高中物理 法拉第电磁感应定律课件 新人教版选修3[1]

1、问题问题1 1：电路中存在持续电流的条件是什么？：电路中存在持续电流的条件是什么？（1 1）闭合电路；）闭合电路； （2）有电源）有电源 (存在电动势存在电动势)电磁感应现象中存在电动势电磁感应现象中存在电动势复习回顾复习回顾问题问题2 2：电磁感应现象中，也电磁感应现象中，也产生感应电流说明什么问题？产生感应电流说明什么问题？选修选修3-23-2高二物理备课组 陈全斌自主学习自主学习问题：问题： 1、什么时感应电动势？、什么时感应电动势？ 2、感应电动势大小任何表述？、感应电动势大小任何表述？问题：如图所示，在螺线管中插入一个条形磁铁，问问题：如图所示，在螺线管中插入一个条形磁铁，问、在条形

2、磁铁向下插入螺线管的过程中、在条形磁铁向下插入螺线管的过程中,该电路中是该电路中是否都有电流否都有电流?为什么为什么?自主探究自主探究答：有，因磁通量有变化答：有，因磁通量有变化 、有感应电流、有感应电流,是谁充当电源是谁充当电源?答：由恒定电流中学习可知，对比可答：由恒定电流中学习可知，对比可知左图中的虚线框部分相当于电源。知左图中的虚线框部分相当于电源。 bG E r 、上图中若电路都是断开的，有无感应电流？有无感应电动势、上图中若电路都是断开的，有无感应电流？有无感应电动势？答：电路断开，肯定无电流，但有电动势。答：电路断开，肯定无电流，但有电动势。一、感应电动势一、感应电动势定义定义:

3、 :在电磁感应现象中产生的电动势。在电磁感应现象中产生的电动势。SN+ +G问题：产生感应电动势的条件是什么？问题：产生感应电动势的条件是什么？闭合回路中的磁通量发生变化闭合回路中的磁通量发生变化 (2)感应电动势的大小与哪些因素有关？感应电动势的大小与哪些因素有关？如何判断电路中产生感应电动势的部分导体正负极？如何判断电路中产生感应电动势的部分导体正负极？自主探究自主探究SN+ +G+探究实验：探究影响感应电动势大小的因素探究实验：探究影响感应电动势大小的因素实验：实验：将条形磁铁如图所示插入线圈中，电流表指针发生偏转。将条形磁铁如图所示插入线圈中，电流表指针发生偏转。问题问题1、在实验中，

4、电流表指针偏转原因是什么？、在实验中，电流表指针偏转原因是什么？穿过电路的穿过电路的变化变化 产生产生E感感 产生产生I感感 问题问题2：电流：电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系？表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系？ 当电路中的总电阻一定时，当电路中的总电阻一定时，E感感越大，越大，I越大，指针偏转越大。越大，指针偏转越大。由全电路欧姆定律知由全电路欧姆定律知I=rRE问题问题2：电流：电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系？表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系？ 探究实验：探究影响感应电动势大小的因素探究实验：探究影响感应电动势大小的因素问题问题3：将条形磁

5、铁从同一高度，插入线圈中，快插入和慢插：将条形磁铁从同一高度，插入线圈中，快插入和慢插入由什么相同和不同？入由什么相同和不同？从条件上看从条件上看从结果上看从结果上看相同相同不同不同磁通量的变化相同磁通量的变化相同都产生了感应电流都产生了感应电流磁通量变化的快慢不同磁通量变化的快慢不同 所产生的感应电流所产生的感应电流I的大小不同的大小不同小结：小结：感应电动势的大小可能与磁通量变化的快慢有关，磁通感应电动势的大小可能与磁通量变化的快慢有关，磁通量变化得快，感应电动势就大量变化得快，感应电动势就大说明：说明：规定磁通量的变化快慢用磁通量的变化率来描述，即可规定磁通量的变化快慢用磁通量的变化率来

6、描述，即可 表示为表示为t实验检验实验检验实验一：导体切割磁感线实验一：导体切割磁感线实验二：开关断开或闭合的瞬间，比移动滑动变阻器的滑片比较实验二：开关断开或闭合的瞬间，比移动滑动变阻器的滑片比较实验二中，开关断开或闭合，比开关闭合时实验二中，开关断开或闭合，比开关闭合时移动滑动变阻器的滑移动滑动变阻器的滑 片时片时 大，大，I感感大，大，E感感大。大。t实验一中，导体棒运动越快，实验一中，导体棒运动越快， 越大，越大， I感感越大，越大，E感感越大。越大。t结论总结结论总结实验结论实验结论: : 越大，越大，E E感感越大，即感应电动势的越大，即感应电动势的大小完全由大小完全由磁通量的变化

