法拉第電磁感應(yīng)定律課件

1、高中物理新人教版選修３-２系列課件,第四章《電磁感應(yīng)》,第四節(jié)《法拉第電磁感應(yīng)定律》,教 學(xué)目標(biāo),（一）知識(shí)與技能1．知道什么叫感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。2．知道磁通量的變化率是表示磁通量變化快慢的物理量，并能區(qū)別Φ、ΔΦ、。3．理解法拉第電磁感應(yīng)定律內(nèi)容、數(shù)學(xué)表達(dá)式。4．知道E=BLvsinθ如何推得。5．會(huì)用法拉第電磁感應(yīng)定律解決問題。（二）過程與方法通過推導(dǎo)到線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式E=BLv，掌握運(yùn)用理論知識(shí)探究問題的

2、方法。,（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀1．從不同物理現(xiàn)象中抽象出個(gè)性與共性問題，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)不同事物進(jìn)行分析，找出共性與個(gè)性的辯證唯物主義思想。2．了解法拉第探索科學(xué)的方法，學(xué)習(xí)他的執(zhí)著的科學(xué)探究精神。教學(xué)重點(diǎn)法拉第電磁感應(yīng)定律。教學(xué)難點(diǎn)平均電動(dòng)勢(shì)與瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)區(qū)別。 教學(xué)用具演示法、歸納法、類比法 多媒體電腦、投影儀、投影片。,（1）閉合電路,利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的現(xiàn)象,問題1：什么叫電磁感應(yīng)現(xiàn)象？,問題2：產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是

3、什么？,（2）磁通量變化,思考:,問題3：試從本質(zhì)上比較甲、乙兩電路的異同,既然閉合電路中有感應(yīng)電流，這個(gè)電路中就一定有電動(dòng)勢(shì)。,產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源,,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)（E）.,閉合電路中有感應(yīng)電流，這個(gè)電路中就一定有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).,一、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)于電源.,2、產(chǎn)生條件：只要穿過電路的磁通量發(fā)生變化，電路中就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。,3、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與感應(yīng)電流： 只

4、要磁通量變化,電路中就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì); 若電路又閉合,電路中就有感應(yīng)電流.,磁通量變化是電磁感應(yīng)的根本原因; 產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì).,觀察實(shí)驗(yàn),分析思考:,問題1:在實(shí)驗(yàn)中,電流表指針偏轉(zhuǎn)原因是什么?,問題2:電流表指針偏轉(zhuǎn)程度跟感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小有什么關(guān)系?,問題3:在實(shí)驗(yàn)中，將條形磁鐵從同一高度插入線圈中同一位置，快插入和慢插入有什么相同和不同?,,,Φ變化,產(chǎn)生E,產(chǎn)生I,問題1：在實(shí)驗(yàn)中，電流表指針偏轉(zhuǎn)原因是什么

5、？,,總電阻一定時(shí),E越大,I越大,指針偏轉(zhuǎn)越大.,問題2：電流表指針偏轉(zhuǎn)程度跟感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小有什么關(guān)系？,Φ變化的快慢不同,Φ都發(fā)生了變化,都產(chǎn)生了E(I),產(chǎn)生的E(I)大小不等,磁通量變化越快，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大。,磁通量的變化快慢,,越大?,問題3:在實(shí)驗(yàn)中，將條形磁鐵從同一高度插入線圈中同一位置，快插入和慢插入有什么相同和不同?,磁通量的變化率,二、法拉第電磁感應(yīng)定律,電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比

6、。,1.內(nèi)容:,,,注意：公式中Δφ取絕對(duì)值，不涉及正負(fù)，感應(yīng)電流的方向另行判斷。,2.公式:,n為線圈的匝數(shù),問題1：磁通量大,磁通量變化一定大嗎?,問題2：磁通量變化大,磁通量的變化率一定大嗎?,(可以類比速度、速度的變化和加速度.),磁通量的變化率和磁通量、磁通量的變化無直接關(guān)系:磁通量大(小,零)，磁通量的變化率不一定大(小,零);磁通量的變化大(小)，磁通量的變化率不一定大(小).,思考與討論,3、理解:Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的

