法拉第电磁感应定律 课件（第2课时）课件 【知识精讲+高效备课】高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

2.2

法拉第电磁感应定律第二课时【学习目标】1、会计算导体棒转动切割和线圈绕垂直于磁场的轴转动时的感应电动势。2、知道感应电动势的产生遵循能量转化与守恒。3、会分析电路结构，求电源的电动势。4、会求电路电流、外电压和电荷量。求平均感应电动势△t近于0时，E为瞬时感应电动势求平均感应电动势,v是平均速度求瞬时感应电动势，v是瞬时速度1、感应电动势的有无取决于:磁通量是否变化3、感应电动势的方向判断方法：楞次定律或右手定则2、感应电动势E大小的求解:4、闭合电路欧姆定律：

，

电路中通过某一横截面的电荷量q=

。温故而知新：

It感生电动势动生电动势×

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×OAL3.转动切割如图所示，导体棒长为L，磁感应强度为B,垂直于纸面向里。以O为圆心转动，角速度ω，求E。v由于棒上各点的速度随着距离O点的距离均匀变化，所以可以用O、A两点的平均速度代替棒运动的速度求解。右手定则：φA>φO×

×

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×二、导线切割磁感线时的感应电动势3.转动切割如图所示，导体棒长为L，磁感应强度为B,垂直于纸面向里。×

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××

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×拓展：棒以O1为圆心转动，O1为三等分点，求E。AvvO1●O二、导线切割磁感线时的感应电动势4.线圈绕垂直于磁场的轴转动，线圈匝数n，求E。（1）线圈处于如图所示位置二、导线切割磁感线时的感应电动势4.线圈绕垂直于磁场的轴转动，线圈匝数n，求E。（2）当线圈转过θ时，电动势二、导线切割磁感线时的感应电动势4.线圈绕垂直于磁场的轴转动，线圈匝数n，求E。（3）线圈以图示情形运动时BLωO'Ol1l2E1E2线圈以此位置为初始位置，经过时间t,转过角度ωt时：1、适用于线圈绕垂直于磁场的轴的转动，与轴的位置无关。2、与线圈平面形状无关3、线圈从平行于磁场的位置开始计时二、导线切割磁感线时的感应电动势E＝BLv适用范围

普遍适用磁场变化：面积变化：S：垂直磁场的有效面积导体切割磁感线运动回路中产生的感应电动势相互垂直某部分导体电动势研究对象物理意义Δt：某一段时间平均感应电动势v：瞬时速度瞬时感应电动势vΔΦ=0E＝BLv≠0→0瞬时E＝BLv↓平均速度平均三、电磁感应中的电路问题1.内电路和外电路(1)切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的线圈都相当于

。(2)该部分导体的电阻或线圈的电阻相当于电源的

，其余部分是

。(3)感应电动势的方向即为

，

判断方法：

。

感应电流的方向：在外电路，电流从

极流向

极；

在内电路，电流从

极流向

极．2.电源电动势和路端电压(1)电动势:E=

或E=

.(2)路端电压:

或

。电源内阻外电阻BlvsinθU=E-Ir正负电源内感应电流的方向楞次定律或右手定则正负

从能量转化角度看动生电动势产生设匀强磁场的磁感应强度为B，导体棒MN的长度为l，在水平外力作用下以速度v水平向右匀速运动，电阻值为R，不计其它电阻和摩擦。BvNMR①导体棒产生感应电动势？回路中的感应电流？感应电动势E=Blv感应电流ER

从能量转化角度看动生电动势产生②在时间t内，电路中产生多少电能？BvNMRERW电路中产生的电能设匀强磁场的磁感应强度为B，导体棒MN的长度为l，在水平外力作用下以速度v水平向右匀速运动，电阻值为R，不计其它电阻和摩擦。

从能量转化角度看动生电动势产生③导体棒受到的安培力的大小？方向？安培力与v反向BvNMRF安ER设匀强磁场的磁感应强度为B，导体棒MN的长度为l，在水平外力作用下以速度v水平向右匀速运动，电阻值为R，不计其它电阻和摩擦。

