高中物理选修3课件-4-4《法拉第电磁感应定律》课件 （新人教版选修3-2）

高中物理选修3课件-4-4《法拉第电磁感应定律》课件 （新人教版选修3-2）

感应电动势的大小 问题1：据前面所学，电路中存在持续 电流的条件是什么？ 问题2：什么叫电磁感应现象？产生感 应电流的条件是什么？ （1）闭合电路； （2）有电源 产生感应电流的条件是： （1）闭合电路；（2）磁通量变化。 利用磁场产生电流的现象 情景探究一 § 在有磁铁矿的地方,地磁场会 产生异常,地质工作者利用这一 现象探矿.找矿,现在给你一个 灵敏电流计,一个多匝大线圈, 你能进行简单的模拟探究吗? 说明你的探究方法和原理 引导思考讨论并总结 § 方法:把大线圈与灵敏电流计组合 成闭合电路,使大线圈沿平行于地 面或垂直于地面的方向迅速移动, 若灵敏电流计产生偏转,则表明周 围有磁铁矿. § 思考:为何要快速移动才能观察到 明显的电流计的指针的偏转? 实验探究一 § 若闭合电路中有感应电流,电路中就一定有电 动势. § 演示实验并播放动画 § 画出等效电路图 实验探究二 § 若电路断开时，虽然没有感应电流，电 动势依然存在。 § 演示实验并播放动画 § 画出等效电路图 实验探究三 § 有感应电流，有电动势存在。 § 演示实验并播放动画 § 画出等效电路图 试从本质上比较甲、乙两 电路的异同 乙甲 相同点：两电路都是闭合的，有电流 不同点：甲中有电池（电源） 乙中有螺线管（相当于电源） 在电磁感应现象中产生 的电动势叫感应电动势。 产生感应电动势的那部 分导体就相当于电源 一、感应电动势 1．感应电动势：在电磁感应现象中产生的 电动势叫做感应电动势，产生感应电动势 的那部分导体相当于电源． 2．感应电动势与感应电流：感应电动势是 形成感应电流的必要条件，有感应电动势 不一定存在感应电流（要看电路是否闭 合），有感应电流一定存在感应电动势． 思考与讨论 § 感应电动势的大小跟哪些因素有关？ 猜想或假设 提出问题 • 感应电动势很可能与磁通量变化的快 慢有关（而磁通量变化的快慢可以用 磁通量的变化率表示） 实验1： 用导线切割磁感线，产生感应电流的 实验中，导线运动的速度越快、磁体 的磁场越强，产生的感应电流越大 § 实验探究1:感应电动势2 实验2： 在向线圈中插入条形磁铁的实验中， 磁铁的磁场越强、插入的速度越快， 产生的感应电流就越大。 § 实验:电磁感应插磁铁 • 实验探究2:感应电动势3 • 实验探究3:感应电动势1 tkE   tE  得出 1．磁通量的变化率/t ：表示磁通量 变化的快慢． 　（1）磁通量的变化率跟磁通量、磁通 量的变化不同．磁通量为零时，磁通 量的变化率不一定为零，磁通量变化 大不等于磁通量的变化率大． 二、法拉第电磁感应定律 2．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． E t   t（2） /t 是指在时间t 内磁通量变 化快慢的平均值； t0，/t表示在 某瞬时磁通量变化的快慢， 式中物理量都取国际单位 若线圈有n匝，则相当于n个相同的电源 串联，所以整个线圈中的电动势为． E n t   E V Wb t s       物理意义 与电磁感应关系 磁通量Ф 穿过回路的磁感 线的条数多少 没有直接关系 磁通量变化△Ф 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 ★ Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的意义 后来磁通量减 开始磁通量 • 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2v • B、线圈中的感应电动势一定是2v • C、线圈中的感应电流一定是每秒减少2A • D、线圈中的感应电流一定是2A 例与练 tE    V2 R EI  A2 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。 例与练 VVt 5.01.0 10.015.0   VtnE 100   AR EI 2 • 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。 例与练 STsTt B /005.0/4 01.003.0   Vt BS t 5105.1    VtnE 3105.1    AR EI 3103  • 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？ 例与练 tE    RtIq  WbBS 001.0 CRq 01.0  RtR EI    • 5、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0 • B.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0 • D.线圈中A时刻感应电动势大于B时刻感应电动 势 例与练 斜率表示Φ 的变化率 导线切割磁感线时的感应电动势． （1）垂直切割时：如图所示，导体由ab匀 速移动到a1b1 ，这一过程中穿过闭合回路 的磁通量变化=BLvt ，由法拉第电磁 感应定律得： E BLvt   （2）切割方向与磁场方向成θ角时：如图所示， 将v分解为垂直B和平行B的两个分量，其中： s: inE BLV 即 sinvv  对切割有贡献． cos// vv  对切割无贡献． E BLv所以： 4、导体切割磁感线感应电动势大小 LE  BLvE  BE  vE  匀强磁场 v 、B、L 两两垂直 sinBLvE  vB  LL 、 夹角为与Bv • 说明：公式E=Δφ/Δt，E=nΔφ/Δt一般适 用于求解平均电动势的大小；而公式 E=BLV一般适用于切割磁感线运动导体的 瞬时电动势的大小。 • 讨论：产生感应电流与产生感应电动势的 条件一样吗？ • （导体在磁场中做切割线运动或者是穿过 某一回路的磁通量发生变化，就一定产生感 应电动势） 例题1： 　　长为L的金属棒ab，绕b端在垂直 于匀强磁场的平面内以角速度ω匀速 转动，磁感应强度为B，如图所示， 求ab两端的电势差． 解析： 　　ab两端电势差等于金属棒切割磁感线产 生的电动势（因为没有外电路），所以只 要求出电动势即可． 棒上各处速率不等，不能直接用E=BLv来求， 但棒上各点的速度v= r与半径成正比，因此 可用棒的中点速度作为平均切割速度代入公 式计算： 21,2 2 LV E BLV B L    　 • 6、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。 例与练 A × × × × 　× × × × × 　× R2 V B R1 VBLvE 5.1 AR EI 5.0 1 1  AR EI 25.0 2 2 