法拉第電磁感應(yīng)定律（高中物理教學(xué)課件）完整版2

02.法拉第電磁感應(yīng)定律問題：電流是如何形成的？答：電荷的定向移動形成電流。問題：產(chǎn)生電流的條件是什么？答：①存在自由電荷、②導(dǎo)體兩端有電壓問題：產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么？答：穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化。問題：如果電路不閉合，還有電流嗎？答：沒有電流，但有產(chǎn)生電流的趨勢，即有電動勢。感應(yīng)電動勢：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫作感應(yīng)電動勢一.感應(yīng)電動勢注意：①產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的導(dǎo)體相當(dāng)于電源（插入磁鐵的線圈、切割磁感線的導(dǎo)體棒……）②電源內(nèi)部的電流方向是從電源負(fù)極流向正極③電路斷開時沒有感應(yīng)電流，但有感應(yīng)電動勢問題：感應(yīng)電流的方向怎么判斷？答：利用楞次定律、右手定則一.感應(yīng)電動勢探究影響感應(yīng)電流大小的因素結(jié)論：實(shí)驗(yàn)表明：磁通量變化越快，產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大。也就是說，感應(yīng)電流的大小與磁通量的變化率有關(guān)。觀察前兩個實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二備用現(xiàn)象：速度越大，感應(yīng)電動勢越大匝數(shù)越多，感應(yīng)電動勢越大磁場越強(qiáng)，感應(yīng)電動勢越大結(jié)論：磁通量變化越快，線圈匝數(shù)N越多，感應(yīng)電動勢越大二.電磁感應(yīng)定律1.內(nèi)容：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2.表達(dá)式：3.單位：伏特（V），1V＝1Wb/s＝1J/C①電磁感應(yīng)定律是德國物理學(xué)家紐曼、韋伯在對理論和實(shí)驗(yàn)資料進(jìn)行嚴(yán)格分析后，于1845年和1846年先后指出的。因法拉第對電磁感應(yīng)現(xiàn)象研究的巨大貢獻(xiàn)，后人稱之為法拉第電磁感應(yīng)定律。②表達(dá)式為，在國際單位制下k＝1。二.電磁感應(yīng)定律4.對電磁感應(yīng)定律的理解①磁通量Φ與線圈匝數(shù)n無關(guān)②在高中，Φ以及?Φ的大小都是絕對值③Φ大不代表?Φ大；?Φ大也不代表?Φ/?t大④?Φ/?t對應(yīng)Φ-t圖線上切線的斜率⑤?Φ可能是B變化引起的，即?Φ＝?B·S

⑥?Φ可能是S變化引起的，即?Φ＝B·?S

⑦*若兩者都變，即?Φ＝?(B·S)

