（通用版）2018-2019版高中物理 第四章 電磁感應(yīng) 4.4 法拉第電磁感應(yīng)定律課件 新人教版選修3-2.ppt

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1、4法拉第電磁感應(yīng)定律,第四章電磁感應(yīng),學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.理解和掌握法拉第電磁感應(yīng)定律，能夠運(yùn)用法拉第電磁感應(yīng)定律定量計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小. 2.能夠運(yùn)用EBlv或EBlvsin 計(jì)算導(dǎo)體切割磁感線時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì). 3.知道反電動(dòng)勢(shì)的定義和在生產(chǎn)中的應(yīng)用.,內(nèi)容索引,,自主預(yù)習(xí) 預(yù)習(xí)新知 夯實(shí)基礎(chǔ),重點(diǎn)探究 啟迪思維 探究重點(diǎn),達(dá)標(biāo)檢測(cè) 檢測(cè)評(píng)價(jià) 達(dá)標(biāo)過(guò)關(guān),自主預(yù)習(xí),一、電磁感應(yīng)定律 1.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫做感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于 . 2.法拉第電磁感應(yīng)定律 (1)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 成正比. (2)公

2、式： 若閉合電路是一個(gè)匝數(shù)為n的線圈，則E (3)在國(guó)際單位制中，磁通量的單位是 ，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的單位是 .,電源,變化率,.,.,韋伯,伏,二、導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)反電動(dòng)勢(shì) 1.導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)，B、l、v兩兩垂直時(shí)，如圖1所示，E . 2.導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)方向與導(dǎo)線本身垂直，但與磁感線方向夾角為時(shí)，如圖2所示，E .,Blv,圖1,Blvsin ,圖2,3.反電動(dòng)勢(shì) (1)定義：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于切割磁感線，線圈中產(chǎn)生的___________ 作用的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì). (2)作用：反電動(dòng)勢(shì)的作用是 線圈的轉(zhuǎn)動(dòng).,削弱電源電,動(dòng)勢(shì),阻礙,即學(xué)即用 1.判斷下列說(shuō)法的正誤

3、. (1)線圈中磁通量越大，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大.() (2)線圈中磁通量的變化量越大，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大. () (3)線圈放在磁場(chǎng)越強(qiáng)的位置，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大. () (4)線圈中磁通量變化越快，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大.(),答案,,,,,答案,2.如圖3所示的情況中，金屬導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為Blv的是 .,圖3,甲、乙、丁,重點(diǎn)探究,導(dǎo)學(xué)探究如圖4所示，將條形磁鐵從同一高度插入線圈的實(shí)驗(yàn)中.,一、電磁感應(yīng)定律,答案,圖4,(1)快速插入和緩慢插入磁通量的變化量相同嗎？指針偏轉(zhuǎn)角度相同嗎？,答案磁通量變化相同，但磁通量變化的快慢不同，

4、快速插入比緩慢插入時(shí)指針偏轉(zhuǎn)角度大.,(2)分別用一根磁鐵和兩根磁鐵以同樣速度快速插入，磁通量的變化量相同嗎？指針偏轉(zhuǎn)角度相同嗎？,答案,答案用兩根磁鐵快速插入時(shí)磁通量變化量較大，磁通量變化率也較大，指針偏轉(zhuǎn)角度較大.,(3)指針偏轉(zhuǎn)角度取決于什么？,答案指針偏轉(zhuǎn)角度大小取決于 的大小.,知識(shí)深化 1.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小由穿過(guò)電路的磁通量的變化率 和線圈的匝數(shù)n共同決定，而與磁通量、磁通量的變化量的大小沒有必然聯(lián)系，和電路的電阻R無(wú)關(guān). 2.在t圖象中，磁通量的變化率 是圖象上某點(diǎn)切線的斜率.,例1關(guān)于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，下列說(shuō)法中正確的是 A.穿過(guò)線圈的磁通量最大時(shí)，所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就一

5、定最大 B.穿過(guò)線圈的磁通量的變化量增大時(shí)，所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也增大 C.穿過(guò)線圈的磁通量等于0，所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就一定為0 D.穿過(guò)線圈的磁通量的變化率 越大，所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大,,答案,解析,解析根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的變化率 成正比，與磁通量及磁通量的變化量沒有必然聯(lián)系.當(dāng)磁通量很大時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可能很小，甚至為0.當(dāng)磁通量等于0時(shí)，其變化率可能很大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也會(huì)很大，而增大時(shí)， 可能減小.,如圖所示，t1時(shí)刻，最大，但E0；0t1時(shí)間內(nèi)增大， 但減小，E減??；t2時(shí)刻，0，但 最大，E最大.故D正確.,導(dǎo)學(xué)探究如圖5所示，閉合電路一部

6、分導(dǎo)體ab處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，ab的長(zhǎng)度為l，ab以速度v勻速垂直切割磁感線，利用法拉第電磁感應(yīng)定律求回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).,答案,二、導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),圖5,答案設(shè)在t時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體ab由原來(lái)的位置運(yùn)動(dòng)到a1b1，如圖所示， 這時(shí)閉合電路面積的變化量為Slvt 穿過(guò)閉合電路磁通量的變化量為BSBlvt 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得E Blv.,知識(shí)深化 導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EBlv，公式中l(wèi)指有效切割長(zhǎng)度，即導(dǎo)線在與v垂直的方向上的投影長(zhǎng)度.,解析導(dǎo)體桿切割磁感線的有效長(zhǎng)度為L(zhǎng)sin ，故B正確.,例2如圖6所示，一金屬?gòu)潡U處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面

