寧夏回族自治區(qū)銀川市六盤山高級(jí)中學(xué)高中物理人教版選修3-2課件第四章電磁感應(yīng)第四節(jié)法拉第電磁感應(yīng)定律（共40張）

物理選修3-2第四章

第4節(jié)法拉第電磁感應(yīng)定律

----計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小教學(xué)任務(wù)安排第一課時(shí)：法拉第電磁感應(yīng)定律基本內(nèi)容第二課時(shí)：導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)第三課時(shí)：前兩節(jié)內(nèi)容的比較、歸納、總結(jié)第一課時(shí)：法拉第電磁感應(yīng)定律基本內(nèi)容復(fù)習(xí)回顧：1、在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么？2、在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，磁通量的變化的方式有哪些？閉合電路中的磁通量發(fā)生變化由于閉合回路中的面積變化引起磁通量變化ΔΦ=

Φ2-Φ1=B

ΔS由于閉合回路中的磁感應(yīng)強(qiáng)度變化引起磁通量變化ΔΦ=Φ2-Φ1=ΔB

S復(fù)習(xí)回顧：1、在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么？2、在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，磁通量的變化的方式有哪些？ΔΦ=

Φ2-Φ1=B

ΔSΔΦ=Φ2-Φ1=ΔB

SΔΦ=Φ2-Φ1=ΔB

ΔS閉合電路中的磁通量發(fā)生變化燈泡甲NSG乙

既然閉合電路中有感應(yīng)電流，這個(gè)電路中就一定有電動(dòng)勢(shì)。比較甲、乙兩電路的異同產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源1.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。一、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體就相當(dāng)于電源2、對(duì)E感的幾點(diǎn)理解（2）有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不一定存在感應(yīng)電流。（要看電路是否閉合）（1）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生條件：只要穿過(guò)電路的磁通量發(fā)生變化，電路中就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。磁通量變化是電磁感應(yīng)的根本原因;產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì)。問(wèn)題1：在實(shí)驗(yàn)中，電流表指針偏轉(zhuǎn)原因是什么？問(wèn)題2：電流表指針偏轉(zhuǎn)程度跟感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小有什么關(guān)系？實(shí)驗(yàn)分析:Φ變化產(chǎn)生E感產(chǎn)生I感

總電阻一定時(shí)，E越大，I越大，指針偏轉(zhuǎn)越大。探究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的影響因素問(wèn)題3:Δt變化不同

ΔΦ變化相同都產(chǎn)生了E(I)產(chǎn)生的E(I)大小不等磁通量變化越快，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大。

磁通量的變化快慢從條件上看從結(jié)果上看相同不同問(wèn)題3:在實(shí)驗(yàn)中，將一根條形磁鐵從線圈中的同一位置拔出到同一高度，快拔出和慢拔出有什么相同和不同?磁通量的變化率探究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的影響因素Δt變化相同

ΔΦ變化不相同都產(chǎn)生了E(I)產(chǎn)生的E(I)大小不等磁通量變化越快，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大。

磁通量的變化快慢從條件上看從結(jié)果上看相同不同問(wèn)題4:在實(shí)驗(yàn)中，分別將不同的磁鐵從線圈的同一位置以相同的快慢拔出到同一高度，一根條形磁鐵和兩根條形磁鐵的拔出有什么相同和不同?磁通量的變化率探究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的影響因素二、法拉第電磁感應(yīng)定律電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過(guò)這一電路的磁通量的變化率成正比。

1.內(nèi)容:2.公式推導(dǎo):理解:Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的意義思考問(wèn)題：若閉合電路是n匝線圈，E感＝？（單位取伏、韋伯、秒則

k=1）思考：穿過(guò)每匝線圈內(nèi)的磁通量Φ一樣嗎？1匝線圈n匝線圈穿過(guò)線圈內(nèi)的磁通量Φ一樣思考：

當(dāng)閉合電路中的線圈匝數(shù)是n時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的表達(dá)式該怎么寫呢？

