第2節(jié)　法拉第電磁感應(yīng)定律 教學(xué)課件

物理第二章電磁感應(yīng)第2節(jié)法拉第電磁感應(yīng)定律[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1．了解感應(yīng)電動勢的概念。2．理解法拉第電磁感應(yīng)定律，并能夠運(yùn)用法拉第電磁感應(yīng)定律定量計(jì)算感應(yīng)電動勢的大小。3．能夠運(yùn)用E＝Blv或E＝Blvsinθ計(jì)算導(dǎo)線切割磁感線時的感應(yīng)電動勢。01必備知識素養(yǎng)奠基02關(guān)鍵能力素養(yǎng)形成03分層演練素養(yǎng)達(dá)標(biāo)知識點(diǎn)1電磁感應(yīng)定律1．感應(yīng)電動勢(1)定義：在_____________現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢。(2)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于______。(3)在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，只要閉合回路中有感應(yīng)電流，這個回路就一定有__________；回路斷開時，雖然沒有感應(yīng)電流，但_________依然存在。電磁感應(yīng)電源電動勢電動勢磁通量變化率[判一判]1．(1)穿過某閉合線圈的磁通量的變化量越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢也越大。(

)(2)感應(yīng)電動勢的方向可用右手定則或楞次定律判斷。(

)(3)穿過閉合回路的磁通量最大時，其感應(yīng)電動勢一定最大。(

)×√×知識點(diǎn)2導(dǎo)線切割磁感線時的感應(yīng)電動勢1．磁感線方向、導(dǎo)線與導(dǎo)線運(yùn)動方向三者兩兩垂直時：E＝______。2．如圖所示，導(dǎo)線與磁感線方向垂直，導(dǎo)線的運(yùn)動方向與導(dǎo)線本身垂直，但與磁感線方向夾角為θ時，E＝____________。BlvBlvsin

θ[判一判]2．(1)E＝Blv中的B、l、v三者必須相互垂直。(

)(2)導(dǎo)體棒在磁場中運(yùn)動速度越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一定越大。(

)(3)當(dāng)B、l、v三者大小、方向均不變時，在Δt時間內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢和它在任意時刻產(chǎn)生的瞬時感應(yīng)電動勢相同。(

)√×√1．(法拉第電磁感應(yīng)定律)下列幾種說法正確的是(

)A．線圈中磁通量變化越大，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一定越大B．線圈中磁通量越大，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一定越大C．線圈放在磁場越強(qiáng)的位置，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一定越大D．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√解析：感應(yīng)電動勢的大小和磁通量的大小、磁通量變化量的大小以及磁場的強(qiáng)弱均無必然聯(lián)系，它由磁通量的變化率決定，故D正確。2．(法拉第電磁感應(yīng)定律)(多選)單匝矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸垂直于磁場，若線圈所圍面積里磁通量隨時間變化的規(guī)律如圖所示，則0～D時間內(nèi)(

)

A．線圈中0時刻感應(yīng)電動勢最大B．線圈中D時刻感應(yīng)電動勢為0C．線圈中D時刻感應(yīng)電動勢最大D．線圈中平均感應(yīng)電動勢為0.4V√√√√√√探究一法拉第電磁感應(yīng)定律的理解和應(yīng)用【問題導(dǎo)引】如圖所示，將條形磁鐵從同一高度插入線圈的實(shí)驗(yàn)中。

(1)快速插入和緩慢插入磁通量的變化量ΔΦ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ΔΦ相同嗎？指針偏轉(zhuǎn)角度相同嗎？(3)指針偏轉(zhuǎn)角度取決于什么？√【例2】如圖甲所示，一個圓形線圈的匝數(shù)n＝1000匝，線圈面積S＝200cm2，線圈的電阻r＝1Ω，線圈外接一個阻值R＝4Ω的電阻，把線圈放入一方向垂直于線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示，求：

(1)前4s內(nèi)的感應(yīng)電動勢的大小及電阻R上消耗的功率。(2)前5s內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢。[答案]