7、意義,1.磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變,垂直于磁場(chǎng)的回路面積S發(fā)生變化,ΔS＝S2-S1,此時(shí)：,2.垂直于磁場(chǎng)的回路面積S不變,磁感應(yīng)強(qiáng)度B發(fā)生變化,ΔB＝B2-B1,此時(shí)：,4、應(yīng)用:用公式 求E的二種常見情況：,（感生電動(dòng)勢(shì)）,（動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)）,有一個(gè)50匝的線圈，如果穿過它的磁通量的變化率為0.5Wb/s，求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。,25V,例與練1,一個(gè)100匝的線圈，在0.5s內(nèi)穿過它的磁通量從0.01Wb增加到0.09Wb。求線圈中的感

8、應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。,16V,例與練2,一個(gè)匝數(shù)為100、面積為10cm2的線圈垂直磁場(chǎng)放置, 在0.5s內(nèi)穿過它的磁場(chǎng)從1T增加到9T。求線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。,1.6V,例與練3,如圖，半徑為r的金屬環(huán)繞通過某直徑的軸00'以角速度ω作勻速轉(zhuǎn)動(dòng),勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，從金屬環(huán)面與磁場(chǎng)方向重合時(shí)開始計(jì)時(shí),則在 金屬環(huán)轉(zhuǎn)過900角的過程中，環(huán)中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的

9、 平均值是多大?,例與練4,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,有一矩形線框,邊長(zhǎng)ab=L1,bc=L2線框繞中心軸00'以角速度ω由圖示位置逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。求:(1)線圈轉(zhuǎn)過1/4周的過程 中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),例與練5,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,有一矩形線框,邊長(zhǎng)ab=L1,b

10、c=L2線框繞中心軸00'以角速度ω由圖示位置逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。求:(2)線圈轉(zhuǎn)過1/2周的過程 中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),例與練5,,,,,,,,,,,,,,Φ/10-2Wb,t/s,A,B,D,0,1,2,,,0.1,單匝矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸垂直于磁場(chǎng)。若線圈所圍面積里磁通量隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示，則：(

11、 ),A、線圈中0時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 B、線圈中D時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零 C、線圈中D時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 D、線圈中0到D時(shí)間內(nèi) 平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0.4V,ABD,例與練6,,斜率表示Φ的變化率,,回路在時(shí)間t內(nèi)增

12、大的面積為：,ΔS=LvΔt,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：,穿過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）,三、導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),如圖所示閉合線框一部分導(dǎo)體ab長(zhǎng)l,處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，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),V1,V2,若導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向跟磁感應(yīng)強(qiáng)度方向有夾角(導(dǎo)體斜切磁感線),注意：,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=0,3、速度

13、v為平均值(瞬時(shí)值), E就為平均值(瞬時(shí)值),,L,θ為v與B夾角,三、導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),,勻強(qiáng)磁場(chǎng),v 、B、L兩兩垂直,,三、導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),如圖，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，長(zhǎng)為L(zhǎng)的金屬棒ab在垂直于B的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，速度v與L成θ角，求金屬棒ab產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。,E=BLVsinθ,例與練7,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,有一個(gè)匝數(shù)為n的矩形線圈,邊長(zhǎng)ab=L1,bc=L2線圈繞中心軸OO'以角

14、速度ω由圖示位置逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。求:(1)轉(zhuǎn)過1/4周時(shí)ab邊產(chǎn)生的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(2)轉(zhuǎn)過1/2周時(shí)ab邊產(chǎn)生的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),轉(zhuǎn)動(dòng)1周的過程中ab邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)哪個(gè)時(shí)刻最大?哪個(gè)時(shí)刻最小?,思考:,例與練8,(1) ①求出的是平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì), E和某段時(shí)間或某個(gè)過程對(duì)應(yīng)； ②求出的是瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，E和某個(gè)時(shí)刻或某個(gè)位置對(duì)應(yīng).,(2)①求出的是整個(gè)回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；②求出的是某部分導(dǎo)體的電動(dòng)勢(shì)。

