法拉第電磁感應(yīng)定律+高二下物理人教版（2019）選擇性必修第二冊(cè)

第2節(jié)

法拉第電磁感應(yīng)定律第二章課前勵(lì)志：（1min）你甘心被一張?jiān)嚲泶驍?？到最后的最后了。。。你有甘拜下風(fēng)的勇氣嗎？畢竟，在座的各位誰(shuí)不自詡是天子?jì)勺?。教學(xué)目標(biāo)（1）知道什么是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（2）理解和掌握法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容和表達(dá)式（3）掌握導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)公式E=Blvsinθ（4）知道動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生以及洛倫磁力的關(guān)系，會(huì)判斷動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的方向并計(jì)算其大小問(wèn)題：（1）將強(qiáng)磁鐵自由釋放，如視頻所示穿過(guò)線圈，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，其原因是什么？電流表的示數(shù)代表什么？（2）同樣的匝數(shù)，同樣的磁鐵，以不同速度釋放穿過(guò)線圈，有什么相同和不同？問(wèn)題引入結(jié)論：穿過(guò)閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化，閉合導(dǎo)體回路中就有感應(yīng)電流，插入的速度越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大。產(chǎn)生感應(yīng)電流的本質(zhì)

vNSG乙甲產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的線圈相當(dāng)于電源等效ab問(wèn)題：哪段導(dǎo)體是電源？a、b哪端是正極電源內(nèi)部電流由負(fù)極流向正極（1）如何判斷電路中相當(dāng)于電源部分導(dǎo)體正負(fù)極？（2）電路不閉合，電路中有電流嗎？有電源么？有電動(dòng)勢(shì)嗎？思考：電磁感應(yīng)的本質(zhì)是什么？電磁感應(yīng)本質(zhì)：產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（楞次定律、右手定則）在電源內(nèi)部，四指指向電源正極總結(jié)①有感應(yīng)電流一定存在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；②有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不一定存在感應(yīng)電流。

注意：SN+G++B增強(qiáng)時(shí)abMNV+-+-判定電源的正極1.定義：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫感應(yīng)電動(dòng)勢(shì);2.條件：只要穿過(guò)電路的磁通量發(fā)生變化，電路中就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

與電路是否閉合無(wú)關(guān)。一、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)新課導(dǎo)入討論：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小是多少？

它可能與哪些因素有關(guān)？1、感應(yīng)電流大小與相同時(shí)間內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度變化大小的關(guān)系在相同的時(shí)間內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度變化大，感應(yīng)電流大實(shí)驗(yàn)：探究影響感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的因素結(jié)論：感應(yīng)電流大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比新課導(dǎo)入相同條件不同條件線圈匝數(shù)：200下落高度：30cm磁鐵個(gè)數(shù)12指針刻度15302、感應(yīng)電流大小與磁鐵運(yùn)動(dòng)速度的關(guān)系結(jié)論：感應(yīng)電流大小與磁鐵在線圈中運(yùn)動(dòng)時(shí)間成反比在相同的時(shí)間內(nèi)，速度變化大，感應(yīng)電流大相同條件不同條件線圈匝數(shù)：200磁鐵個(gè)數(shù)：2個(gè)下落高度10cm20cm指針刻度20403、感應(yīng)電流大小與線圈匝數(shù)的關(guān)系結(jié)論：感應(yīng)電流大小與線圈匝數(shù)正比實(shí)驗(yàn)可知：速度越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大

匝數(shù)越多，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大

磁場(chǎng)越強(qiáng)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論如何用公式表示感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小呢？在其他條件都相同的條件下，匝數(shù)越多感應(yīng)電流大相同條件不同條件磁鐵個(gè)數(shù)：2個(gè)下落高度：30cm線圈匝數(shù)100200指針刻度15301.內(nèi)容：閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過(guò)這一電路的磁通量的變化率ΔΦ/Δt成正比。2.數(shù)學(xué)表達(dá)式若有

n

匝線圈，則相當(dāng)于有

n個(gè)電源串聯(lián)，總電動(dòng)勢(shì)為注意：法拉第電磁感應(yīng)定律公式中Δφ取絕對(duì)值，不涉及正負(fù)。①B不變,