7、率决定。磁通量的变化率决定。 t电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量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成正比。的变化率成正比。 注意：注意：公式中公式中取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向另取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向另行判断。物理量都取国际单位行判断。物理量都取国际单位 tEtnE3.推论：推论： 当有当有N匝线圈时匝线圈时弄清：弄清：1 1、磁通量大，电动势一定大吗？、磁通量大，电动势一定大吗？ 2、磁通量变化大，电动势一定大吗？、磁通量变化大，电动势一定大吗？物理意义物理意义与感应与感应电动势电动势关系关系磁通量磁通量穿过回路的磁感穿过回路的磁感线的

8、条数线的条数多少多少无直接关系无直接关系磁通量变化磁通量变化穿过回路的磁通穿过回路的磁通量量变化变化了多少了多少产生产生感应电动势的感应电动势的条件条件磁通量变化率磁通量变化率/tt穿过回路的穿过回路的磁通磁通量量变化的快慢变化的快慢决定决定感应电动势感应电动势的的大小大小:、/tt的意义的意义a.a.磁感应强度磁感应强度B B不变不变, ,垂直于磁场的回路面积垂直于磁场的回路面积S S发生变化发生变化 此时：此时：b.b.垂直于磁场的回路面积垂直于磁场的回路面积S S不变不变, ,磁感应强度磁感应强度B B发生变化发生变化 此时：此时：2 2、用公式用公式 求求E E的二种常见情况：的二种常

9、见情况：tnEtSBnEtBSnE1 1、有一个、有一个5050匝的线圈，如果穿过它的磁通量的变匝的线圈，如果穿过它的磁通量的变化率为化率为0.5Wb/s0.5Wb/s，求感应电动势。，求感应电动势。 2 2、一个、一个100100匝的线圈，在匝的线圈，在0.5s0.5s内穿过它的磁通量从内穿过它的磁通量从0.01Wb0.01Wb增加到增加到0.07Wb0.07Wb。求线圈中的感应电动势。求线圈中的感应电动势。3 3、一个匝数为、一个匝数为100100、面积为、面积为10cm210cm2的线圈垂直磁场放置的线圈垂直磁场放置, , 在在0.5s0.5s内穿过它的磁场从内穿过它的磁场从2T2T增加

10、到增加到9T9T。求线圈中的感。求线圈中的感应电动势。应电动势。课堂练习课堂练习例例4 4、穿过一个电阻为、穿过一个电阻为11的单匝闭合线圈的磁通量始终是每秒的单匝闭合线圈的磁通量始终是每秒均匀减少均匀减少2Wb2Wb，则，则 （）（）A A、线圈中的感应电动势一定是每秒减少、线圈中的感应电动势一定是每秒减少2v2vB B、线圈中的感应电动势一定是、线圈中的感应电动势一定是2v2vC C、线圈中的感应电流一定是每秒减少、线圈中的感应电流一定是每秒减少2A2AD D、线圈中的感应电流一定是、线圈中的感应电流一定是2A2AtEV2REI A2不变！不变！不变！不变！巩固练习巩固练习例例5 5、匝数

11、为、匝数为n n200200的线圈回路总电阻的线圈回路总电阻R R5050，整个线圈平，整个线圈平面均有垂直于线框平面的匀强磁场穿过，磁通量面均有垂直于线框平面的匀强磁场穿过，磁通量随时间变化随时间变化的规律如图所示，求：线圈中的感应电流的大小。的规律如图所示，求：线圈中的感应电流的大小。 VVt5 . 01 . 010. 015. 0VtnE100AREI2巩固练习巩固练习例例6 6、有一面积为、有一面积为S S100cm100cm2 2的金属环，电阻为的金属环，电阻为R R0.10.1，环，环中磁场变化规律如图所示，磁场方向垂直环面向里，则在中磁场变化规律如图所示，磁场方向垂直环面向里，则

12、在t t1 1t t2 2时间内通过金属环某一截面的电荷量为多少？时间内通过金属环某一截面的电荷量为多少？tERtIqWbBS001. 0CRq01. 0RtREI电路中感应电动势的大小，跟穿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成正比。过这一电路的磁通量的变化率成正比。 tEtnE小结小结当有当有N N匝线圈时匝线圈时当单匝线圈时当单匝线圈时:、/tt的意义的意义3 3、用公式用公式 求求E E的二种常见情况：的二种常见情况：tnE G Ga ab bv v导体导体abab处于匀强磁场中，磁感应强度处于匀强磁场中，磁感应强度是是B B，长为，长为L L的导体棒的导体棒abab

13、以速度以速度v v匀速切匀速切割磁感线，求产生的感应电动势割磁感线，求产生的感应电动势a ab b分析：回路在时间分析：回路在时间tt内增大的面积为：内增大的面积为：S=S=LvtLvt产生的感应电动势为：产生的感应电动势为：穿过回路的磁通量的变化为：穿过回路的磁通量的变化为：=BS=BStE = =BLvtBLvtttBLv BLvE V V是相对于磁场的速度是相对于磁场的速度平均值或瞬时值平均值或瞬时值L L应为有效长度应为有效长度 sinBLvBLvE1（为为v v与与B B夹角）夹角） 若导线运动方向与导线本身垂直，但跟磁感强度方向有夹角若导线运动方向与导线本身垂直，但跟磁感强度方向有