法拉第電磁感應(yīng)定律：

若線圈有n匝，電動(dòng)勢(shì)為：

若線圈有1匝，電動(dòng)勢(shì)為：

物理意義與電磁感應(yīng)關(guān)系磁通量Ф磁通量變化△Ф磁通量變化率ΔΦ/Δt

3.理解:Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的意義穿過(guò)回路的磁感線的條數(shù)多少無(wú)直接關(guān)系穿過(guò)回路的磁通量變化了多少產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的條件穿過(guò)回路的磁通量變化的快慢決定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小思考：1、磁通量大，電動(dòng)勢(shì)一定大嗎？

2、磁通量變化大，電動(dòng)勢(shì)一定大嗎？下列說(shuō)法正確的是（）

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(shì)一定越大

B.線圈中的磁通量越大，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大

C.線圈處在磁場(chǎng)越強(qiáng)的位置，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大

D.線圈中磁通量變化得越快，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大

思考討論D①磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變,垂直于磁場(chǎng)的回路面積S發(fā)生變化,ΔS＝S2-S1,此時(shí)：②垂直于磁場(chǎng)的回路面積S不變,磁感應(yīng)強(qiáng)度B發(fā)生變化,ΔB＝B2-B1,此時(shí)：4.應(yīng)用:用公式求E的幾種常見(jiàn)情況：③如果B、S都變化：（動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)）（感生電動(dòng)勢(shì)）1、有一個(gè)50匝的線圈，如果穿過(guò)它的磁通量的變化率為0.5Wb/s，求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

2、一個(gè)100匝的線圈，在0.5s內(nèi)穿過(guò)它的磁通量從0.01Wb增加到0.09Wb。求線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。3、一個(gè)匝數(shù)為100、面積為10cm2的線圈垂直磁場(chǎng)放置，在0.5s內(nèi)穿過(guò)它的磁場(chǎng)從1T增加到9T。求線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。25V16V1.6V

4、一個(gè)200匝、面積為20cm2的線圈，放在磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的方向與線圈平面成30°角，若磁感應(yīng)強(qiáng)度在0.05s內(nèi)由0.1T增加到0.5T，在此過(guò)程中穿過(guò)線圈的磁通量的變化量是_______Wb；磁通量的平均變化率是________Wb/s；線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小是_______V。5、如圖，半徑為r的金屬環(huán)繞通過(guò)某直徑的軸00'以角速度ω作勻速轉(zhuǎn)動(dòng),勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，從金屬環(huán)面與磁場(chǎng)方向重合時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),則在金屬環(huán)轉(zhuǎn)過(guò)900角的過(guò)程中，環(huán)中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的平均值是多大?00'B6、（雙選）單匝矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸垂直于磁場(chǎng)。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：()Φ/10-2Wbt/sABD0120.1A、線圈中0時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小B、線圈中D時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零C、線圈中D時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大D、線圈中0到D時(shí)間內(nèi)平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0.4VBD斜率表示Φ的變化率×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×××

×

×

×

×

×

×

×

×

×

××Gabvab回路在時(shí)間t內(nèi)增大的面積為：ΔS=LvΔt產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：穿過(guò)回路的磁通量的變化為：ΔΦ=BΔS=BLvΔt三、導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)如圖所示閉合線框一部分導(dǎo)體ab長(zhǎng)l,處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度是B，ab以速度v勻速切割磁感線，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。L應(yīng)為有效長(zhǎng)度平均值或瞬時(shí)值V是相對(duì)于磁場(chǎng)的速度1、V

⊥B，V⊥L，L⊥B——兩兩垂直θvBV1V2注意：2、導(dǎo)線的長(zhǎng)度L應(yīng)為有效長(zhǎng)度1、導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向和磁感線平行時(shí),E=03、速度v為平均值(瞬時(shí)值),E就為平均值(瞬時(shí)值)Lvθ為v與B夾角三、導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)2、V與B的夾角為θ四、對(duì)比兩個(gè)公式求平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)△t近于0時(shí)，E為瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)求平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),v是平均速度求瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，v是瞬時(shí)速度

