人教版物理選修3-2全冊精品課件-第四章第四節(jié)

1、第四節(jié)法拉第電磁感應(yīng)定律學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.知道感應(yīng)電動勢、反電動勢的概念，了解反電動勢的作用.2.知道磁通量的變化率是表示磁通量變化快慢的物理量及與磁通量的變化量的區(qū)別.3.理解法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容和數(shù)學(xué)表達(dá)式，能用它來解答有關(guān)問題.4.知道公式EBlvsin的推導(dǎo)，理解并會用它解答有關(guān)問題.目標(biāo)導(dǎo)航新知初探自主學(xué)習(xí)一、感應(yīng)電動勢在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫做感應(yīng)電動勢產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于_二、電磁感應(yīng)定律自主探究感應(yīng)電動勢的大小跟哪些因素有關(guān)？電源實驗現(xiàn)象：在圖441甲中，導(dǎo)線切割磁感線運動的速度越快、磁場越強(qiáng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大；在圖乙中，條形磁鐵的磁場越強(qiáng)、插入的速度越快，

2、產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大圖441結(jié)論：磁場越強(qiáng)、導(dǎo)線切割磁感線運動越快、磁鐵插入的速度越快，本質(zhì)上都是回路中磁通量變化越_；由閉合電路的歐姆定律知，感應(yīng)電流越大，感應(yīng)電動勢越_即感應(yīng)電動勢與磁通量的變化率有關(guān)，變化率越大，感應(yīng)電動勢越_，變化率越小，感應(yīng)電動勢越_快大大小成功發(fā)現(xiàn)法拉第電磁感應(yīng)定律1內(nèi)容：閉合電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路的_成正比2表達(dá)式：單匝線圈：E_多匝線圈：E_磁通量的變化率三、導(dǎo)線切割磁感線時的感應(yīng)電動勢自主探究導(dǎo)體切割磁感線運動產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢1.磁場方向、導(dǎo)體棒與導(dǎo)體棒的運動方向互相垂直時如圖442所示，導(dǎo)體棒有效長度為l，以速度v向右運動，在t時間內(nèi)由原來的位

3、置MN移到MN.閉合回路的面積變化量為：S_lvt磁通量的變化量為：BS_根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得：E_圖442圖443 BlvtBlv2.導(dǎo)體棒的運動方向與導(dǎo)體棒垂直，與磁場方向有一夾角時如圖443所示，垂直于磁感線的分速度為v1vsin，平行于磁感線的分速度為v2vcos，則感應(yīng)電動勢為：E_成功發(fā)現(xiàn)1.導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢公式BlvsinEBlvsin（1）vB時，E_（2）vB時，E_Blv02.單位：B特斯拉，l米，v米/秒，E伏特.四、反電動勢1.定義：電動機(jī)轉(zhuǎn)動時，由于切割磁感線，線圈中產(chǎn)生的_電源電動勢作用的感應(yīng)電動勢2.作用：_線圈的轉(zhuǎn)動如果要維持線圈的轉(zhuǎn)動，電源就

4、要向電動機(jī)提供能量這正是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程反抗阻礙要點探究講練互動要點1法拉第電磁感應(yīng)定律的理解和應(yīng)用如圖444甲所示的螺線管，匝數(shù)n1500匝，橫截面積S20 cm2，電阻r1.5 ，與螺線管串聯(lián)的外電阻R13.5 ，R22.5 ，方向向右穿過螺線管的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度按圖乙所示規(guī)律變化求：圖444例1(1)螺線管產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大??；(2)通過螺線管的電流大小和方向；(3)螺線管兩端的電壓大小，并判斷M、P兩端的電勢高低【思路點撥】本題解題關(guān)鍵是由Bt圖象求B/t.解題思路如下(3)由電流方向知，M端電勢高，螺線管兩端的電壓既是電源的路端電壓，也是電阻R1、R2兩端的電壓之和，所

5、以UMPI(R1R2)0.8(3.52.5)V4.8 V.【答案】(1)6 V(2)0.8 A方向為MacbPM(3)4.8 VM端電勢高【規(guī)律總結(jié)】法拉第電磁感應(yīng)定律的計算一般都會與閉合電路的分析計算結(jié)合起來，用到的知識包括楞次定律、直流電路的規(guī)律和電路的連接等知識這類題分析時要注意兩點：一是正確計算磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率，二是線圈兩端的電壓不等于感應(yīng)電動勢，而是電路(或電源)的路端電壓變式訓(xùn)練1.(2012余杭實驗中學(xué)高二檢測)一閉合圓形線圈放在勻強(qiáng)磁場中，線圈的軸線與磁場方向成30角，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間均勻變化在下列方法中，能使線圈中感應(yīng)電流增加一倍的是()A把線圈匝數(shù)增大一倍B把線圈面積增大

