2.2法拉第电磁感应定律+课件+【高效课堂精研】高二下学期物理粤教版(2019)选择性必修第二册

2.2法拉第电磁感应定律新粤教版（2019）高中物理选择性必修第二册

第二章元物理CONTENTS01影响感应电动势大小因素02法拉第电磁感应定律03导体切割磁感线时的感应电动势目录典型例题元物理问题1：产生感应电流的条件是什么？（1）闭合电路（2）磁通量变化问题2：楞次定律的内容是什么?感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流磁通量的变化.即增反减同、来拒去留、增缩减扩.知识回顾元物理问题4：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问题3、电路中产生持续电流的条件是么？电路闭合，有电源。元物理甲NSG乙甲乙两图，开关断开，电路中有电流吗？没有甲乙两图，如果电路不是闭合的，电路中就没有电流，电源的电动势是否还存在呢？存在乙图电路没有闭合，这时虽然没有感应电流，但电动势依然存在。这两种情况下，如果电路不闭合会怎样呢？由此可见，在电磁感应现象中，不论电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就有感应电动势，但产生感应电流还需要电路闭合，因此研究感应电动势更有意义。元物理影响感应电动势大小的因素（1）首先，感应电动势E的大小与磁通量Φ的变化量ΔΦ有关。（2）感应电动势的大小是否也与完成磁通量变化的时间Δt有关？（3）此外，感应电流在线圈中产生，感应电动势的大小是否跟线圈的匝数n有关呢？猜想或假设一元物理实验：将条形磁铁如图所示插入线圈中，电流表指针发生偏转。探究实验：影响感应电动势大小的因素影响感应电动势大小的因素一元物理Φ变化产生E产生I实验探究【思考1】在实验中，电流表指针偏转原因是什么？线圈受安培力发生转动

影响感应电动势大小的因素一元物理实验探究【思考2】电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系？总电阻一定时，E越大，I越大，指针偏转越大。

影响感应电动势大小的因素一元物理控制变量法1、考察ΔΦ对E的影响1根条形磁铁2根条形磁铁2、考察Δt对E的影响快速慢速3、考察n对E的影响1匝10匝100匝影响感应电动势大小的因素一元物理控制变量法2、考察Δt对E的影响快速慢速影响感应电动势大小的因素一元物理控制变量法3、考察n对E的影响1匝10匝100匝影响感应电动势大小的因素一元物理实验现象1、当时间Δt相同时，磁通量变化ΔΦ越大，感应电流就越大，表明感应电动势越大。2、当磁通量变化ΔΦ相同时，所用时间Δt越短，感应电流就越大，表明感应电动势越大。【结论】感应电动势的大小跟磁通量变化ΔΦ和所用时间Δt都有关。影响感应电动势大小的因素一元物理德国物理学家纽曼在对理论和实验资料进行严格分析后，于1845年指出了感应电动势的定量规律：电路中感应电动势的大小，与穿过这一电路的磁通量变化率成正比。由于之前法拉第做了大量开创性的研究工作，人们将这一规律称为法拉第电磁感应定律。设感应电动势的大小为E，则有：

二法拉第电磁感应定律元物理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定律内容取适当单位则k=1线圈由1匝n若闭合电路是一个n匝线圈，则相当于n个相同的电源串联，且穿过每匝线圈的磁通量变化率都相同。实际工作中，为了获得较大的感应电动势，常常采用几百匝甚至几千匝的线圈。二法拉第电磁感应定律元物理1、内容：闭合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。(磁通量变化越快，感应电动势越大)2、数学表达式：

若有n匝线圈，则相当于有n个电源串联，总电动势为：注意：公式中ΔΦ应取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向另行判断。

二法拉第电磁感应定律元物理

物理意义与电磁感应关系磁通量Ф穿过回路的磁感线的条数的多少无直接关系磁通量变化ΔФ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ΔΦ/Δt穿过回路的磁通量变化的快慢

决定感应电动势的大小法拉第电磁感应定律3、理解:Φ、ΔΦ、ΔΦ/Δt的意义元物理【思考】（1）磁通量大，磁通量变化一定大吗?（2）磁通量变化大，磁通量的变化率一定大吗?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)。(可以类比速度、速度的变化和加速度)二法拉第电磁感应定律元物理

（1）磁感应强度B不变，垂直于磁场的回路面积S发生变化，ΔS＝S2-S1，此时：

（动生电动势）（2）垂直于磁场的回路面积S不变，磁感应强度B发生变化，ΔB＝B2-B1，此时：

（感生电动势）

二法拉第电磁感应定律元物理

情境：如图所示，在磁感应强度为

的匀强磁场中，有相距为

的两平行金属导轨

和

。

间串联一电流计，两导轨所在平面与磁感线垂直。导线

放在导轨上，与两导轨垂直，此时电流计、金属导轨与导线构成一个闭合回路。设导线

以速度

向右运动，在

时间内，由原来的位置

移到

.