(1)1V

0.16W

(2)0[針對訓(xùn)練1]一個匝數(shù)為200匝、面積為20cm2的線圈，放在磁場中，磁場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，在此過程中磁通量變化了多少？磁通量的平均變化率是多少？線圈中感應(yīng)電動勢的大小是多少？解析：磁通量的變化是由磁場的變化引起的，所以ΔΦ＝ΔBSsinθ＝(0.5－0.1)×20×10－4×0.5Wb＝4×10－4Wb答案：4×10－4Wb

8×10－3Wb/s

1.6V探究二導(dǎo)體切割磁感線的電動勢【問題導(dǎo)引】把一條大約10m長的電線的兩端連在一個靈敏電流表上，形成閉合電路。兩個同學(xué)迅速搖動電線，可以發(fā)電嗎？你認(rèn)為兩個同學(xué)沿哪個方向站立時，發(fā)電的可能性最大。提示：我們知道，閉合電路的部分導(dǎo)體切割磁感線時，閉合電路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，搖繩發(fā)電的實(shí)質(zhì)是閉合電路的部分導(dǎo)體切割地磁場的磁感線，故繩運(yùn)動方向與地磁場平行時無感應(yīng)電流，而運(yùn)動方向與地磁場垂直時產(chǎn)生的感應(yīng)電流最大，地磁場是南北方向的，故搖繩的兩位同學(xué)沿東西方向站立時，發(fā)電的可能性最大。2．對公式的理解(1)當(dāng)B、l、v三個量方向互相垂直時，E＝Blv；當(dāng)有任意兩個量的方向互相平行時，E＝0。(2)當(dāng)l垂直于B、l垂直于v，而v與B成θ角時，導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小為E＝Blvsinθ。(3)若導(dǎo)線是曲折的，或l與v不垂直時，E＝Blv中的l應(yīng)為導(dǎo)線在與v垂直的方向上的投影長度，即有效切割長度。【例3】水平面內(nèi)有兩根平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌之間接有電阻R。金屬棒ab與兩導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸，整個裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間均勻增大的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向下。如圖所示，棒ab始終保持靜止，下列說法正確的是(

)A．電阻R兩端的電壓增大B．回路中感應(yīng)電流為順時針方向(俯視)C．棒ab所受的靜摩擦力保持不變D．棒ab所受的靜摩擦力逐漸增大√【例4】如圖所示，勻強(qiáng)磁場垂直于紙面向里，導(dǎo)軌OM和ON都在紙面內(nèi)，導(dǎo)體AB可在導(dǎo)軌上無摩擦滑動，AB⊥ON，若AB以5m/s的速度從O點(diǎn)開始沿導(dǎo)軌勻速右滑，導(dǎo)體與導(dǎo)軌都足夠長，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.2T。問：

(1)第3s末夾在導(dǎo)軌間的導(dǎo)體長度是多少？此時導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為多大？(2)3s內(nèi)回路中的磁通量變化了多少？此過程中的平均感應(yīng)電動勢為多少？[針對訓(xùn)練2]研究表明，地球磁場對鴿子識別方向起著重要作用。鴿子體內(nèi)的電阻大約為103Ω，當(dāng)它在地球磁場中展翅飛行時，會切割磁感線，在兩翅之間產(chǎn)生動生電動勢。這樣，鴿子體內(nèi)靈敏的感受器即可根據(jù)動生電動勢的大小來判別其飛行方向。若某處地磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的豎直分量約為0.5×10－4T。鴿子以20m/s的速度水平滑翔，則可估算出兩翅之間產(chǎn)生的動生電動勢約為(

)A．30mV

B．3mVC．0.3mV D．0.03mV解析：鴿子兩翅展開可達(dá)30cm左右，所以E＝BLv＝0.5×10－4×0.3×20V＝0.3mV。√[針對訓(xùn)練3]如圖所示的情況中，金屬導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為Blv的是(

)

A．丙和丁

B．甲、乙、丁C．甲、乙、丙、丁

D．只有乙√解析：公式E＝Blv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E＝Blv；而丙的有效切割長度為0，電動勢為0，故B正確。探究三導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動切割產(chǎn)生動生電動勢的計(jì)算【問題導(dǎo)引】導(dǎo)體棒繞一端垂直于勻強(qiáng)磁場做勻速圓周運(yùn)動時，如何求感應(yīng)電動勢？【例5】長為l的金屬棒ab以