6、一倍C把線圈半徑增大一倍D把線圈匝數(shù)減少到原來的一半要點2對公式EBlvsin的理解1.該公式可看成法拉第電磁感應(yīng)定律的一個推論，通常用來求導(dǎo)體運動速度為v時的瞬時電動勢，若v為平均速度，則E為平均電動勢2.當(dāng)Bl時，表示v與B的夾角，vsin表示垂直于B的分速度；當(dāng)B、l、v三個量方向相互垂直時，EBlv；當(dāng)有任意兩個量的方向平行時，E0.3.對l的理解公式中的l應(yīng)理解為導(dǎo)體切割磁感線時的有效長度，如圖445所示，導(dǎo)體切割磁感線的情況應(yīng)取與B和v垂直的等效直線長度，即ab的弦長圖4454.對v的理解公式中的v應(yīng)理解為導(dǎo)線和磁場間的相對速度，當(dāng)導(dǎo)線不動而磁場運動時，也有電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生如圖44

7、6所示，水平放置的平行金屬導(dǎo)軌相距l(xiāng)0.50 m，左端接一電阻R0.20 ， 圖446例2磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.40 T的勻強(qiáng)磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面導(dǎo)體棒ab垂直放在導(dǎo)軌上，并能無摩擦地沿導(dǎo)軌滑動，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均可忽略不計，當(dāng)ab以v4.0 m/s的速度水平向右勻速滑動時，求：(1)ab棒中感應(yīng)電動勢的大?。?2)回路中感應(yīng)電流的大小；(3)ab棒中哪端電勢高；(4)維持ab棒做勻速運動的水平外力F的大小【思路點撥】這是一個導(dǎo)體做切割磁感線運動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的問題感應(yīng)電動勢的大小可由公式EBlv求出；感應(yīng)電流的大小可由閉合電路歐姆定律求出；勻速運動時，水平外力的大小應(yīng)該與安培力的大小相等【答案

8、】(1)0.80 V(2)4.0 A(3)a端高(4)0.80 N【規(guī)律總結(jié)】導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢時，切割磁感線的導(dǎo)體可等效于電源，沿其中的電流方向電勢升高，即四指指向電勢高的一端變式訓(xùn)練2.如圖447所示，在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，將一水平放置的金屬棒ab以水平初速度v0拋出，設(shè)在整個過程中棒的取向不變且不計空氣阻力，則在金屬棒運動過程中()Aab，Uab保持不變Bab，Uab越來越大Cab，Uab越來越大Dab，Uab保持不變圖447解析：選A.金屬棒水平拋出后，在垂直于磁場方向上的速度不變，由EBlv知，電動勢也不變；由右手定則可知，a點電勢高于b點電勢，故A正確要點3En/t與E

9、Blvsin的區(qū)別與聯(lián)系(2012成都七中高二月考)如圖448所示，一導(dǎo)線彎成半徑為a的半圓形閉合回路虛線MN右側(cè)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，方向垂直于回路所在的平面，回路以速度v向右勻速進(jìn)入磁場，直徑CD始終與MN垂直從D點到達(dá)邊界開始到C點進(jìn)入磁場為止，下列結(jié)論正確的是() 圖448例3【答案】ACD變式訓(xùn)練3.(2012武漢外國語學(xué)校高二檢測)如圖449所示，兩條平行虛線之間存在勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直紙面向里，虛線間的距離為l.金屬圓環(huán)的直徑也是l.圓環(huán)從左邊界進(jìn)入磁場，以垂直于磁場邊界的恒定速度v穿過磁場區(qū)域則下列說法正確的是()A感應(yīng)電流的大小先增大后減小再增大再減小B感應(yīng)電流的方向

10、先逆時針后順時針C金屬圓環(huán)受到的安培力先向左后向右 圖449解析：選AB.在圓環(huán)進(jìn)入磁場的過程中，通過圓環(huán)的磁通量逐漸增大，根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的方向為逆時針方向，感應(yīng)電動勢EBlv，有效長度先增大后減小，所以感應(yīng)電流先增大后減小，同理可以判斷出磁場時的情況，A、B兩項正確；根據(jù)左手定則可以判斷，進(jìn)入磁場和出磁場時受到的安培力都向左，C項錯誤；要點4電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的電路問題1.電路分析(1)明確哪部分導(dǎo)體或電路產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，該導(dǎo)體或電路就是電源，其他部分是外電路(2)用法拉第電磁感應(yīng)定律確定感應(yīng)電動勢的大小，用楞次定律確定感應(yīng)電動勢的方向(3)畫等效電路圖分清內(nèi)外電路，畫出等效電路圖是解決此類問題的關(guān)鍵(4)運用閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路特點、電功率、電熱等公式聯(lián)立求解2.一個常用的結(jié)論例4圖4410【思路點撥】把PQ看做內(nèi)阻為R，電動勢為E的電源，其他部分看做外電路，畫出等效電路圖圖4411【規(guī)律總結(jié)】電磁感應(yīng)中的電路問題，實際上是電磁感應(yīng)和恒定電流問題的綜合題感應(yīng)電動勢大小的計算、方向的判定以及電路的等效轉(zhuǎn)化，是解決此類問題的關(guān)鍵變式訓(xùn)練4.如圖4412將一條形磁鐵插入閉合線圈，設(shè)線圈的匝數(shù)為N，電阻為r，電流表G的電阻為R，此過程中穿過線圈的