宁夏回族自治区银川市六盘山高级中学高中物理人教版选修3-2课件第四章电磁感应第四节法拉第电磁感应定律（共40张）

物理选修3-2第四章

第4节法拉第电磁感应定律

----计算感应电动势的大小教学任务安排第一课时：法拉第电磁感应定律基本内容第二课时：导体切割磁感线时的感应电动势第三课时：前两节内容的比较、归纳、总结第一课时：法拉第电磁感应定律基本内容复习回顾：1、在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？2、在电磁感应现象中，磁通量的变化的方式有哪些？闭合电路中的磁通量发生变化由于闭合回路中的面积变化引起磁通量变化ΔΦ=

Φ2-Φ1=B

ΔS由于闭合回路中的磁感应强度变化引起磁通量变化ΔΦ=Φ2-Φ1=ΔB

S复习回顾：1、在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？2、在电磁感应现象中，磁通量的变化的方式有哪些？ΔΦ=

Φ2-Φ1=B

ΔSΔΦ=Φ2-Φ1=ΔB

SΔΦ=Φ2-Φ1=ΔB

ΔS闭合电路中的磁通量发生变化灯泡甲NSG乙

既然闭合电路中有感应电流，这个电路中就一定有电动势。比较甲、乙两电路的异同产生电动势的那部分导体相当于电源1.感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。一、感应电动势产生感应电动势的那部分导体就相当于电源2、对E感的几点理解（2）有感应电动势不一定存在感应电流。（要看电路是否闭合）（1）感应电动势产生条件：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。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。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？实验分析:Φ变化产生E感产生I感

总电阻一定时，E越大，I越大，指针偏转越大。探究感应电动势大小的影响因素问题3:Δt变化不同

ΔΦ变化相同都产生了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。

磁通量的变化快慢从条件上看从结果上看相同不同问题3:在实验中，将一根条形磁铁从线圈中的同一位置拔出到同一高度，快拔出和慢拔出有什么相同和不同?磁通量的变化率探究感应电动势大小的影响因素Δt变化相同

ΔΦ变化不相同都产生了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。

磁通量的变化快慢从条件上看从结果上看相同不同问题4:在实验中，分别将不同的磁铁从线圈的同一位置以相同的快慢拔出到同一高度，一根条形磁铁和两根条形磁铁的拔出有什么相同和不同?磁通量的变化率探究感应电动势大小的影响因素二、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的变化率成正比。

1.内容:2.公式推导:理解:Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的意义思考问题：若闭合电路是n匝线圈，E感＝？（单位取伏、韦伯、秒则

k=1）思考：穿过每匝线圈内的磁通量Φ一样吗？1匝线圈n匝线圈穿过线圈内的磁通量Φ一样思考：

当闭合电路中的线圈匝数是n时，感应电动势大小的表达式该怎么写呢？

法拉第电磁感应定律：

若线圈有n匝，电动势为：

若线圈有1匝，电动势为：

物理意义与电磁感应关系磁通量Ф磁通量变化△Ф磁通量变化率ΔΦ/Δt

3.理解:Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的意义穿过回路的磁感线的条数多少无直接关系穿过回路的磁通量变化了多少产生感应电动势的条件穿过回路的磁通量变化的快慢决定感应电动势的大小思考：1、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？下列说法正确的是（）

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越大

思考讨论D①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：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：4.应用:用公式求E的几种常见情况：③如果B、S都变化：（动生电动势）（感生电动势）1、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。

2、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。3、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。25V16V1.6V

4、一个200匝、面积为20cm2的线圈，放在磁场中，磁场的方向与线圈平面成30°角，若磁感应强度在0.05s内由0.1T增加到0.5T，在此过程中穿过线圈的磁通量的变化量是_______Wb；磁通量的平均变化率是________Wb/s；线圈中的感应电动势的大小是_______V。5、如图，半径为r的金属环绕通过某直径的轴00'以角速度ω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?00'B6、（双选）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：()Φ/10-2Wbt/sABD0120.1A、线圈中0时刻感应电动势最小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0.4VBD斜率表示Φ的变化率×

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×××

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××Gabvab回路在时间t内增大的面积为：ΔS=LvΔt产生的感应电动势为：穿过回路的磁通量的变化为：ΔΦ=BΔS=BLvΔt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。L应为有效长度平均值或瞬时值V是相对于磁场的速度1、V

⊥B，V⊥L，L⊥B——两两垂直θvBV1V2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)Lvθ为v与B夹角三、导体切割磁感线时的感应电动势2、V与B的夹角为θ四、对比两个公式求平均感应电动势△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、求下面图示情况下，a、b、c三段导体两端的感应电动势各为多大？E=BLv思考讨论

2、如下图所示，长为L的铜杆OA以O为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角速度ω匀速转动，磁场的磁感应强度为B，求杆OA两端的电势差。ωAOA'导体棒转动思考讨论V

此电动势阻碍电路中原来的电流。故称之为反电动势。五、反电动势1.作用：削弱了电源电流,阻碍线圈的转动。2.能量转化：线圈要维持原来的转动就必须向电动机提供电能，电能转化为机械能。3.说明：①正因为反电动势的存在,所以对电动机而言,欧姆定律不成立。②电动机停止转动，这时就没有了反电动势，线圈电阻一般都很小，线圈中电流会很大，电动机可能会烧毁。这时，应立即切断电源，进行检查。

五、反电动势法拉第电磁感应定律的应用测量列车的速度法拉第电磁感应定律可以在许多方面得到灵活的用．例如，为了测量高速列车的速度大小，可采用如下图所示的装置．它由一块安装在列车车头底部的强磁体和埋设在轨道地面的一组线圈及电学测量仪器组成(记录测量仪未画出)．当列车经过线圈上方时，由于穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中就会产生感应电动势．1、穿过一个电阻为1Ω的单匝闭合线圈的磁通量始终是每秒均匀减少2Wb，则（）A、线圈中的感应电动势一定是每秒减少2vB、线圈中的感应电动势一定是2vC、线圈中的感应电流一定是每秒减少2AD、线圈中的感应电流一定是2A不变！不变！2、匝数为n＝200的线圈回路总电阻R＝50Ω，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Φ随时间变化的规律如图所示，求：线圈中的感应电流的大小。3、如图所示，用绝缘导线绕制的闭合线圈，共100匝，线圈总电阻为R=0.5Ω，单匝线圈的面积为30cm2。整个线圈放在垂直线圈平面的匀强磁场中，如果匀强磁场以如图所示变化，求线圈中感应电流的大小。4、有一面积为S＝100cm2的金属环，电阻为R＝0.1Ω，环中磁场变化规律如图所示，磁场方向垂直环面向里，则在t1－t2时间内通过金属环某一截面的电荷量为多少？A××××

×

××××

×R2VBR15.如图所示，电阻不计的裸导体AB与宽为60cm的平行金属导轨良好接触，电阻R1＝3Ω，R2＝6Ω，整个装置处在垂直导轨向里的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.5T。当AB向右以V＝5m/s的速度匀速滑动时，求流过电阻R1、R2的电流大小。6、如图所示，裸金属线组成滑框，ab可滑动，其电阻为r，长为L，串接电阻R，匀强磁场为B，当ab以V向右匀速运动过程中，求：（1）ab间感应电动势。（2）ab间的电压。（3）保证ab匀速运动，所加外力F。（4）在2秒的时间内，外力功；ab生热；电阻R上生热。ωABCRO7、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