202X屆高中物理第四章電磁感應4.4法拉第電磁感應定律課件新人教版選修3_2

1、4法拉第電磁感應定律法拉第電磁感應定律讀一讀思一思辨一辨議一議一、電磁感應定律閱讀教材第15頁第13自然段和“電磁感應定律”部分,知道什么是感應電動勢,理解影響感應電動勢大小的因素,知道法拉第電磁感應定律的內容和表達式。1.什么是感應電動勢?產生感應電動勢的那部分導體相當于閉合電路中的內電路還是外電路?答案:在電磁感應現象中產生的電動勢叫感應電動勢。產生感應電動勢的那部分導體相當于內電路,即電源。2.如何判斷感應電動勢的方向?答案:產生感應電動勢的那部分導體中感應電流的方向就是感應電動勢的方向?？捎美愦味珊陀沂侄▌t判斷。讀一讀思一思辨一辨議一議3.電路沒有閉合時,磁通量發(fā)生變化時,也會產生感

2、應電動勢嗎?答案:電路不閉合時雖然沒有感應電流,但電動勢依然存在。4.寫出法拉第電磁感應定律的內容,并寫出表達式。答案:閉合電路中感應電動勢的大小,跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比。表達式為讀一讀思一思辨一辨議一議二、導線切割磁感線時的感應電動勢閱讀教材第1516頁“導線切割磁感線時的感應電動勢”部分,知道導體做切割磁感線運動時的感應電動勢的計算公式,初步理解式中各物理量的意義。1.如圖甲所示,導體棒垂直于磁場運動,B、l、v兩兩垂直時,導體棒感應電動勢E=BLv。2.如圖乙所示,導線的運動方向與導線本身垂直,但與磁感線方向夾角為時,導體棒感應電動勢E=BLvsin 。 讀一讀思一思辨一辨

3、議一議 三、反電動勢閱讀教材第1617頁“反電動勢”部分,知道什么是反電動勢,從能量轉化的角度理解電動機中反電動勢的作用。讀一讀思一思辨一辨議一議1.如圖所示為直流電動機原理圖,線圈中哪兩個邊在切割磁感線?若AB邊正在向上、CD邊正在向下運動,產生的感應電動勢方向向哪?這個電動勢是加強了電源產生的電流,還是削弱了電源的電流,是有利于線圈轉動還是阻礙線圈的轉動?答案:AB邊和CD邊切割磁感線。AB邊產生的感應電動勢由B指向A,CD邊產生的感應電動勢由D指向C。這兩個電動勢與外接電源的電動勢方向相反,有削弱電流的作用,它阻礙了線圈的轉動。讀一讀思一思辨一辨議一議2.什么是反電動勢?它的作用是怎樣的

4、?答案:電動機轉動時產生的感應電動勢削弱了電源電動勢的作用,這個電動勢稱為反電動勢。反電動勢的方向與電源的電動勢方向相反,它阻礙線圈的轉動。3.如果電動機工作中由于機械阻力過大而停止轉動時,電動機線圈很容易被燒毀。為什么?答案:因為這時電動機停止轉動,沒有了反電動勢,電阻很小的線圈直接連接在電源的兩端,電流會很大,容易燒毀電動機線圈。讀一讀思一思辨一辨議一議1.思考辨析。(1)在電磁感應現象中,有感應電動勢,就一定有感應電流。 ()解析:不管電路是否閉合,只要穿過電路的磁通量發(fā)生變化,電路中就會產生感應電動勢;有感應電動勢不一定存在感應電流(要看電路是否閉合),有感應電流一定存在感應電動勢。答

5、案:(2)穿過某電路的磁通量變化量越大,產生的感應電動勢就越大。 ()解析:感應電動勢的大小取決于磁通量的變化率,而與、的大小沒有必然的聯(lián)系。答案:讀一讀思一思辨一辨議一議(3)閉合電路置于磁場中,當磁感應強度很大時,感應電動勢可能為零;當磁感應強度為零時,感應電動勢可能很大。 ()解析:根據法拉第電磁感應定律,感應電動勢的大小取決于磁通量的變化率而不是磁通量的大小,所以上述兩種情況均有可能。答案:(4)線圈中磁通量變化越快,線圈中產生的感應電動勢一定越大。 ()解析:根據法拉第電磁感應定律,電動勢與磁通量的變化率成正比,所以磁通量變化越快,感應電動勢越大。答案:讀一讀思一思辨一辨議一議2.探

6、究討論。(1)導體棒運動速度越大,產生的感應電動勢越大嗎?答案:導體棒切割磁感線時,產生的感應電動勢的大小與垂直磁感線的速度有關,而速度大,垂直磁感線方向的速度不一定大。所以,導體棒運動速度越大,產生的感應電動勢不一定越大。(2)電動機工作時,通過電動機的電流I為什么要小于 ?(U為加在電動機兩端的電壓,R為電動機線圈的電阻)答案:由于電動機工作時,線圈轉動切割磁感線而產生一個反電動勢,使線圈兩端的電壓減小。所以,線圈中的電流I 。(3)如何從能量轉化的角度理解反電動勢的作用?答案:電動機在轉動的過程中,電源電動勢克服反電動勢做功,消耗了電源的電能,轉化為線圈的機械能。探究一探究二當堂檢測問題

