ω，框架电阻不计，电阻 R1＝2 Ω，R2＝1 Ω.当金属棒以5 m/s速度匀 速向右运动时，求：
例题4、如图4所示，水平放置的平行金属导轨，相距L ＝0.50 m，左端接一电阻R＝0.20 Ω，磁感应强度B＝ 0.40 T的匀强磁场方向垂直于导轨平面，导体棒ab垂直 放在导轨上，并能无摩擦地沿导轨滑动，导轨和导体 棒的电阻均可忽略不计，当ab以v＝4.0 m/s的速度水平 向右匀速滑动时，求：
(1)导线中感应电流的大小； (2)磁场对方框作用力的大小随时间的变化率．
小结：法拉第电磁感应定律应用一般分析思路
(1)橡胶带匀速运动的速率； (2)电阻R消耗的电功率； (3)一根金属条每次经过磁场区域克服安培力做的功．
例题8、如图所示，匀强磁场的磁感应强度方向 垂直于纸面向里，大小随时间的变化率＝k，k 为负的常量．用电阻率为ρ、横截面积为S的硬 导线做成一边长为l的方框．将方框固定于纸面 内，其右半部位于磁场区域中．求：
(1)ab棒中感应电动势的大小， 并指出a、b哪端电势高？ (2)回路中感应电流的大小； (3)维持ab棒做匀速运动的水平 外力F的大小．
人教版高二物理选修3-2第四章4.4 法拉第电磁感应定律(共20张PPT)
8
二、导线切割磁感线(动生电动势)
N 匀强磁场B，长为l 的 C 导体棒在t时刻位于MN， v l 此时速度为v。经过Δt 时 间，运动到M1N1位置，位 D M 移为Δx。 在Δt内，磁通量变化量为ΔΦ=BlΔx t 时刻的动生电动势为 N1
M1
Δ Φ Bl Δ x Δ x E = lim = Bl v = lim = Bl lim Δ t Δ t Δt→0 Δt Δt→0 Δt→0
Δ Φ ΔΦ E = lim E = lim n 或 Δt→0 Δt Δt→ 体在恒定磁场中运动导致磁通量变化， 产生的感应电动势称为动生电动势； ②导体不动，因磁场变化导致磁通 量变化产生的电动势称为感生电动势； ③导体在磁场中运动，同时磁场发 生变化，回路电动势为动生电动势和感 生电动势之和。
Δt Δ Φ E =n (n为线圈的匝数) Δt
6
当穿过回路的磁通量随时间的变化是 均匀的，感应电动势恒定不变.磁通量随时间 的变化是不均匀的，感应电动势随时间变化， E =ΔΦ/Δt表示在Δt 时间内感应电动势的平均 值。 在t→t+Δt内，磁通量变化量为ΔΦ。当 Δt→0，t 时刻的感应电动势为
R1
a
r2
B0
O
b
t1
t0 t
14
四、反电动势
F安
v
思考与讨论：线圈转动时产生的感应电动势是
加强了电源产生的电流，还是削弱了它？是有 利于线圈的转动还是阻碍了线圈的转动？
15
直流电动机中的动生电动势方向与通 入的电流方向相反.这个电动势被称为反电 动势E反.反电动势的大小取决于磁场B的大 小，线圈的长度以及切割磁感线的速度. 反电动势阻碍线圈的转动.维持线圈 匀速转动，电源要持续不断输入能量，克 服反电动势做功的过程就是电能向其他形 式能转化的过程。
二、导线切割磁感线(动生电动势)
N 匀强磁场B，长为l 的 C 导体棒在t时刻位于MN， v l 此时速度为v。经过Δt 时 间，运动到M1N1位置，位 D M 移为Δx。 在Δt内，磁通量变化量为ΔΦ=BlΔx t 时刻的动生电动势为 N1
M1
Δ Φ Bl Δ x Δ x E = lim = Bl v = lim = Bl lim Δ t Δ t Δt→0 Δt Δt→0 Δt→0
Δ Φ ΔΦ E = lim E = lim n 或 Δt→0 Δt Δt→ 体在恒定磁场中运动导致磁通量变化， 产生的感应电动势称为动生电动势； ②导体不动，因磁场变化导致磁通 量变化产生的电动势称为感生电动势； ③导体在磁场中运动，同时磁场发 生变化，回路电动势为动生电动势和感 生电动势之和。
Δt Δ Φ E =n (n为线圈的匝数) Δt
6
当穿过回路的磁通量随时间的变化是 均匀的，感应电动势恒定不变.磁通量随时间 的变化是不均匀的，感应电动势随时间变化， E =ΔΦ/Δt表示在Δt 时间内感应电动势的平均 值。 在t→t+Δt内，磁通量变化量为ΔΦ。当 Δt→0，t 时刻的感应电动势为
R1
a
r2
B0
O
b
t1
t0 t
14
四、反电动势
F安
v
思考与讨论：线圈转动时产生的感应电动势是
加强了电源产生的电流，还是削弱了它？是有 利于线圈的转动还是阻碍了线圈的转动？
15
直流电动机中的动生电动势方向与通 入的电流方向相反.这个电动势被称为反电 动势E反.反电动势的大小取决于磁场B的大 小，线圈的长度以及切割磁感线的速度. 反电动势阻碍线圈的转动.维持线圈 匀速转动，电源要持续不断输入能量，克 服反电动势做功的过程就是电能向其他形 式能转化的过程。
