2022-2023年粵教版(2019)新教材高中物理選擇性必修2 第2章電磁感應(yīng)第2節(jié)法拉第電磁感應(yīng)定律（一）課件

高二—粵教版—物理—選擇性必修二第二章第二節(jié)

法拉第電磁感應(yīng)定律（第一課時）問題1：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么？（1）閉合電路（2）磁通量變化基礎(chǔ)知識回顧問題2：電路中產(chǎn)生持續(xù)電流的條件是什么？閉合電路，有電源。問題3：如圖所示，比較甲、乙兩電路的異同甲NSG乙

v

相同點：兩電路都是閉合的，有電流不同點：甲中有電池（電源）,乙中有螺線管（相當(dāng)于電源）

既然閉合電路中有感應(yīng)電流，這個電路中就一定有電動勢。甲NSG乙問題4：開關(guān)斷開，電路中有電流嗎？沒有問題5：如果電路不是閉合的，電路中就沒有電流，電源的電動勢是否還存在呢？存在如圖所示，這兩種情況下，如果電路不閉合會怎樣呢？由此可見，在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，不論電路是否閉合，只要穿過電路的磁通量發(fā)生變化，電路中就有感應(yīng)電動勢，但產(chǎn)生感應(yīng)電流還需要電路閉合，因此研究感應(yīng)電動勢更有意義。一感應(yīng)電動勢1、定義：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢。2、條件：只要穿過電路的磁通量發(fā)生變化，電路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。

與電路是否閉合無關(guān)。（注意：產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源）磁通量變化是電磁感應(yīng)的根本原因;產(chǎn)生感應(yīng)電動勢是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì)，產(chǎn)生感應(yīng)電流只不過是一個現(xiàn)象，表示電路中輸送著電能；而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢才是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì)，它表示電路已經(jīng)具備隨時輸出電能的能力。3、電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì)磁通量變化是電磁感應(yīng)的根本原因;產(chǎn)生感應(yīng)電動勢是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì)，產(chǎn)生感應(yīng)電流只不過是一個現(xiàn)象，表示電路中輸送著電能；而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢才是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì)，它表示電路已經(jīng)具備隨時輸出電能的能力。3、電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì)問題與思考：上節(jié)課的實驗中我們發(fā)現(xiàn)，條形磁鐵插入的快慢不同，指針偏轉(zhuǎn)的角度就不同，說明產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小不一樣，那影響感應(yīng)電動勢的因素有哪些呢？由前面的學(xué)習(xí)可知，回路中有磁通量發(fā)生變化，就能產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，那么感應(yīng)電動勢的大小是否與磁通量的變化有關(guān)呢？我們將磁通量的變化類比速度的變化，考慮從磁通量變化的大小和磁通量變化的快慢兩個角度進行探究實驗。由表格中的數(shù)據(jù)分析可知：磁通量變化越快，感應(yīng)電動勢越大。磁通量的變化快慢磁通量的變化率實驗分析總結(jié)：電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比定律內(nèi)容取適當(dāng)單位則k=1（適當(dāng)單位指取伏、韋伯、秒等國際單位時則

k=1）德國物理學(xué)家紐曼在對理論和實驗資料進行嚴格分析后，于1845年指出了感應(yīng)電動勢的定量規(guī)律：由于之前法拉第做了大量開創(chuàng)性的研究工作，人們將這一規(guī)律稱為：

法拉第電磁感應(yīng)定律當(dāng)線圈有n匝時,可以看作n個單匝線圈串聯(lián)，總的感應(yīng)電動勢也等效于n個電源串聯(lián)后的電動勢。法拉第電磁感應(yīng)定律閉合電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比。1.內(nèi)容:注意：（1）公式中Δφ取絕對值，不涉及正負。2.公式:（2）產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源，感應(yīng)電動勢即該電源的電動勢。

物理意義與電磁感應(yīng)關(guān)系磁通量Ф穿過回路的磁感線的條數(shù)多少無直接關(guān)系磁通量變化量△Ф穿過回路的磁通量變化了多少產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的條件磁通量變化率ΔΦ/Δt穿過回路的磁通量變化的快慢

決定感應(yīng)電動勢的大小3、理解:Φ、ΔΦ、ΔΦ/Δt的意義（4）(1).當(dāng)B不變，△φ僅由S變化引起時,ΔS＝S2-S1公式：E=nB△S△t公式：E=nS△B△t5、應(yīng)用公式

求E的兩種常見情況：(2).當(dāng)S不變，△φ僅由B變化引起時,

ΔB＝

B2-B1---感生電動勢例題：在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,有一矩形線框,邊長ab=L1,bc=L2線框繞中心軸00'以角速度ω由圖示位置逆時針方向轉(zhuǎn)動。求:(1)線圈轉(zhuǎn)過1/4周的過程中的平均感應(yīng)電動勢？B00'aωdcb(2)線圈轉(zhuǎn)過1/2周的過程中的平均感應(yīng)電動勢？思路分析：1、求平均感應(yīng)電動勢的公式是哪個？2、線圈轉(zhuǎn)過1/4周的過程中，磁通量變化量是多少？3、如何計算轉(zhuǎn)動的周期？4、線圈轉(zhuǎn)過1/2周的過程中，磁通量變化量是多少？解：（1）根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得：