14、夹角v vB BV2V2 = =VcosVcos V1V1= =VsinVsin v vB B推论：推论：如下图所示，长为如下图所示，长为L L的铜杆的铜杆OAOA以以O O为轴在垂直于匀强磁场的为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角速度平面内以角速度匀速转动，磁场的磁感应强度为匀速转动，磁场的磁感应强度为B B，求杆，求杆OAOA两两端的电势差。端的电势差。AOA221LBE 如图所示，电阻不计的裸导体如图所示，电阻不计的裸导体ABAB与宽为与宽为60cm60cm的平行金属导轨良好接的平行金属导轨良好接触，电阻触，电阻R R1 133， R R2 266，整个装置处在垂直导轨向里的匀强磁，整个装置

15、处在垂直导轨向里的匀强磁场中，磁感应强度场中，磁感应强度B B0.5T0.5T。当。当ABAB向右以向右以V V5m/s5m/s的速度匀速滑动的速度匀速滑动时，求流过电阻时，求流过电阻R R1 1、 R R2 2的电流大小。的电流大小。A A R2VB BR1VBLvE5 . 1AREI5 .011AREI25. 022课堂练习课堂练习tnEsin BLvE求平均感应电动势求平均感应电动势t近于近于0时，时，E为瞬时感应电动势为瞬时感应电动势求平均感应电动势求平均感应电动势,v是平均速度是平均速度求瞬时感应电动势，求瞬时感应电动势，v是瞬时速度是瞬时速度四、反电动势四、反电动势1 1、定义：、

16、定义：电动机转动时产生的感应电动势电动机转动时产生的感应电动势总要总要削削弱弱电源产生的电流电源产生的电流1 1、反电动势总是要阻碍线圈的转动、反电动势总是要阻碍线圈的转动线圈要维持转动线圈要维持转动, ,电源就要向电动机提供电能电源就要向电动机提供电能. .电能转化为其它形式的能电能转化为其它形式的能. .说明：说明：2、电动机停止转动、电动机停止转动, 就没有反电动势就没有反电动势,线圈中电线圈中电流会很大流会很大,电动机会烧毁电动机会烧毁,要立即切断电源要立即切断电源,进行进行检查检查.（机械阻力大、电压低机械阻力大、电压低）四、反电动势四、反电动势. .一、感应电流与感应电动势一、感应

17、电流与感应电动势 如何判断如何判断正、负极正、负极二、法拉第电磁感应定律二、法拉第电磁感应定律 t tE ED DD D= =1 1、定义式：、定义式：2 2、推论：、推论：sin1BLvBLvE三、反电动势三、反电动势线圈转动时产生的感应电动势总要削弱电源产生线圈转动时产生的感应电动势总要削弱电源产生的电流的电流小结：小结：巩固练习巩固练习例题例题1：下列说法正确的是（ D ）A、线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大B、线圈中的磁通量越大，线圈中产生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

18、越大例例6 6：如图所示，一个：如图所示，一个5050匝的线圈的两端跟匝的线圈的两端跟R R9999的电阻相的电阻相连接，置于竖直向下的匀强磁场中，线圈的横截面积是连接，置于竖直向下的匀强磁场中，线圈的横截面积是20202 2，电阻为，电阻为11，磁感应强度以，磁感应强度以100T100Ts s的变化率均匀减少。的变化率均匀减少。在这一过程中通过电阻在这一过程中通过电阻R R的电流为多大？的电流为多大？BEnnStt450 100 20 1010V100.199 1EIARr解析：解析：例例7 7、水平面上有两根相距、水平面上有两根相距0.5m0.5m的足够长的平行金属导轨的足够长的平行金属导

19、轨MNMN和和PQPQ，它们的电阻可忽略不计，在它们的电阻可忽略不计，在M M和和P P之间接有阻值为之间接有阻值为R R 3.03.0的的定值电阻，导体棒定值电阻，导体棒abab长长0.5m0.5m，其电阻为，其电阻为r r 1.01.0 ，与导轨，与导轨接触良好接触良好. .整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，B B0.4T0.4T。现使现使abab以以v v10m10ms s的速度向右做匀速运动。的速度向右做匀速运动。（1 1）a ba b中的电流大中的电流大? a b? a b两点间的电压多大？两点间的电压多大？（2 2）维持）维持a ba b做匀速运动的外力多大？做匀速运动的外力多大？（3 3）a ba b向右运动向右运动1m1m的过程中，外力做的功是多少？电路中产生的过程中，外力做的功是多少？电路中产生的热量是多少？的热量是多少？ R RB