高二物理选修3-2__法拉第电磁感应定律_课件(课堂教学)
8
学校课堂
当开关断开后，电路中是否有电流呢？
电源两端有电压吗？电源的电动势还存在吗？
9
学校课堂
当导线断开后，电路中是否还有电流呢？
线圈内的感应电动势还存在吗？
10
学校课堂
总结：
感应电动势的有无，完全 取决于穿过闭合电路中的磁通 量是否发生变化，与电路的通 断，电路的组成是无关的。
11
学校课堂
探究项目：影响感应电动势大小的因素
的感应电动势一定越大 C.线圈处在磁场越强的位置，线圈中
产生的感应电动势一定越大 D.线圈中磁通量变化得越快，线圈中
产生的感应电动势越大
28
学校课堂
2、单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转 轴垂直于磁场。若线圈所围面积里磁通量随时 间变化的规律如图所示，则：( ABD )
A、线圈中0时刻感应电动势最大
E n t
30
学校课堂
布置作业:
1、课本 问题与练习1、2 2、独立完成练习册相关内容
31
学校课堂
3、思考题
如图所示闭合线圈一部分导体ab处于匀强
磁场中，磁感应强度是B，ab以速度v匀速切割
磁感线，求产生的感应电动势？
× ×a × × × ×
× G×
× ×
×v
×
× ×
× ×
× ×
××××××
量变化了多少 应电动势
磁通量变化率 ΔΦ/Δt
穿过回路的磁通 决定产生感应电 量变化的快慢 动势的大小
26
学校课堂
判断题：
（1） Φ 越大， △Φ 一定越大；
不一定
（2）△Φ 越大， 一定越大；
不一定
27
学校课堂
人教版高中物理选修(3-2)第4章第5讲《法拉第电磁感应定律》ppt课件
闭合电路 欧姆定律
法拉第电磁感应定律
R＝n· 4LR0
2ΔB
法拉第电磁 感应定律
ΔΦ 2ΔB E＝n Δt ＝nL Δt
nL Δt E L ΔB －3A. I＝R＝n· ＝ · ＝ 6.25 × 10 4LR0 4R0 Δt
课堂讲义
二、导体切割磁感线时的电动势
1．公式E＝Blvsinθ的理解
法拉第电磁感应定律
法拉第电磁感应定律
15 ΔΦ＝ BS－ 0＝
电路电 阻为
3 2
l＝vt· tan 30＝5 3m
R (15 5 3 10 3) 0.2Ω =8.196Ω
Wb
E Blv 5 3V
15 3 ΔΦ 2 E＝ ＝ ＝ 4.33 V 3 Δt
课堂讲义
针对训练2如图4－5－8所示，可 绕固定轴OO′转动的正方形线框 的边长为L，不计摩擦和 空气阻 力，线框从水平位置由静止释放， 到达竖直位置所用的时间为t，
高中物理· 选修3-2· 人教版
第四章 电磁感应
第五讲 法拉第电磁感应定律
目标定位
法拉第电磁感应定律
. 1 理解楞次定律的内容，并应用楞次定律判定感应电流的方向 理解法拉第电磁感应定律内容，数学表达式.
2
会用E＝BLvsinθ和E＝n
解决问题． t
预习导学
一、法拉第电磁感应定律 1．感应电动势 电磁感应现象 电源内阻
(1)该公式可看成法拉第电磁感应定律的一个推论，通常用来求导体做切 割磁感线运动时的感应电动势．若B、l、v两两垂直，则E＝Blv.
(2)式中l应理解为导线切割磁感线时的有效长度，即导体在与v垂直 方向上的投影长度.
如图甲中，感应电动势 E＝Blv≠2Brv≠Bπrv
法拉第电磁感应定律
R＝n· 4LR0
2ΔB
法拉第电磁 感应定律
ΔΦ 2ΔB E＝n Δt ＝nL Δt
nL Δt E L ΔB －3A. I＝R＝n· ＝ · ＝ 6.25 × 10 4LR0 4R0 Δt
课堂讲义
二、导体切割磁感线时的电动势
1．公式E＝Blvsinθ的理解
法拉第电磁感应定律
法拉第电磁感应定律
15 ΔΦ＝ BS－ 0＝
电路电 阻为
3 2
l＝vt· tan 30＝5 3m
R (15 5 3 10 3) 0.2Ω =8.196Ω
Wb
E Blv 5 3V
15 3 ΔΦ 2 E＝ ＝ ＝ 4.33 V 3 Δt
课堂讲义
针对训练2如图4－5－8所示，可 绕固定轴OO′转动的正方形线框 的边长为L，不计摩擦和 空气阻 力，线框从水平位置由静止释放， 到达竖直位置所用的时间为t，
高中物理· 选修3-2· 人教版
第四章 电磁感应
第五讲 法拉第电磁感应定律
目标定位
法拉第电磁感应定律
. 1 理解楞次定律的内容，并应用楞次定律判定感应电流的方向 理解法拉第电磁感应定律内容，数学表达式.