【思考问题】（1）这个过程，闭合回路的面积变化量是多少？（2）穿过闭合电路磁通量的变化量是多少？（3）导线做切割磁感线产生的感应电动势是多少？ΔS=LvΔt（v是相对于磁场的速度）ΔΦ=BΔS=BLvΔt二导线切割磁感线时的感应电动势元物理（4）如图所示，如果导线的运动方向与磁感线方向不垂直，那怎样计算感应电动势的大小？产生感应电动势的有效速度为

产生的感应电动势的大小为

【说明】

①当B∥v时，

E=0，当B⊥v时，

E=BLv；②导线的长度L应为有效长度；③速度v为平均值(瞬时值)，

E就为平均值(瞬时值)。二导线切割磁感线时的感应电动势元物理有效长度2、导线的长度L应为有效长度(如果不是直导线，则L为导体首尾相连的线段在垂直于速度方向上的投影)。二导线切割磁感线时的感应电动势元物理

（1）公式

和

公式有何区别？区别研究对象物理意义使用范围一个回路在磁场中运动的一段导体求的是

时间内的平均电动势若速度为平均速度，求的是平均时电动势；若速度为瞬时速度，求的是瞬时电动势。普遍性只适用于一段导体切割磁感线的情况元物理

（2）如图所示，导线做切割磁感线运动，能量是如何转化的？所产生的电能与克服安培力所做的功之间有什么关系？

在导线做切割磁感线的运动中，产生的电能是通过其他外力克服安培力做功转化而来的，克服安培力做了多少功，就有多少电能产生.这些电能又通过电流做功，转化为其他式的能，整个过程遵守能量守恒定律。元物理

如图所示，将漆包线绕在透明的管上，制作成一个大的螺线管（每一捆线圈50匝，共8捆）．通电后通电螺线管两端产生了非匀强磁场，在螺线管中部产生了近似的匀强磁场。请利用上述自制螺线管、线圈、灵敏电流计、学生电源、开关和滑动变阻器，设计一个实验方案，探究影响感应电动势大小的因素。1.实验方案设计首先明确实验目的，并结合实验目的分析实验方法。实验目的是探究影响感应电动势大小的因素。仿照教材中“实验与探究”，结合本栏目所提供的器材分析，有哪些因素会影响感应电动势大小：线圈匝数、穿过线圈的磁通量的变化量、磁通量变化的快慢。由此，建议采用控制变量法进行探究。2.实验前需明确实验电路如何连接，哪部分为感应电路．线圈与灵敏电流计构成感应电路，自制螺线管与学生电源、开关、滑动变阻器构成闭合回路。其中线圈匝数可通过增减绕制线圈的圈数改变；穿过线圈的磁通量的变化量可以通过改变磁感应强度B,B的改变可通过调节滑动变阻器增大或减小电路中的电流；磁通量变化的快慢可通过线圈移动速度控制。其中线圈及自制螺线管的位置可为教材图2-2-4中两种情况．元物理课堂小结平均电动势Δt→0瞬时电动势v若为平均速度，E为平均电动势感应电动势的表述与分类v若为瞬时速度，E为瞬时电动势(θ为v与B夹角)表述分类感生电动势动生电动势元物理练习1.下面是几名同学对于感应电动势的认识，他们的观点正确吗？为什么？同学甲：穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大；穿过线圈的磁通量为零，感应电动势一定为零．同学乙：穿过线圈的磁通量的变化量越大，感应电动势越大．同学丙：感应电动势与穿过闭合电路的磁通量的变化量成正比

三名同学的观点均是错误的．元物理2.如图所示，A、B两个闭合线圈是用同样的导线制成的，其匝数均为10匝，半径RA＝2RB，图示区域内有磁感应强度均匀减小的匀强磁场．（1）线圈A、B中产生的感应电动势之比是多少？（2）线圈A、B中产生的感应电流之比是多少？练习

解：

元物理3.正在转动的电风扇叶片由于某种原因被卡停时，往往过一段时间就会发出焦煳味，出现电动机被烧坏的现象．请结合如图所示的风扇中使用的直流电动机模型，分析出现这种现象的原因．练习解：电风扇由于某种原因被卡停，对旋转磁场产生阻力，电阻较小的电感线圈直接接在电源两端，电感线圈中电流增大，铜丝外层包裹的绝缘漆就会因过热软化，甚至脱落，严重时会造成短路。因此会有烧焦味，出现电动机被烧坏的现象。元物理4.半径为R的半圆形导线在匀强磁场B中，以速度v向右匀速运动时，求半圆形导线产生的感应电动势E。×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

××

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×vＯRE=B·2R·v=2BRv有效长度---弯曲导线在垂直速度方向上的投影长度解：半圆形导线产生的感应电动势练习元物理5.如图，匀强磁场的磁感应电动势为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θ角，求金属棒ab产生的感应电动势E。abθvE=BL(vsinθ)E=B(Lsinθ)v有效速度---速度在垂直导线方向上的分速度有效长度---导线在垂直速度方向上的投影长度解：金属棒ab产生的感应电动势E另解：=BLvsinθ=BLvsinθ练习元物理6.