1、求下面圖示情況下，a、b、c三段導(dǎo)體兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)各為多大？E=BLv思考討論

2、如下圖所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)的銅桿OA以O(shè)為軸在垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的平面內(nèi)以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，求桿OA兩端的電勢(shì)差。ωAOA'導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動(dòng)思考討論V

此電動(dòng)勢(shì)阻礙電路中原來(lái)的電流。故稱之為反電動(dòng)勢(shì)。五、反電動(dòng)勢(shì)1.作用：削弱了電源電流,阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)。2.能量轉(zhuǎn)化：線圈要維持原來(lái)的轉(zhuǎn)動(dòng)就必須向電動(dòng)機(jī)提供電能，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。3.說(shuō)明：①正因?yàn)榉措妱?dòng)勢(shì)的存在,所以對(duì)電動(dòng)機(jī)而言,歐姆定律不成立。②電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)就沒(méi)有了反電動(dòng)勢(shì)，線圈電阻一般都很小，線圈中電流會(huì)很大，電動(dòng)機(jī)可能會(huì)燒毀。這時(shí)，應(yīng)立即切斷電源，進(jìn)行檢查。

五、反電動(dòng)勢(shì)法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用測(cè)量列車的速度法拉第電磁感應(yīng)定律可以在許多方面得到靈活的用．例如，為了測(cè)量高速列車的速度大小，可采用如下圖所示的裝置．它由一塊安裝在列車車頭底部的強(qiáng)磁體和埋設(shè)在軌道地面的一組線圈及電學(xué)測(cè)量?jī)x器組成(記錄測(cè)量?jī)x未畫出)．當(dāng)列車經(jīng)過(guò)線圈上方時(shí)，由于穿過(guò)線圈的磁通量發(fā)生變化，線圈中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．1、穿過(guò)一個(gè)電阻為1Ω的單匝閉合線圈的磁通量始終是每秒均勻減少2Wb，則（）A、線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定是每秒減少2vB、線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定是2vC、線圈中的感應(yīng)電流一定是每秒減少2AD、線圈中的感應(yīng)電流一定是2A不變！不變！2、匝數(shù)為n＝200的線圈回路總電阻R＝50Ω，整個(gè)線圈平面均有垂直于線框平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)穿過(guò)，磁通量Φ隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示，求：線圈中的感應(yīng)電流的大小。3、如圖所示，用絕緣導(dǎo)線繞制的閉合線圈，共100匝，線圈總電阻為R=0.5Ω，單匝線圈的面積為30cm2。整個(gè)線圈放在垂直線圈平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如果勻強(qiáng)磁場(chǎng)以如圖所示變化，求線圈中感應(yīng)電流的大小。4、有一面積為S＝100cm2的金屬環(huán)，電阻為R＝0.1Ω，環(huán)中磁場(chǎng)變化規(guī)律如圖所示，磁場(chǎng)方向垂直環(huán)面向里，則在t1－t2時(shí)間內(nèi)通過(guò)金屬環(huán)某一截面的電荷量為多少？A××××

×

××××

×R2VBR15.如圖所示，電阻不計(jì)的裸導(dǎo)體AB與寬為60cm的平行金屬導(dǎo)軌良好接觸，電阻R1＝3Ω，R2＝6Ω，整個(gè)裝置處在垂直導(dǎo)軌向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5T。當(dāng)AB向右以V＝5m/s的速度勻速滑動(dòng)時(shí)，求流過(guò)電阻R1、R2的電流大小。6、如圖所示，裸金屬線組成滑框，ab可滑動(dòng)，其電阻為r，長(zhǎng)為L(zhǎng)，串接電阻R，勻強(qiáng)磁場(chǎng)為B，當(dāng)ab以V向右勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，求：（1）ab間感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。（2）ab間的電壓。（3）保證ab勻速運(yùn)動(dòng)，所加外力F。（4）在2秒的時(shí)間內(nèi)，外力功；ab生熱；電阻R上生熱。ωABCRO7、如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有半徑為r的光滑半圓形導(dǎo)體框架。OC