聯(lián)立上式得：(2)線圈轉(zhuǎn)過1/2周的過程中的平均感應(yīng)電動勢？首先要明確磁通量是標量有正負之分，線圈轉(zhuǎn)過1/2周時，磁通量變化量的大小為：

變式訓(xùn)練：有一面積為S＝100cm2的金屬環(huán)，電阻為R＝0.1Ω，環(huán)中磁場變化規(guī)律如圖所示，磁場方向垂直環(huán)面向里，則在t1－t2時間內(nèi)通過金屬環(huán)某一截面的電荷量為多少？思路分析：1、求通過金屬環(huán)某一截面的電荷量的公式是哪個？2、如何求平均電流？3、如何求感生電動勢，應(yīng)用哪個公式？4、面積不變，磁場均勻變化，

如何求磁通量的變化量？解：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得提升訓(xùn)練：1、如圖甲所示，一個電阻值為R，匝數(shù)為n的圓形金屬線圈與阻值為2R的電阻R1連接成閉合回路．線圈的半徑為r1.在線圈中半徑為r2的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直于線圈平面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的關(guān)系圖線如圖乙所示．圖線與橫、縱軸的截距分別為t0和B0，導(dǎo)線的電阻不計．求0至t1時間內(nèi)，(1)通過電阻R1上的電流大小和方向；(2)通過電阻R1上的電荷量q及電阻R1上產(chǎn)生的熱量．思路分析：1、如何判斷感應(yīng)電流的方向？2、求感應(yīng)電動勢用到哪個公式？3、圖中哪個面積才算有效面積？4、根據(jù)什么定律可求得電流的大小5、根據(jù)哪個公式求電荷量6、根據(jù)哪個公式求熱量2、如圖所示，A是面積為

，

匝的圓形金屬線圈，其總電阻

，線圈處在逐漸增大的均勻磁場中，磁場方向與線圈平面垂直，線圈中的磁通量在按圖所示規(guī)律變化，線圈與阻值

的電阻連接，不計電壓表對電路的影響。求：（1）線圈上感應(yīng)電流的方向；（順時針還是逆時針）（2）感應(yīng)電動勢的大小E；（3）電壓表的示數(shù)U。提升訓(xùn)練思路分析：1、根據(jù)什么方法判斷感應(yīng)電流的方向？2、分清楚電路的結(jié)構(gòu)，“電源”是哪部分？3、求電動勢選用哪個公式4、電壓表的讀數(shù)是等于電動勢還是路端電壓？解方法總結(jié)：應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律解題的一般步驟1．分析穿過閉合電路的磁場方向及磁通量的變化情況；2．利用楞次定律或右手定則確定感應(yīng)電流的方向；3．靈活選擇法拉第電磁感應(yīng)定律的不同表達形式列方程求解．電磁感應(yīng)的本質(zhì)感應(yīng)電動勢E通過探究實驗探究影響感應(yīng)電動勢的因素感應(yīng)電流閉合電路歐姆定律法拉第電磁感應(yīng)定律課堂小結(jié)：1、匝數(shù)為n＝200的線圈回路總電阻R＝50Ω，整個線圈平面均有垂直于線框平面的勻強磁場穿過，磁通量Φ隨時間變化的規(guī)律如圖所示，求：線圈中的感應(yīng)電流的大小。解：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得2.如圖所示，一正方形線圈的匝數(shù)為n，邊長為a，線圈平面與勻強磁場垂直，且一半處在磁場中．在Δt時間內(nèi)，磁感應(yīng)強度的方向不變，大小由B均勻地增大到2B.在此過程中，求線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大?。拷猓焊鶕?jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：注意：利用以上公式求感應(yīng)電動勢時，S為線圈在磁場范圍內(nèi)的有效面積3、如圖甲所示，一個圓形線圈的匝數(shù)n＝100，線圈面積S＝200cm2，線圈的電阻r＝1Ω，線圈外接一個阻值R＝4Ω的電阻，把線圈放入一方向垂直線圈平面向里的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度隨時間變化規(guī)律如圖乙所示．下列說法中正確的是(

)A．電阻R兩端的電壓保持不變B．初始時刻穿過線圈的磁通量為0.4WbC．線圈電阻r消耗的功率為4×10－4WD．前4s內(nèi)通過R的電荷量為4×10－4C思路分析：1、電路中哪部分是電源部分？分清楚內(nèi)外電路。2、R兩端的電壓等于電動勢嗎？還是等于路端電壓？3、求磁通量用什么公式？磁通量于匝數(shù)有關(guān)嗎