上課44法拉第電磁感應定律 課件(人教版選修3-2)

4法拉第電磁感應定律1.產生感應電流的條件：穿過_____電路的磁通量發(fā)生_____。2.磁通量發(fā)生變化的方式：（1）當B不變，有效面積S變化時，ΔΦ=_______。（2）當B變化，S不變時，ΔΦ=_______。（3）B和S同時變化，則ΔΦ=_______，但ΔΦ≠ΔB·ΔS。3.電路中存在持續(xù)電流的條件：（1）電路_____。（2）電路中有_____。閉合變化B·ΔSΔB·SΦ2-Φ1閉合電源一、電磁感應定律1.感應電動勢：（1）感應電動勢：在_________現(xiàn)象中產生的電動勢。（2）電源：產生感應電動勢的那部分導體相當于_____。（3）在電磁感應現(xiàn)象中，只要閉合回路中有感應電流，這個回路就一定有___________；回路斷開時，雖然沒有感應電流，但___________依然存在。電磁感應電源感應電動勢感應電動勢NSG自主探究感應電動勢的大小跟哪些因素有關？在圖甲中，導線切割磁感線運動的速度越快、磁場越強，產生的感應電流越大；在圖乙中，條形磁鐵的磁場越強、插入的速度越快，產生的感應電流越大．試分析感應電動勢大小與什么有關？分析：磁場越強、導線切割磁感線運動越快、磁鐵插入的速度越快，本質上都是回路中磁通量變化越快，感應電流越大，說明感應電動勢越大。（而磁通量變化的快慢可以用磁通量的變化率表示.）即磁通量的變化率越大，感應電動勢越大，變化率越小，感應電動勢越?。?.法拉第電磁感應定律：（1）內容：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_______成正比。變化率NSG（2）表達式：E=____

（單匝線圈）；

E=______

（n匝線圈）。法拉第電磁感應定律表達式的推導過程？二、導體切割磁感線時的感應電動勢1.垂直切割：導體棒垂直于磁場運動，B、l、v兩兩垂直時，如圖甲，E=____。2.不垂直切割：導線的運動方向與導線本身垂直，但與磁感線方向夾角為θ時，如圖乙，則E=____=_________。BlvBlv1BlvsinθE表達式的推導過程...........×

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××Gabvl甲NM問題：公式①與公式②的區(qū)別和聯(lián)系？

1、一般來說，①求出的是平均感應電動勢，

E和某段時間或者某個過程對應;

②求出的是瞬時感應電動勢，E和某個時刻或者某個位置對應。區(qū)別：

2、①求出的是整個回路的感應電動勢

回路中感應電動勢為零時，但是回路中某段導體的感應電動勢不一定為零。vabcdL1、公式①中的時間趨近于0時，

E就為瞬時感應電動勢2、公式②中v若代表平均速度，

則求出的E就為平均感應電動勢。聯(lián)系：問題：公式①與公式②的區(qū)別和聯(lián)系？三、反電動勢1.定義：電動機轉動時，由于切割磁感線，線圈中產生的_____電源電動勢作用的感應電動勢。2.作用：_____線圈的轉動。阻礙削弱V此電動勢阻礙電路中原來的電流.

故稱之為反電動勢NS電動機安培力方向轉動速度方向【思考辨析】1.判斷正誤：（1）在電磁感應現(xiàn)象中，有感應電動勢，就一定有感應電流。（）（2）磁通量越大，磁通量的變化量也越大。（）（3）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。（）（4）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。（）（5）只要穿過線圈的磁通量變化，就產生反電動勢。（）××××√×提示：（1）×。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。（2）×。Φ與ΔΦ的大小沒有直接關系。穿過一個平面的磁通量大，磁通量的變化量不一定大。（3）×。感應電動勢的大小取決于磁通量的變化率，而與Φ、ΔΦ的大小沒有必然的聯(lián)系。（4）√。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。（5）×。反電動勢是與電源電動勢相反的電動勢，其作用是削弱電源的電動勢。產生反電動勢的前提是必須有電源存在。2.問題思考：（1）導體棒運動速度越大，產生的感應電動勢越大嗎？提示：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）提示：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<一

對法拉第電磁感應定律的理解1.Φ、ΔΦ、

的比較：磁通量Φ磁通量的變化量ΔΦ磁通量的變化率物理意義某時刻穿過磁場中某個面的磁感線條數在某一過程中穿過某個面的磁通量的變化量穿過某個面的磁通量變化的快慢磁通量Φ磁通量的變化量ΔΦ磁通量的變化率大小計算Φ=BS⊥注意穿過某個面有方向相反的磁場，則不能直接用Φ=B·S。應考慮相反方向的磁通量或抵消以后所剩余的磁通量開始和轉過180°時平面都與磁場垂直，但穿過平面的磁通量是不同的，一正一負，ΔΦ=2B·S，而不是零既不表示磁通量的大小也不表示變化的多少。在Φ-t圖像中，可用圖線的斜率表示2．對感應電動勢的理解：（1）感應電動勢的大小取決于穿過電路的磁通量的變化率