7、向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，已知abbcL，當(dāng)它以速度v向右平動(dòng)時(shí)，a、c兩點(diǎn)間的電勢(shì)差大小為 A.BLv B.BLvsin C.BLvcos D.BLv(1sin ),答案,解析,圖6,,En 研究整個(gè)閉合回路，適用于各種電磁感應(yīng)現(xiàn)象；EBlv研究的是閉合回路的一部分，即做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體.,三、兩公式的簡(jiǎn)單應(yīng)用,例3如圖7所示，水平放置的兩平行金屬導(dǎo)軌相距L0.50 m，左端接一電阻R0.20 ，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.40 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面向下，長(zhǎng)度也為0.50 m的導(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)體棒始終接觸良好且電阻均可忽略不計(jì).當(dāng)ac棒以v4.0 m/s

8、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)的大小.,圖7,解析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EBLv0.400.504.0 V0.80 V.,答案見解析,答案,解析,(2)回路中感應(yīng)電流的大小.,解析回路中感應(yīng)電流大小為I 4.0 A.,答案見解析,答案,解析,(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ac棒受到的安培力大小為 F安BIL0.404.00.50 N0.80 N， 由右手定則知，ac棒中感應(yīng)電流由c流向a. 由左手定則知，安培力方向水平向左. 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0.80 N，方向水平向右.,答案見

9、解析,答案,解析,例4如圖8甲所示的螺線管，匝數(shù)n1 500匝，橫截面積S20 cm2，方向向右穿過(guò)螺線管的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度按圖乙所示規(guī)律變化. (1)2 s內(nèi)穿過(guò)線圈的磁通量的變化量是多少？,圖8,解析磁通量的變化量是 由磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化引起的， 則1B1S， 2B2S，21， 所以BS(62)20104 Wb8103 Wb,答案8103 Wb,答案,解析,(2)磁通量的變化率多大？,解析磁通量的變化率為 4103 Wb/s,答案4103 Wb/s,答案,解析,(3)線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為多少？,解析根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小 En 1 5004103

10、V6 V.,答案6 V,答案,解析,達(dá)標(biāo)檢測(cè),解析由題意可知，線圈中磁場(chǎng)的面積為a2， 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知， 線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為E ，故只有選項(xiàng)D正確.,1.(對(duì)法拉第電磁感應(yīng)定律的理解)如圖9所示，半徑為R的n匝線圈套在邊長(zhǎng)為a的正方形abcd之外，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過(guò)該正方形，當(dāng)磁場(chǎng)以 的變化率變化時(shí)，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為,答案,,1,2,3,4,圖9,解析,2.(公式En 的應(yīng)用)(多選)如圖10甲所示，線圈的匝數(shù)n100匝，橫截面積S50 cm2，線圈總電阻r10 ，沿軸向有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，設(shè)圖示磁場(chǎng)方向?yàn)檎?，磁?chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間按如圖乙所示規(guī)律變化，則

11、在開始的0.1 s內(nèi) A.磁通量的變化量為0.25 Wb B.磁通量的變化率為2.5102 Wb/s C.a、b間電壓為0 D.在a、b間接一個(gè)理想電流表時(shí)， 電流表的示數(shù)為0.25 A,,答案,圖10,1,2,3,4,,解析,解析通過(guò)線圈的磁通量與線圈的匝數(shù)無(wú)關(guān)，由于0時(shí)刻和0.1 s時(shí)刻的磁場(chǎng)方向相反，則磁通量穿入的方向不同，則(0.10.4)50 104 Wb2.5103 Wb，A項(xiàng)錯(cuò)誤；,1,2,3,4,磁通量的變化率 2.5102 Wb/s，B項(xiàng)正確；,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，當(dāng)a、b間斷開時(shí)，其間電壓等于線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為En 2.5

12、V且恒定，C項(xiàng)錯(cuò)誤；,在a、b間接一個(gè)理想電流表時(shí)相當(dāng)于a、b間接通而形成回路，回路總電阻即為線圈的總電阻，故感應(yīng)電流大小I 0.25 A，D項(xiàng)正確.,3.(公式EBLv的應(yīng)用)如圖11所示，空間有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一直金屬棒與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，當(dāng)它以速度v沿與棒和磁感應(yīng)強(qiáng)度都垂直的方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，棒兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為E，將此棒彎成兩段長(zhǎng)度相等且相互垂直的折線，置于與磁感應(yīng)強(qiáng)度相互垂直的平面內(nèi)，當(dāng)它沿兩段折線夾角平分線的方向以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)，棒兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為E.則 等于,答案,,圖11,解析,1,2,3,4,解析設(shè)折彎前金屬棒切割磁感線的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，EBLv；,1,2,3,4,4.(公式En 的應(yīng)用)有一匝數(shù)為100匝的閉合線圈，單匝線圈的面積為100 cm2.線圈的總電阻為0.1 ，線圈中磁場(chǎng)均勻變化，其變化規(guī)律為B0.20.1t (T)，且磁場(chǎng)方向垂直于線圈平面向里，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大？感應(yīng)電流多大？,答案0.1 V1 A,答案,解析,1,2,3,4,解析由B0.20.1t (T)知，線圈磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率 0.1 T/s,由法拉第電磁感應(yīng)定律得,