高中物理 第1章 電磁感應(yīng) 第4節(jié) 法拉第電磁感應(yīng)定律課件 粵教版選修3-2.ppt

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第四節(jié)法拉第電磁感應(yīng)定律 1 如下圖所示 當(dāng)磁鐵突然向銅環(huán)運動時 銅環(huán)的運動情況是 A 向右擺動B 向左擺動C 靜止不動D 不能判定 答案 A 課前 自主學(xué)習(xí) 2 閉合線圈abcd運動到如圖所示的位置時 bc邊所受到的磁場力的方向向下 那么線圈的運動情況是 A 向左平動進入磁場B 向右平動離開磁場C 向上平動D 向下平動 答案 A 3 如下圖所示 AB為固定的通電直導(dǎo)線 閉合導(dǎo)線框P與AB在同一平面內(nèi) 當(dāng)P遠離AB運動時 導(dǎo)體框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的情況是 A 電流的方向是順時針方向B 電流的方向是逆時針方向C 沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生D 以上說法都不對 答案 A 解析 線圈的磁場方向指向紙里面 向右則運動磁通量減少 由感應(yīng)電流阻礙磁通量的變化 楞次定律 可知 感應(yīng)磁場方向也指向紙里面 再由右手螺旋定則可知 感應(yīng)電流為順時針方向 一 感應(yīng)電動勢1 感應(yīng)電動勢 在 中產(chǎn)生的電動勢 產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于 2 感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流關(guān)系 1 產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時 閉合電路中有 有 電路斷開時 沒有 有 2 感應(yīng)電動勢的產(chǎn)生與電路是否閉合 電路如何組成 感應(yīng)電動勢比感應(yīng)電流更能反映電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì) 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 電源 感應(yīng)電流 感應(yīng)電動勢 感應(yīng)電流 感應(yīng)電動勢 無關(guān) 二 法拉第電磁感應(yīng)定律1 內(nèi)容 電路中感應(yīng)電動勢的大小 跟穿過這一電路的 成正比 3 單位 的單位是 t的單位是秒 s E的單位是 磁通量的變化率 線圈的匝數(shù) 磁通量的變化量 磁通量的變化率 韋伯 Wb 伏特 V 4 電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì) 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象里 一定產(chǎn)生 不一定產(chǎn)生 是否產(chǎn)生 才是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì) 感應(yīng)電動勢 感應(yīng)電流 感應(yīng)電動勢 穿過某電路的磁通量的變化量越大 產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢就越大嗎 答案 不一定 感應(yīng)電動勢的大小取決于穿過電路的磁通量的變化率而不是變化量 即感應(yīng)電動勢的大小由磁通量的變化量和發(fā)生這個變化所用的時間這兩個因素共同決定 三 導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢1 導(dǎo)體棒垂直于磁場運動 B L v兩兩垂直時 如圖甲所示 E 甲乙 BLv 2 導(dǎo)線的運動方向與導(dǎo)線本身垂直 但與磁感線方向夾角為 時 如圖乙所示 E BLvsin 如何根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律來解釋 點燃智慧火花 欄目中風(fēng)速測量儀的工作原理 答案 風(fēng)速測量儀內(nèi)部有一個磁體 磁體內(nèi)部放置一個和電流表相連的線圈 當(dāng)風(fēng)速增大時 線圈中磁通量的變化率增大 產(chǎn)生的感應(yīng)電流增大 從而在儀表上顯示出來的數(shù)值 風(fēng)速值 增大 課堂 優(yōu)化整合 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(yīng)強度在0 05s內(nèi)由0 1T增加到0 5T 在此過程中穿過線圈的磁通量的變化量是 Wb 磁通量的平均變化率是 Wb s 線圈中的感應(yīng)電動勢的大小是 V 解析 磁通量的變化量是由磁場的變化引起的 應(yīng)該用公式 BSsin 來計算 所以 BSsin 0 5 0 1 20 10 4 0 5Wb 4 10 4Wb 例1 答案 4 10 48 10 31 6 1 將閉合多匝線圈置于僅隨時間變化的磁場中 線圈平面與磁場方向垂直 關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流 下列表述正確的是 A 感應(yīng)電動勢的大小與線圈的匝數(shù)無關(guān)B 穿過線圈的磁通量越大 感應(yīng)電動勢越大C 穿過線圈的磁通量變化越快 感應(yīng)電動勢越大D 感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向始終相同 答案 C 1 感應(yīng)電動勢 1 定義 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫做感應(yīng)電動勢 產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源 2 產(chǎn)生條件 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(chǎn)生感應(yīng)電動勢 