从能量转化角度看动生电动势产生④作用在导体棒上的外力F的大小？方向？外力与v同向BvNMRF安FER设匀强磁场的磁感应强度为B，导体棒MN的长度为l，在水平外力作用下以速度v水平向右匀速运动，电阻值为R，不计其它电阻和摩擦。

从能量转化角度看动生电动势产生⑤在时间t内，外力F做功？安培力做功？外力做功BvNMRF安FER安培力做功设匀强磁场的磁感应强度为B，导体棒MN的长度为l，在水平外力作用下以速度v水平向右匀速运动，电阻值为R，不计其它电阻和摩擦。

从能量转化角度看动生电动势产生⑥运动过程中，外力做功、安培力做功与电路中产生的电能有什么关系？

外力做功等于克服安培力做功，

等于电路中产生的电能。

遵循能量转化与守恒。综合②⑤分析：BvNMRF安FER设匀强磁场的磁感应强度为B，导体棒MN的长度为l，在水平外力作用下以速度v水平向右匀速运动，电阻值为R，不计其它电阻和摩擦。1、如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有半径为r的光滑半圆形导体框架。OC为一端绕O点在框架上滑动的导体棒，OA之间连一个阻值为R的电阻（其余电阻都不计），若使OC以角速度ω匀速转动。试求：（1）图中哪部分相当于电源？（2）感应电动势E为多少？（3）流过电阻R的电流I为多少？ωABCRO（1）导体棒OC（2）（3）针对训练2、如图所示，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，它们的电阻可忽略不计，在M和P之间接有阻值为R的定值电阻，导体棒ab长L＝0.5m，其电阻为r，与导轨接触良好，整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.4T，现使ab以＝10m/s的速度向左做匀速运动.求：(1)ab中的感应电动势大小和方向?(2)若定值电阻R＝3.0Ω,导体棒的电阻r＝1.0Ω,则电路中的电流多大?(3)ab两端电压为多少？针对训练ER←【解析】（1）ab中的感应电动势为：E＝Blv代入数据得：E=2．0V电动势的方向即为ab中电流方向为a→b

（2）由闭合电路欧姆定律，回路中的电流代入数据得：I＝0．5A

（3）ab两端电压即为电阻R两端电压：

U=IR=

1.5v

3、如图所示，面积为0.2m2的100匝线圈处在匀强磁场中，磁场方问垂直于线圈平面，已知磁感应强度随时间变化的规律为B=（2+0.2t）T，定值电阻R1=6Ω，线圈电阻R2=4Ω，求：（1）磁通量变化率，回路的感应电动势；

（2）ab两点间电压Uab针对训练

1、关于电路中感应电动势的大小,下列说法中正确的是(

)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D2、（多选）单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示（正弦图象一部分），则（）A.线圈中0时刻感应电动势为0B.线圈中0时刻感应电动势最大C.线圈中D时刻感应电动势为0D.线圈中A时刻感应电动势大于B时刻感应电动势斜率表示Φ的变化率BCD【例题1】如图甲所示的螺线管,匝数n=1500匝,横截面积S=20cm2,方向向右穿过螺线管的匀强磁场的磁感应强度按图乙所示规律变化。则：(1)2s内穿过线圈的磁通量的变化量是多少?(2)磁通量的变化率多大?(3)线圈中感应电动势大小为多少?解析：

(1)磁通量的变化量是由磁感应强度的变化引起的,则

ΔΦ=Φ2-Φ1=B2S-B1S=ΔBS,所以ΔΦ=(6-2)×20×10-4Wb=8×10-3Wb(2)磁通量的变化率为Wb/s=4×10-3

Wb/s(3)根据法拉第电磁感应定律得感应电动势的大小E=n

=1500×4×10-3V=6.0V【例题2】如图所示，有一夹角为θ的金属角架，角架所围区域内存在匀强磁场，磁场的磁感强度为B，方向与角架所在平面垂直，一段直导线ab，从角顶c贴着角架以速度v向右匀速运动。求：(1)t时刻角架中的瞬时感应电动势；(2)t时间内角架的平均感应电动势。

导线a