而與Φ、ΔΦ的大小沒有必然關系，與電路的電阻R無關；感應電流的大小與E和回路總電阻R有關。（2）磁通量的變化率是Φ-t圖像上某點切線的斜率。（3）用E＝所求的感應電動勢為整個閉合電路的感應電動勢，而不是回路中某部分導體兩端的電動勢?！咎貏e提醒】（1）利用法拉第電磁感應定律計算出的電動勢是一段時間內電動勢的平均值。（2）當穿過某回路磁通量的變化率為恒定值時，產生的電動勢將為恒量，在閉合回路中可形成恒定電流。（3）利用公式E＝計算線圈中的磁通量發(fā)生變化產生電動勢時，n為線圈的匝數。【典例1】一個200匝、面積為20cm2的線圈，放在磁場中，磁場的方向與線圈平面成30°角，若磁感應強度在0.05s內由0.1T增加到0.5T，在此過程中（1）穿過線圈的磁通量的變化量是多少？（2）磁通量的平均變化率多大？（3）線圈中感應電動勢大小為多少？【解題探究】（1）磁通量的變化量用_______求解。（2）感應電動勢大小用________計算。Φ2-Φ1【標準解答】（1）磁通量的變化量是由磁感應強度的變化引起的，則Φ1=B1SsinθΦ2=B2SsinθΔΦ=Φ2-Φ1，所以ΔΦ=ΔBSsinθ=（0.5-0.1）×20×10-4×0.5Wb=4×10-4Wb（2）磁通量的變化率為=8×10-3Wb/s（3）感應電動勢的大小可根據法拉第電磁感應定律得E==200×8×10-3V=1.6V。答案：（1）4×10-4Wb（2）8×10-3Wb/s（3）1.6V【變式訓練】（多選）（2013·廣州高二檢測）閉合回路的磁通量Φ隨時間t的變化圖像分別如圖所示，關于回路中產生的感應電動勢的論述，其中不正確的是（）A.圖甲的回路中沒有感應電動勢B.圖乙的回路中感應電動勢恒定不變C.圖丙的回路中0～t1時間內的感應電動勢小于t1～t2時間內的感應電動勢D.圖丁的回路中感應電動勢先變大，再變小【解析】選C、D。根據法拉第電磁感應定律，E=在Φ-t圖像上，若n=1，圖線某點切線的斜率表示感應電動勢的大小。圖甲：=0，A正確；圖乙：是一定值，感應電動勢恒定不變，B正確；圖丙：0～t1的斜率比t1～t2的大，即圖丙的回路中0～t1時間內的感應電動勢大于t1～t2時間內的感應電動勢，C錯誤；圖丁：斜率先變小后變大，即感應電動勢先變小再變大，D錯誤?！咀兪絺溥x】（多選）單匝矩形線圈在勻強磁場中勻速運動，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0～D過程中（）A.線圈中0時刻感應電動勢最大B.線圈中D時刻感應電動勢為零C.線圈中D時刻感應電動勢最大D.線圈中0～D時間內平均感應電動勢為0.4V【解析】選A、B、D。由法拉第電磁感應定律知線圈中0～D時間內的平均感應電動勢E=D正確；由感應電動勢的物理意義知，感應電動勢的大小與磁通量的大小Φ和磁通量的改變量ΔΦ均無必然聯(lián)系，僅由磁通量的變化率決定，而任何時刻磁通量的變化率就是Φ-t圖像上該時刻切線的斜率，不難看出0時刻處切線斜率最大，D點處切線斜率最小為零，故A、B正確，C錯誤。（2）S閉合后，將對C充電，充電結束后電容器支路斷路，電容器兩端的電勢差等于R2兩端的電壓U＝IR2=2.4V因此，其充電量Q＝CU＝7.2×10－5CS斷開后，電容器只通過R2放電，所以放電量為7.2×10－5C答案：（1）0.4A電流方向向下（2）7.2×10－5C關于Φ、ΔΦ、的關系辨析（1）與Φ、ΔΦ沒有直接關系，Φ很大時，可能很小，也可能很大；Φ=0時，可能最大。（2）與線圈匝數無關，但感應電動勢與匝數有關。（3）中的S是指磁場區(qū)域的有效面積。二導體切割磁感線時的電動勢1.對公式E=Blvsinθ的理解：（1）該公式可看成法拉第電磁感應定律的一個推論，通常用來求導體做切割磁感線運動時的感應電動勢。若速度v是瞬時速度，則電動勢E即為瞬時電動勢；若速度v是平均速度，則電動勢E即為平均電動勢。（2）對θ的理解：當B、l、v三個量的方向互相垂直時，θ=90°，感應電動勢最大；當有任意兩個量的方向互相平行時，θ=0°，感應電動勢為零。（3）式中l(wèi)應理解為導線切割磁感線時的有效長度，如果導線不和磁場或v垂直，l應是導線在垂直磁場或v方向