3 方向判斷 可用楞次定律或右手定則判斷感應(yīng)電動勢的方向 正確理解法拉第電磁感應(yīng)定律 對于由于磁場變化產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象 可用楞次定律判斷產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體中感應(yīng)電流的方向 若電路斷開 可假設(shè)將電路閉合 感應(yīng)電流的方向就是該部分導(dǎo)體中感應(yīng)電動勢的方向 對于由于導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象 可用右手定則判斷做切割運動的導(dǎo)體中感應(yīng)電動勢的方向 四指所指的方向就是感應(yīng)電動勢的方向 例2 1 導(dǎo)線中感應(yīng)電流的大小 2 磁場對方框作用力的大小隨時間的變化率 解析 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可求出線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 再根據(jù)電阻定律可求出線框的電阻 最后根據(jù)閉合電路歐姆定律即可求出導(dǎo)線中電流的大小 1 線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 2 一矩形線圈abcd位于一隨時間變化的勻強磁場內(nèi) 磁場方向垂直線圈所在的平面向里 如圖甲所示 磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示 以I表示線圈中的感應(yīng)電流 圖甲中線圈上箭頭方向為電流的正方向 則選項中能正確表示線圈中電流I隨時間t變化規(guī)律的是 ABCD 答案 C 解析 0 1s內(nèi)磁感應(yīng)強度均勻增大 根據(jù)楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律可判定 感應(yīng)電流為逆時針 為負值 大小為定值 A B錯誤 4 5s內(nèi)磁感應(yīng)強度恒定 穿過線圈abcd的磁通量不變化 無感應(yīng)電流 D錯誤 2 式中的L應(yīng)理解為導(dǎo)線切割磁感線時的有效長度 如果導(dǎo)線不和磁場垂直 L應(yīng)是導(dǎo)線在磁場垂直方向投影的長度 式中vsin 表示導(dǎo)體切割磁感線時 速度在垂直于磁感應(yīng)強度方向的分量 3 E BLvsin 適用于勻強磁場中導(dǎo)體切割磁感線時感應(yīng)電動勢的計算 通常用于計算某個時刻或某個位置感應(yīng)電動勢的瞬時值 4 列表對比 如下圖所示 長為L的金屬棒ab 繞b端在垂直于勻強磁場的平面內(nèi)以角速度 勻速轉(zhuǎn)動 磁感應(yīng)強度為B 求ab兩端的電勢差 例3 3 多選 2016 浙江樂成月考 如圖 一導(dǎo)線彎成半徑為a的半圓形閉合回路 虛線MN右側(cè)有磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場 方向垂直于回路所在的平面 回路以速度v向右勻速進入磁場 直徑CD始終與MN垂直 從D點到達邊界開始到C點進入磁場為止 下列結(jié)論正確的是 答案 ACD 解析 在閉合電路進入磁場的過程中 通過閉合電路的磁通量逐漸增大 磁場方向向里 根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的方向始終為逆時針方向 保持不變 故A正確 由于CD段導(dǎo)線與磁場垂直 必定受到安培力作用 根據(jù)左手定則判斷得知 CD段受安培力向下 故B錯誤 1 模型特點 桿 導(dǎo)軌 模型是電磁感應(yīng)問題高考命題的 基本道具 也是高考的熱點 桿 導(dǎo)軌 模型問題的物理情境變化空間大 涉及的知識點多 如力學(xué)問題 電路問題 磁場問題及能量問題等 常用的規(guī)律有法拉第電磁感應(yīng)定律 楞次定律 右手定則 左手定則 歐姆定律及力學(xué)中的運動規(guī)律 動能定理 功能關(guān)系 能的轉(zhuǎn)化和守恒定律等 電磁感應(yīng)中常見的 桿 導(dǎo)軌 模型 2 模型分類模型一單桿水平式 模型二單桿傾斜式 如圖所示 水平的平行光滑導(dǎo)軌 導(dǎo)軌間距離為L 1m 左端接有定值電阻R 2 金屬棒PQ與導(dǎo)軌良好接觸 PQ的電阻為r 0 5 導(dǎo)軌電阻不計 整個裝置處于磁感應(yīng)強度為B 1T的勻強磁場中 現(xiàn)使PQ在水平向右的恒力F 2N作用下運動 求 例4 1 棒PQ中感應(yīng)電流的方向 2 棒PQ中哪端電勢高 3 棒PQ所受安培力方向 4 棒PQ的最大速度 解析 PQ在恒力F作用下運動 產(chǎn)生感應(yīng)電流 因而受安培力 隨著速度的增大 安培力也增大 當(dāng)安培力大小與恒力F相等時 PQ將做勻速運動 速度達到最大 1 由右手定則知感應(yīng)電流方向為Q P 2 PQ運動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 相當(dāng)于電源 因電源內(nèi)部電流由低電勢流向高電勢 所以P端電勢高于Q端電勢 3 因棒中電流由Q P 由左手定則知棒所受安培力方向向左 答案 1 Q P 2 P端 3 向左 4 5m s 4 如圖所示 兩足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌豎直放置 相距為L 一理想電流表與兩導(dǎo)軌相連 勻強磁場與導(dǎo)軌平面垂直 一質(zhì)量為m 有效電阻為R的導(dǎo)體棒在距磁場上邊界h處靜止釋放 導(dǎo)體棒進入磁場后 流經(jīng)電流表的電流逐漸減小 最終穩(wěn)定為I 整個運動過程中 導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好 且始終保持水平 不計導(dǎo)軌的電阻 求 1 磁感應(yīng)強度的大小B 2 電流穩(wěn)定后 導(dǎo)體棒運動速度的大小v 3 流經(jīng)電流表電流的最大值Im