高中物理第四章电磁感应现象4法拉第电磁感应定律课件新人教版选修3_2

内容索引
NEIRONGSUOYIN
自主预习 重点探究 达标检测 课时对点练
预习新知 夯实基础 启迪思维 探究重点 检测评价 达标过关 注重双击 强化落实
自主预习
一、电磁感应定律
1.感应电动势 电磁感应 现象中产生的电动势叫做感应电动势，产生感应电动势的那部分导 体相当于 电源 .
2.法拉第电磁感应定律 (1)内容：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的_变__化__率__
例2 如图4甲所示，一个圆形线圈的匝数n＝1 000匝，线圈面积S＝200 cm2， 线圈的电阻r＝1 Ω，线圈外接一个阻值R＝4 Ω的电阻，把线圈放入一方向垂直 于线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，求：
图4 (1)前4 s内的感应电动势的大小及电阻R上消耗的功率； 答案 1 V 0.16 W
第四章 电磁感应
4 法拉第电磁感应定律
知识内容
法拉第电磁 感应定律
选考要求 d
课时要求
1.理解磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物 理量，能区别磁通量、磁通量的变化量、磁通量 的变化率. 2.理解法拉第电磁感应定律，并能应用解决简单的 实际问题. 3.能够应用E＝Blv计算导体垂直切割磁感线时的感 应电动势. 4.了解反电动势的概念，知道电动机由于机械故障 停转时烧毁的原因.
答案 0
解析
由题图乙知，4～6
s内的
ΔB＝－0.2 Δt
T/s，则第5
s末的磁感应强度B2′＝
0.2 T，前5 s内磁通量的变化量
ΔΦ′＝Φ2′－Φ1＝S(B2′－B1)＝200×10－4×(0.2－0.2) Wb＝0 由法拉第电磁感应定律得 E ＝nΔΦΔt′＝0.
二、导线切割磁感线时的感应电动势
1.导线切割磁感线时感应电动势表达式的推导 如图5所示，闭合电路一部分导线ab处于匀强磁场中，磁感应强度为B，ab的 长度为l，ab以速度v匀速垂直切割磁感线. 则在Δt内穿过闭合电路磁通量的变化量为ΔΦ＝BΔS＝BlvΔt 根据法拉第电磁感应定律得E＝ΔΔΦt ＝Blv.
图5
2.对公式的理解 (1)当B、l、v三个量方向互相垂直时，E＝Blv；当有任意两个量的方向互相平 行时，E＝0. (2)当l垂直B，l垂直v，而v与B成θ角时，导线切割磁感线产生的感应电动势大 小为E＝Blvsin θ. (3)若导线是曲折的，或导线与速度v不垂直时，E＝Blv中的l应为导线在与v垂 直的方向上的投影长度，即有效切割长度.
(×) (3)线圈放在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大.( × ) (4)线圈中磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势一定越大.( √ )
2.图3甲、乙中，金属导体中产生的感应电动势分别为E甲＝ Blv ，E乙＝ Blvsin θ .
图3
重点探究
一、对电磁感应定律的理解
导学探究 如图所示，将条形磁铁从同一高度插入线圈的实验中. (1)快速插入和缓慢插入磁通量的变化量ΔΦ相同吗？ 指针偏转角度相同吗？ 答案 磁通量变化相同，但磁通量变化的快慢不同， 快速插入比缓慢插入时指针偏转角度大.
图1
图2
3.反电动势 (1)定义：电动机转动时，由于切割磁感线，线圈中产生的 削弱电源电动势 作
用的感应电动势. (2)作用：反电动势的作用是 阻碍 线圈的转动.
即学即用 1.判断下列说法的正误. (1)在电磁感应现象中，有感应电流，就一定有感应电动势；反之，有感应电 动势，就一定有感应电流.( × ) (2)线圈中磁通量的变化量ΔΦ越大，线圈中产生的感应电动势一定越大.
解析 前4 s内磁通量的变化量
ΔΦ＝Φ2－Φ1＝S(B2－B1)＝200×10－4×(0.4－0.2) Wb＝4×10－3 Wb
由法拉第电磁感应定律得
E＝nΔΔΦt ＝1
4×10－3 000× 4
V＝1 V.
I＝R＋E r＝15 A，PR＝I2R＝(51)2×4 W＝0.16 W
(2)前5 s内的平均感应电动势.
例1 关于感应电动势的大小，下列说法中正确的是
A.穿过线圈的磁通量Φ最大时，所产生的感应电动势就一定最大
B.穿过线圈的磁通量的变化量ΔΦ增大时，所产生的感应电动势也增大
C.穿过线圈的磁通量Φ等于0，所产生的感应电动势就一定为0
√D.穿过线圈的磁通量的变化率
ΔΦ Δt
越大，所产生的感应电动势就越大
解析 根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势的大小与磁通量的变化率ΔΔΦt 成 正比，与磁通量 Φ 及磁通量的变化量 ΔΦ 没有必然联系.当磁通量 Φ 很大时，感 应电动势可能很小，甚至为 0.当磁通量 Φ 等于 0 时，其变化率可能很大，产生的 感应电动势也可能很大，而 ΔΦ 增大时，ΔΔΦt 可能减小.如图所示，t1 时刻，Φ 最大， 但 E＝0；0～t1 时间内 ΔΦ 增大，但ΔΔΦt 减小，E 减小；t2 时刻，Φ＝0，但ΔΔΦt 最大， E 最大.故 D 正确.
(2)分别用一根磁铁和两根磁铁以同样速度快速插入，磁通量的变化量ΔΦ相同 吗？指针偏转角度相同吗？
答案 用两根磁铁快速插入时磁通量变化量较大，磁通量变化率也较大，指针 偏转角度较大. (3)指针偏转角度取决于什么？ 答案 指针偏转角度大小取决于ΔΔΦt 的大小.
知识深化 1.感应电动势的大小由穿过电路的磁通量的变化率ΔΔΦt 和线圈的匝数 n 共同决定，而 与磁通量 Φ、磁通量的变化量 ΔΦ 的大小没有必然联系，和电路的电阻 R 无关. 2.当 ΔΦ 仅由 B 的变化引起时，则 E＝nΔΔBt·S；当 ΔΦ 仅由 S 的变化引起时，则 E＝ nBΔ·ΔtS；当 ΔΦ 由 B、S 的变化同时引起时，则 E＝n|B2S2－ΔtB1S1|≠nΔBΔ·tΔS. 3.在 Φ－t 图象中，图象上某点切线的斜率表示磁通量的变化率ΔΔΦt ；在 B－t 图象中， 某点切线的斜率表示磁感应强度的变化率ΔΔBt .
成正比.
ΔΦ
(2)公式：E＝__Δ_t _.
ΔΦபைடு நூலகம்
若闭合电路是一个匝数为n的线圈，则E＝_n_Δ__t _.
(3)在国际单位制中，磁通量的单位是 韦伯(Wb)，感应电动势的单位是 伏特(V).
二、导线切割磁感线时的感应电动势 反电动势
1.导线垂直于磁场运动，B、l、v两两垂直时，如图1所示，E＝ Blv . 2.导线的运动方向与导线本身垂直，但与磁感线方向夹角为θ时，如图2所示， E＝ Blvsin θ .