例1.如圖甲所示的螺線管，匝數(shù)n＝1500匝，橫截面積S＝20cm2，方向向右穿過螺線管的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度按圖乙所示規(guī)律變化，則：(1)線圈哪端相當(dāng)于電源正極？(2)2s內(nèi)穿過線圈的磁通量的變化量是多少？(3)磁通量的變化率多大？(4)線圈中感應(yīng)電動勢的大小為多少？答案：(1)左;(2)8×10－3Wb;(3)4×10－3Wb/s;(4)6V問題：導(dǎo)線切割磁感線運(yùn)動時的感應(yīng)電動勢又與什么有關(guān)？結(jié)論：導(dǎo)線越長、導(dǎo)線切割磁感線的速度越快、磁體的磁場越強(qiáng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電流就越大。三.導(dǎo)線切割磁感線時的感應(yīng)電動勢分析：磁通量變化是面積變化引起的若v與B不垂直呢？θvB三.導(dǎo)線切割磁感線時的感應(yīng)電動勢雖然v與B垂直，但L與v不垂直，電動勢多大？仍用ε＝BLv計算，但L為垂直v方向的投影長度1.大?。害牛紹Lv2.條件：三者兩兩垂直注意：若L、v不垂，L為垂直v方向投影；若B、v不垂直，ε＝Blvsinθ，θ為B、v夾角，當(dāng)B//v時ε＝0BL1v2v3v4vR三.導(dǎo)線切割磁感線時的感應(yīng)電動勢例2.一個水平放置的導(dǎo)體框架，寬度L=1.5m，接有電阻R=0.20Ω，設(shè)勻強(qiáng)磁場和框架平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.40T，方向如圖.今有一導(dǎo)體棒ab跨放在框架上，并能無摩擦地沿框滑動，ab電阻r=0.1Ω，其余均不計，當(dāng)ab以v=4.0m/s的速度向右勻速滑動時，試求：(1)導(dǎo)體ab上的感應(yīng)電動勢的大小(2)回路上感應(yīng)電流的大小(3)ab兩端的電壓答：(1)2.4V；(2)8A；(3)1.6VBLvRab如圖所示，長為L的導(dǎo)體棒在磁場中繞O點(diǎn)以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生感應(yīng)電動勢方向如何？大小是多少？答：方向右手定則判斷，如圖問題：如果是那根綠色的棒在切割呢？電動勢是多少？OAA'ωBL四.轉(zhuǎn)動切割例3.(多選)法拉第圓盤發(fā)電機(jī)的示意圖如圖所示。銅圓盤安裝在豎直的銅軸上，兩銅片P、Q分別與圓盤的邊緣和銅軸接觸。圓盤處于方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場B中。圓盤旋轉(zhuǎn)時，關(guān)于流過電阻R的電流，下列說法正確的是()A.若圓盤轉(zhuǎn)動的角速度恒定，則電流大小恒定B.若從上向下看，圓盤順時針轉(zhuǎn)動，則電流沿a到b的方向流動C.若圓盤轉(zhuǎn)動方向不變，角速度大小發(fā)生變化，則電流方向可能發(fā)生變化D.若圓盤轉(zhuǎn)動的角速度變?yōu)樵瓉淼?倍，則電流在R上的熱功率也變?yōu)樵瓉淼?倍AB五.感應(yīng)電動勢分類1.平均電動勢：若?t代表一段時間，則代表平均電動勢作用：2.瞬時電動勢：若?t趨向零，則代表瞬時電動勢作用：求任意時刻電動勢的大小，可以求電動勢、路端電壓、電流、功率的瞬時值例4.如圖：把一線圈從磁場中勻速拉出，一次速度為v，一次速度為2v，求兩次拉出磁場的電動勢ε、電流I、拉力F、電量q、產(chǎn)生的熱量Q之比。答：1:2，1:2，1:2，1:1，1:2，Bv五.感應(yīng)電動勢分類觀察實(shí)驗(yàn)三Φ＝BS，Φ的變化可能是B引起的，也可能是S引起的動生電動勢：S變化B不變產(chǎn)生的電動勢（切割）產(chǎn)生機(jī)理：導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動時，導(dǎo)體棒中的自由電荷也在跟著運(yùn)動，從而受到洛侖茲力，洛侖茲力使自由電荷定向移動，從而形成感應(yīng)電流，或者說導(dǎo)體中產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢。如果感應(yīng)電動勢是由于導(dǎo)體運(yùn)動而產(chǎn)生的，它也叫做“動生電動勢”。非靜電力與洛侖茲力有關(guān)。能量轉(zhuǎn)化：棒運(yùn)動消耗機(jī)械能

克服安培力做功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能（勻速運(yùn)動消耗外部機(jī)械能，沒有外力消耗自身機(jī)械能）六.動生電動勢+-例5.如圖,水平面上有兩根相距0.5m的足夠長的平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ,它們的電阻不計,在M和P之間接有R=3.0Ω的定值電阻,導(dǎo)體棒長ab=0.5m,其電阻為r=1.0Ω,與導(dǎo)軌接觸良好.整個裝置處于方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中,B=0.4T.現(xiàn)使ab以v=10m/s的速度向右做勻速運(yùn)動.(1)ab中的電流多大ab兩點(diǎn)間的電壓多大(2)維持ab做勻速運(yùn)動的外力多大(3)ab向右運(yùn)動1m的過程中,外力做的功是多少電路中產(chǎn)生的熱量是多少答：(1)0.5A，1.5V；(2)0.1N；(3)0.1J，0.1J例6.如圖，矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞OO′軸勻速轉(zhuǎn)動時，線圈中的感應(yīng)電動勢是否變化？為什么？設(shè)線圈的兩個邊長分別是l1和l2，轉(zhuǎn)動時角速度是ω，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。試證明：在圖示位置時，線圈中的感應(yīng)電動勢為E＝BSω，式中S＝l1l2，為線圈面積。答：不一樣，因?yàn)関⊥在變證明：此時l2在垂直切割磁感線B例7.如圖甲所示，一個圓形線圈匝數(shù)n＝1000匝、面積S＝2×10－2m2、電阻r＝1Ω。在線圈外接一阻值為R＝4Ω的電阻。把線圈放入一個勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直線圈平面向里，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間變化規(guī)律如圖乙所示。求：(1)0～4s內(nèi)，回路中的感應(yīng)電動勢；(2)t＝5s時，a、b兩點(diǎn)哪點(diǎn)電勢高；(3)t＝5s時，電阻R兩端的電壓U。答案：(1)1V

(2)a點(diǎn)的電勢高(3)3.2V例8.如圖所示，把一均勻電阻絲制成的正方形線框從有界磁場內(nèi)以速度v勻速拉出，在線圈離開磁場的過程中，下列哪種情況下ab兩端電壓U最大？

甲乙丙丁答：乙abcdabcda