7、導引名師精講典例剖析法拉第電磁感應定律法拉第電磁感應定律如圖所示,我們可以通過實驗探究電磁感應現象中感應電流方向的決定因素和遵循的物理規(guī)律。 (1)在實驗中,電流表指針偏轉原因是什么?(2)電流表指針偏轉程度跟感應電動勢的大小有什么關系?(3)在圖中,將條形磁鐵從同一高度插入線圈中,快插入和慢插入有什么相同和不同?探究一探究二問題導引名師精講典例剖析要點提示:(1)穿過閉合電路的變化產生E感產生I感。(2)由閉合電路歐姆定律知 ,當電路的總電阻一定時,E感越大,I感越大,指針偏轉程度越大。(3)磁通量變化相同,但磁通量變化的快慢不同,即電流表指針偏轉程度不同。當堂檢測探究一探究二問題導引名師精

8、講典例剖析當堂檢測探究一探究二問題導引名師精講典例剖析當堂檢測探究一探究二問題導引名師精講典例剖析當堂檢測探究一探究二問題導引名師精講典例剖析【例題1】 如圖所示,半徑為r的金屬圓環(huán),其電阻為R,繞通過某直徑的軸OO以角速度勻速轉動,勻強磁場的磁感應強度為B。從金屬圓環(huán)的平面與磁場方向平行時開始計時,求金屬圓環(huán)由圖示位置分別轉過30角和由30角轉到330角的過程中,金屬圓環(huán)中產生的感應電動勢各是多大?當堂檢測探究一探究二問題導引名師精講典例剖析當堂檢測探究一探究二問題導引名師精講典例剖析變式訓練變式訓練1如圖甲所示的螺線管,匝數n=1 500,橫截面積S=20 cm2,方向向右穿過螺線管的勻強

9、磁場的磁感應強度按圖乙所示規(guī)律變化,求: (1)2 s內穿過線圈的磁通量的變化量是多少?(2)磁通量的變化率多大?(3)線圈中感應電動勢的大小為多少?當堂檢測探究一探究二問題導引名師精講典例剖析解析:(1)磁通量的變化量是由磁感應強度的變化引起的,則1=B1S,2=B2S,=2-1,所以=BS=(6-2)2010-4 Wb=810-3 Wb。答案:(1)810-3 Wb(2)410-3 Wb/s(3)6 V當堂檢測探究一探究二問題導引名師精講典例剖析當堂檢測導線切割磁感線時的感應電動勢導線切割磁感線時的感應電動勢1.如圖甲所示,閉合電路一部分導體ab處于勻強磁場中,磁感應強度為B,ab的長度為

10、l,ab以速度v勻速切割磁感線,求回路中產生的感應電動勢。2.若將軌道一端抬高,如圖乙所示,直導線ab仍與磁場垂直,但速度與磁感線方向有一個夾角(90),則此時直導線上產生的感應電動勢表達式是什么?探究一探究二問題導引名師精講典例剖析當堂檢測要點提示:1.設在t時間內導體棒由原來的位置運動到a1b1,如圖丙所示,這時線框面積的變化量為S=lvt穿過閉合電路磁通量的變化量為=BS=Blvt根據法拉第電磁感應定律得2.設在t時間內導體棒由原來的位置運動到a1b1,如圖丁所示,這時線框面積的變化量為S=lvt穿過閉合電路磁通量的變化量為=BSsin =Blvtsin 根據法拉第電磁感應定律得探究一探

11、究二問題導引名師精講典例剖析當堂檢測對公式E=Blv和E=Blvsin 的理解(1)公式E=Blv可看成法拉第電磁感應定律的一個推論,通常用來求導線運動速度為v時的瞬時感應電動勢,隨著v的變化,E也相應變化;若v為平均速度,則E也為平均感應電動勢。(2)在公式E=Blvsin 中,當B、l、v三個量方向互相垂直時,=90,感應電動勢最大,E=Blv;當有任意兩個量的方向互相平行時,=0,感應電動勢為零,E=0。(3)對l的理解:公式中的l應理解為導體切割磁感線時的有效長度,如圖所示,導體切割磁感線的情況應取與B和v垂直的等效直線長度。探究一探究二問題導引名師精講典例剖析當堂檢測【例題2】 試寫

12、出如圖所示的各種情況下導線中產生的感應電動勢的表達式(導線長均為l,速度均為v,磁感應強度均為B,圖(3)、(4)中導線垂直紙面)。答案:(1)E=0(2)E=Blv(3)E=0(4)E=Blvcos 探究一探究二問題導引名師精講典例剖析當堂檢測變式訓練變式訓練2如圖所示的情況中,金屬導體中產生的感應電動勢為Blv的是() A.乙和丁B.甲、乙、丁C.甲、乙、丙、丁 D.只有乙答案:B當堂檢測探究一探究二12341.(法拉第電磁感應定律的理解)下列幾種說法中正確的是()A.線圈中磁通量變化越大,線圈中產生的感應電動勢一定越大B.線圈中磁通量越大,線圈中產生的感應電動勢一定越大C.線圈放在磁場越強的位置,線圈中產生的感應電動勢一定越大D.線圈中磁通量變化越快,線圈中產生的感應電動勢一定越大解析:感應電動勢的大小和磁通量的大小、磁通量變化量的大小以及磁場的強弱均無關,它由磁通量的變化率決定,故選D。答案:D探究一探究二1234當堂檢測2.(多選)(法拉第電磁感應定律的理解)單匝矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動,轉軸垂直于磁場,若線圈所圍面積里磁通量隨時間變化的規(guī)律如圖所示,則0D過程中