S發(fā)生變化,ΔS＝S2-S1：②S不變,

B發(fā)生變化,ΔB＝B2-B1：3.用公式

求

E的幾種常見(jiàn)情況：③如果B、S都變化呢？【典例1】

（多選）空間存在一方向與紙面垂直、大小隨時(shí)間變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其邊界如圖（a）中虛線MN所示。一硬質(zhì)細(xì)導(dǎo)線的電阻率為ρ、橫截面積為S，將該導(dǎo)線做成半徑為r的圓環(huán)固定在紙面內(nèi)，圓心O在MN上。t＝0時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向如圖（a）所示；磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖（b）所示。則在t＝0到t＝t1的時(shí)間間隔內(nèi)（

）A.圓環(huán)所受安培力的方向始終不變B.圓環(huán)中的感應(yīng)電流始終沿順時(shí)針?lè)较?/p>

答案

BC三、導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)，你認(rèn)為哪些因素影響了導(dǎo)線切割磁感線時(shí)電動(dòng)勢(shì)的大??？a?b?×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×××

×

×

×

×

×

×

×

×

×

××Gabvom

如圖所示閉合線圈一部分導(dǎo)體

ab

處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)軌寬為L(zhǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度是

B，ab

以速度

v勻速切割磁感線，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。解：回路在時(shí)間

Δt內(nèi)增大的面積為ΔS=LvΔt產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為穿過(guò)回路的磁通量的變化為ΔΦ=BΔS=BLvΔt（v是相對(duì)于磁場(chǎng)的速度）導(dǎo)體做垂直切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)計(jì)算式E=BLv(B、L、v兩兩垂直)如果B

與v不垂直,那又應(yīng)該如何表示呢?

如圖，當(dāng)導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向與導(dǎo)線本身垂直，但跟磁感強(qiáng)度方向有夾角

θ

時(shí)v1=vsinθ

若導(dǎo)體斜切磁感線（θ

為

v

與

B

夾角）

θvBv2=vcosθ

v┴=vsinθ對(duì)切割有貢獻(xiàn)

v//=vcosθ對(duì)切割無(wú)貢獻(xiàn)

E=BLv1=BLvsinθ

2.導(dǎo)線的長(zhǎng)度L

應(yīng)為有效長(zhǎng)度1.導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向和磁感線平行時(shí)，E=03.速度v為平均值(瞬時(shí)值)，

E就為平均值(瞬時(shí)值)注意：

L為切割磁感線的有效長(zhǎng)度公式

與E＝BLvsinθ的區(qū)別與聯(lián)系導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)垂直切割磁感線如圖所示，導(dǎo)體棒長(zhǎng)為L(zhǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,垂直于紙面向里。以O(shè)為圓心轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度ω，求E。由于棒上各點(diǎn)的速度隨著距離O點(diǎn)的距離均勻變化，所以可以用O、A兩點(diǎn)的平均速度代替棒運(yùn)動(dòng)的速度求解。×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×OALv×

×

×

×

×

×

×

×

×

×右手定則：導(dǎo)體中電流方向?yàn)閺腛點(diǎn)流向A點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)切割的導(dǎo)體動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)：【典例2】如圖所示，水平放置的兩平行金屬導(dǎo)軌相距L＝0.50m，左端接一電阻R＝0.20Ω，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.40T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面向下，導(dǎo)體棒ac垂直放在導(dǎo)軌上，并能無(wú)摩擦地沿導(dǎo)軌滑動(dòng)，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均可忽略不計(jì)。當(dāng)ac棒以v＝4.0m/s的速度水平向右勻速滑動(dòng)時(shí)，求：（1）ac棒中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大??；解析

（1）ac棒垂直切割磁感線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為E＝BLv＝0.40×0.50×4.0V＝0.80V。答案

（1）0.80V

（2）回路中感應(yīng)電流的大??；

答案

（2）4.0A

（3）維持ac棒做勻速運(yùn)動(dòng)的水平外力的大小和方向。解析

（3）ac棒受到的安培力大小為F安＝BIL＝0.40×4.0×0.50N＝0.80N由左手定則知，安培力方向向左。由于導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)，水平方向受力平衡，則F外＝F安＝0.80N，方向水平向右。答案

（3）0.80