高中物理 4.4《法拉第电磁感应定律》课件 新人教选修32

1、2021/8/11 星期三1第四章电磁感应第四节法拉第电磁感应定律2021/8/11 星期三2教 学目标 （一）知识与技能1知道什么叫感应电动势。2知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量，并能区别、。3理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。4知道E=BLvsin如何推得。5会用法拉第电磁感应定律解决问题。（二）过程与方法通过推导到线切割磁感线时的感应电动势公式E=BLv，掌握运用理论知识探究问题的方法。2021/8/11 星期三3（三）情感、态度与价值观1从不同物理现象中抽象出个性与共性问题，培养学生对不同事物进行分析，找出共性与个性的辩证唯物主义思想。2了解法拉第探索科学的方法，学

2、习他的执著的科学探究精神。教学重点法拉第电磁感应定律。教学难点平均电动势与瞬时电动势区别。 教学用具演示法、归纳法、类比法 多媒体电脑、投影仪、投影片。2021/8/11 星期三4（1）闭合电路利用磁场产生电流的现象问题1：什么叫电磁感应现象？问题2：产生感应电流的条件是什么？（2）磁通量变化思考:2021/8/11 星期三5问题3：试从本质上比较甲、乙两电路的异同 既然闭合电路中有感应电流，这个电路中就一定有电动势。甲NSG乙产生电动势的那部分导体相当于电源2021/8/11 星期三61、定义：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势（E）. 闭合电路中有感应电流，这个电路中就一定有感应电动

3、势.一、感应电动势产生感应电动势的那部分导体相当于电源.2021/8/11 星期三72、产生条件：只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就产生感应电动势。3、感应电动势与感应电流： 只要磁通量变化,电路中就产生感应电动势; 若电路又闭合,电路中就有感应电流.磁通量变化是电磁感应的根本原因; 产生感应电动势是电磁感应现象的本质.2021/8/11 星期三8观察实验,分析思考:问题1:在实验中,电流表指针偏转原因是什么?问题2:电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系?问题3:在实验中，将条形磁铁从同一高度插入线圈中同一位置，快插入和慢插入有什么相同和不同? 2021/8/11 星期三9202

4、1/8/11 星期三10变化产生E产生I 问题1：在实验中，电流表指针偏转原因是什么？2021/8/11 星期三11总电阻一定时,E越大,I越大,指针偏转越大.问题2：电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系？2021/8/11 星期三12变化的快慢不同 都发生了变化都产生了E(I)产生的E(I)大小不等磁通量变化越快，感应电动势越大。 磁通量的变化快慢越大?从条件上看从结果上看相同不同问题3:在实验中，将条形磁铁从同一高度插入线圈中同一位置，快插入和慢插入有什么相同和不同? 磁通量的变化率2021/8/11 星期三13二、法拉第电磁感应定律电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量

5、的变化率成正比。 1.内容:注意：公式中取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向另行判断。2.公式:n为线圈的匝数2021/8/11 星期三14问题1：磁通量大,磁通量变化一定大吗?问题2：磁通量变化大,磁通量的变化率一定大吗?(可以类比速度、速度的变化和加速度.) 磁通量的变化率和磁通量、磁通量的变化无直接关系:磁通量大(小,零)，磁通量的变化率不一定大(小,零);磁通量的变化大(小)，磁通量的变化率不一定大(小).思考与讨论2021/8/11 星期三15物理意义与电磁感应关系磁通量穿过回路的磁感线的条数多少无直接关系磁通量变化穿过回路的磁通量变化了多少产生感应电动势的条件磁通量变化率/t穿过回

6、路的磁通量变化的快慢决定感应电动势的大小3、理解:、/t的意义2021/8/11 星期三16 1.磁感应强度B不变,垂直于磁场的回路面积S发生变化,SS2-S1,此时： 2.垂直于磁场的回路面积S不变,磁感应强度B发生变化,BB2-B1,此时：4、应用:用公式 求E的二种常见情况：（感生电动势）（动生电动势）2021/8/11 星期三17有一个50匝的线圈，如果穿过它的磁通量的变化率为0.5Wb/s，求感应电动势。 25V例与练12021/8/11 星期三18一个100匝的线圈，在0.5s内穿过它的磁通量从0.01Wb增加到0.09Wb。求线圈中的感应电动势。16V例与练22021/8/11

7、星期三19一个匝数为100、面积为10cm2的线圈垂直磁场放置, 在0.5s内穿过它的磁场从1T增加到9T。求线圈中的感应电动势。1.6V例与练32021/8/11 星期三20如图，半径为r的金属环绕通过某直径的轴00以角速度作匀速转动,匀强磁场的磁感应强度为B，从金属环面与磁场方向重合时开始计时,则在 金属环转过900角的过程中，环中产生的电动势的 平均值是多大?00B例与练42021/8/11 星期三21在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一矩形线框,边长ab=L1,bc=L2线框绕中心轴00以角速度由图示位置逆时针方向转动。求:(1)线圈转过1/4周的过程 中的平均感应电动势例与练5B00a

8、dcb2021/8/11 星期三22在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一矩形线框,边长ab=L1,bc=L2线框绕中心轴00以角速度由图示位置逆时针方向转动。求:(2)线圈转过1/2周的过程 中的平均感应电动势例与练5B00adcb2021/8/11 星期三23/10-2Wbt/sABD0120.1单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场。若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示，则：( )A、线圈中0时刻感应电动势最大 B、线圈中D时刻感应电动势为零 C、线圈中D时刻感应电动势最大 D、线圈中0到D时间内 平均感应电动势为0.4VABD例与练6斜率表示的变化率2021/8/11