2
会用E＝BLvsinθ和E＝n
解决问题． t
预习导学
一、法拉第电磁感应定律 1．感应电动势 电磁感应现象 电源内阻
(1)该公式可看成法拉第电磁感应定律的一个推论，通常用来求导体做切 割磁感线运动时的感应电动势．若B、l、v两两垂直，则E＝Blv.
(2)式中l应理解为导线切割磁感线时的有效长度，即导体在与v垂直 方向上的投影长度.
如图甲中，感应电动势 E＝Blv≠2Brv≠Bπrv
高中物理第一章电磁感应3法拉第电磁感应定律课件教科版选修3_2
(3)式中的 L 应理解为导线切割磁感线时的有效长度，如果导线不和磁场 方向垂直，L 应是导线在磁场垂直方向投影的长度，如果切割磁感线的导线 是弯曲的，如图 136 所示，则应取与 B 和 v 垂直的等效直线长度，即线段 ab 的长度．
图 136
ΔΦ 2．公式 E＝n Δt 与 E＝BLvsin α 的区别与联系 ΔΦ E＝n Δt 研究对象 某个回路 E＝BLvsin α
(4)E＝BLv 只能求瞬时感应电动势，不能求平均感应电动势．
(× )
(5)在匀强磁场中，只要导体棒的运动方向与磁场方向垂直，其电动势即 可用 E＝BLv 求解． (× )
2．图 131 中 a～d 分别为穿过某一闭合回路的磁通量 Φ 随时间 t 变化 的图像，关于回路中产生的感应电动势的下列论述，正确的是( )
ΔΦ 应用 E＝n Δt 时应注意的三个问题 (1)此公式适用于求平均电动势． (2)计算电动势大小时，ΔΦ 取绝对值不涉及正负． ΔΦ (3)用 E＝n Δt 所求的感应电动势为整个闭合电路的感应电动势，而不是 回路中某部分导体两端的电动势．
[针对训练] 1. (多选)单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，穿过线圈 的磁通量 Φ 随时间 t 的关系图像如图 134 所示，则 ( )
大小 计算
Φ＝BS⊥
Φ2－Φ1 ΔΦ＝B·ΔS S·ΔB
|Φ2－Φ1| Δt Δ Φ ΔS B· ＝ Δt Δt Δ B · S Δt
相互 关系
ΔΦ (1)Φ、ΔΦ、 Δt 均与线圈匝数无关，但感应电动势与匝数成正比 ΔΦ ΔΦ (2)Φ 很大， Δt 不一定大；ΔΦ 大， Δt 也不一定大
3．下列选项中所示的导体棒的长度为 L，处于磁感应强度为 B 的匀强磁 场中，棒运动的速度均为 v，则产生的电动势为 BLv 的是( )
人教版高中物理选修32 4.4 法拉第电磁感应定律 (共27张PPT)
t/s 0.1
三、导体切割磁感线时的感应电动势
如图，磁感应强度为B的匀 × × a×VΔ×t ×a1×
回强体 线路磁 a，b在场求以时中 产速间， 生度t闭 的v内匀合感增速回应大切路电的割部动磁分势感导正交×××G 性L×××：Bb⊥×××VV，×××Ｌ×××⊥bV××1，B⊥Ｌ
面积为：ΔS=LvΔt
电动机 停止转
动
不产生 反电动
势
电能全 部转化 为热能
电动机 会烧毁
课堂小结: 这节课我们学习了:
1、感应电动势的概念与决定因素----
t
2、法拉第电磁感应定律------
E
n
Φ t
3、感应电动势的两个计算公式:
平均感应电动势:
E n Φ t
瞬时感应电动势: E=BLv
若导体斜切磁感线：
B V1
当ｖ与Ｂ不垂直时：
θ
EBLv1
v v1vsin E BLv1 BLv sin
V2
注 ①适用条件：Ｌ⊥V，B⊥Ｌ； 意 ② 为运动方向和磁感线方向的夹角。
③Ｌ为导体棒切割磁感线的有效长度
3．公式 E＝nΔΔΦt 与 E＝Blv 的区别与联系
区别
E n Φ t
研究对象
E 从条件看
从结果看
t
相同 △t相同 都产生了 E
不同 △Φ不同 △Φ大，E大
分析与结论：
感应电动势可能与 磁磁通通量量变的化变的化快率慢 有关
实验检验：
运用导体切割磁感 线的实验来验证感 应电动势与磁通量 变化快慢的关系。
二、法拉第电磁感应定律
1、内容：电路中的感应电动势的大小，跟穿过
数学表 这一电路的磁通量的变化率成正比。