9、星期三24ab Gabv回路在时间t内增大的面积为：S=Lvt产生的感应电动势为：穿过回路的磁通量的变化为：=BS=BLvt（V是相对于磁场的速度）三、导体切割磁感线时的感应电动势如图所示闭合线框一部分导体ab长l,处于匀强磁场中，磁感应强度是B，ab以速度v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势2021/8/11 星期三25vBV1V2若导体运动方向跟磁感应强度方向有夹角(导体斜切磁感线)注意：2、导线的长度L应为有效长度1、导线运动方向和磁感线平行时, E=03、速度v为平均值(瞬时值), E就为平均值(瞬时值)Lv为v与B夹角三、导体切割磁感线时的感应电动势2021/8/11 星期三26匀强

10、磁场v 、B、L两两垂直三、导体切割磁感线时的感应电动势2021/8/11 星期三27如图，匀强磁场的磁感应强度为B，长为L的金属棒ab在垂直于B的平面内运动，速度v与L成角，求金属棒ab产生的感应电动势。abvE=BLVsin例与练72021/8/11 星期三28在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一个匝数为n的矩形线圈,边长ab=L1,bc=L2线圈绕中心轴OO以角速度由图示位置逆时针方向转动。求:(1)转过1/4周时ab边产生的瞬时感应电动势(2)转过1/2周时ab边产生的瞬时感应电动势转动1周的过程中ab边产生的感应电动势哪个时刻最大?哪个时刻最小?思考:例与练8B00adcb2021/8

11、/11 星期三29问题：公式 与公式 的区别和联系？ (1) 求出的是平均感应电动势, E和某段时间或某个过程对应； 求出的是瞬时感应电动势，E和某个时刻或某个位置对应. (2)求出的是整个回路的感应电动势；求出的是某部分导体的电动势。回路中感应电动势为零时，回路中某段导体的感应电动势不一定为零。vabcdL1、区别：2021/8/11 星期三30(1)公式中的时间趋近于0时，则E为瞬时感应电动势(2)公式中v若代表平均速度，则E为平均感应电动势。2、联系：问题：公式 与公式 的区别和联系？公式和公式是统一的.2021/8/11 星期三31如图,长为L的铜杆OA以O为轴在垂直于匀强磁场的平面内

12、以角速度匀速转动,磁场的磁感应强度为B,求杆OA两端的电势差.AOA例与练92021/8/11 星期三32如图,水平面上有两根相距0.5m的足够长的平行金属导轨MN和PQ,它们的电阻不计,在M和P之间接有R=3.0的定值电阻,导体棒长ab=0.5m,其电阻为r=1.0,与导轨接触良好.整个装置处于方向竖直向下的匀强磁场中,B=0.4T.现使ab以v=10ms的速度向右做匀速运动.(1)ab中的电流多大? ab两点间的电压多大?(2)维持ab做匀速运动的外力多大?(3)ab向右运动1m的过程中, 外力做的功是多少?电路中产生的热量是多少? RBrPMNaQbvWF=0.1JI=0.5AF=0.1

13、NQ=0.1JU=1.5V例与练102021/8/11 星期三33问题1：在P16图4.4-3中,电源在电动机线圈中产生电流的方向怎样?AB边、CD边受力方向怎样?线圈的运动方向怎样?直流电动机的原理: 通电导线在磁场中 受安培力而运动.问题2：电动机线圈在磁场中转动会产生感应电动势吗?方向怎样?2021/8/11 星期三34问题3：感应电动势是加强了电源产生的电流,还是削弱了电源的电流?是有利于线圈转动还是阻碍了线圈的转动?四、反电动势 1、定义：电动机转动时产生的感应电动势总要削弱电源产生的电流,这个电动势叫反电动势. 2、作用：阻碍线圈的转动. 线圈要维持转动,电源就要向电动机提供电能.

14、电能转化为其它形式的能.2021/8/11 星期三35问题4：如果电动机因机械阻力过大而停止转动,会发生什么情况?这时应采取什么措施?四、反电动势 3、应用：电动机停止转动, 就没有反电动势,线圈中电流会很大,电动机会烧毁,要立即切断电源,进行检查.2021/8/11 星期三36关于电磁感应，下述说法中正确的是( )A、穿过线圈的磁通量越大,感应电动势越大B、穿过线圈的磁通量为零,感应电动势一定为零C、穿过线圈的磁通量的变化越大,感应电动势越大D、穿过线圈的磁通量变化越快,感应电动势越大D注意:感应电动势E与、 /t的关系例与练112021/8/11 星期三37如图,一个水平放置的导体框架,宽

15、度L=1.50m,接有电阻R=0.20,设匀强磁场和框架平面垂直,磁感应强度B=0.40T,方向如图.今有一导体棒ab跨放在框架上,并能无摩擦地沿框滑动,框架及导体ab电阻均不计,当ab以v=4.0m/s的速度向右匀速滑动时，试求：(1)导体ab上的感应电动势的大小(2)回路上感应电流的大小E=BLv=0.80V例与练122021/8/11 星期三38小结：由于导体运动过程中感应电动势不变，瞬时值等于平均值，所以也可用下式求E.如果这时跨接在电阻两端有一个电压表，测得的就是外电路上的电压，即2021/8/11 星期三39如图,有一匀强磁场B=1.010-3T，在垂直磁场的平面内,有一金属棒AO,绕平行于磁场的O轴顺时针转动,已知棒长L=0.20m，角速度=20rad/s，求：棒产生的感应电动势有多大？例与练132021/8/11 星期三40小结：也可用进行计算,因为从OA,各点的线速度是均匀变化的,故取棒中点的速度代表棒的平均速度，由仍得到上面的结果.2021/8/11 星期三41如图，边长为a的正方形闭合线框ABCD在匀强磁场