15、回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零時(shí)，回路中某段導(dǎo)體的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不一定為零。,1、區(qū)別：,(1)公式①中的時(shí)間趨近于0時(shí)，則E為瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),(2)公式②中v若代表平均速度，則E為平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。,2、聯(lián)系：,公式①和公式②是統(tǒng)一的.,如圖,長(zhǎng)為L(zhǎng)的銅桿OA以O(shè)為軸在垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的平面內(nèi)以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,求桿OA兩端的電勢(shì)差.,例與練9,如圖,水平面上有兩根相距0.5m的足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ,它們的電阻不計(jì),在M

16、和P之間接有R=3.0Ω的定值電阻,導(dǎo)體棒長(zhǎng)ab=0.5m,其電阻為r=1.0Ω,與導(dǎo)軌接觸良好.整個(gè)裝置處于方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,B=0.4T.現(xiàn)使ab以v=10m／s的速度向右做勻速運(yùn)動(dòng).(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(dòng)的外力多大?(3)ab向右運(yùn)動(dòng)1m的過程中,

17、 外力做的功是多少?電路中產(chǎn)生的熱量是多少?,WF=0.1J,I=0.5A,F=0.1N,Q=0.1J,U=1.5V,例與練10,問題1：在P16圖4.4-3中,電源在電動(dòng)機(jī)線圈中產(chǎn)生電流的方向怎樣?AB邊、CD邊受力方向怎樣?線圈的運(yùn)動(dòng)方向怎樣?,直流電動(dòng)機(jī)的原理: 通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中 受安培力而運(yùn)動(dòng).

18、,問題2：電動(dòng)機(jī)線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)嗎?方向怎樣?,問題3：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是加強(qiáng)了電源產(chǎn)生的電流,還是削弱了電源的電流?是有利于線圈轉(zhuǎn)動(dòng)還是阻礙了線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)?,四、反電動(dòng)勢(shì),1、定義：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)總要削弱電源產(chǎn)生的電流,這個(gè)電動(dòng)勢(shì)叫反電動(dòng)勢(shì).,2、作用：阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng). 線圈要維持轉(zhuǎn)動(dòng),電源就要向電動(dòng)機(jī)提供電能.電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能

19、.,問題4：如果電動(dòng)機(jī)因機(jī)械阻力過大而停止轉(zhuǎn)動(dòng),會(huì)發(fā)生什么情況?這時(shí)應(yīng)采取什么措施?,四、反電動(dòng)勢(shì),3、應(yīng)用：電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng), 就沒有反電動(dòng)勢(shì),線圈中電流會(huì)很大,電動(dòng)機(jī)會(huì)燒毀,要立即切斷電源,進(jìn)行檢查.,關(guān)于電磁感應(yīng)，下述說法中正確的是( )A、穿過線圈的磁通量越大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大B、穿過線圈的磁通量為零,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定為零C、穿過線圈的磁通量的變化越大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大D、穿過線圈的磁通量變化越快,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越

20、大,D,注意:感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E與Φ、△Φ、 △Φ/△t的關(guān)系,例與練11,如圖,一個(gè)水平放置的導(dǎo)體框架,寬度L=1.50m,接有電阻R=0.20Ω,設(shè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(dòng),框架及導(dǎo)體ab電阻均不計(jì),當(dāng)ab以v=4.0m/s的速度向右勻速滑動(dòng)時(shí)，試求：(1)導(dǎo)體ab上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小(2)回路上感應(yīng)電流的大小,E=BLv=0.80V,,,,例與練1

21、2,小結(jié)：①由于導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)過程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不變，瞬時(shí)值等于平均值，所以也可用下式求E.,,,②如果這時(shí)跨接在電阻兩端有一個(gè)電壓表，測(cè)得的就是外電路上的電壓，即,如圖,有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)B=1.0×10-3T，在垂直磁場(chǎng)的平面內(nèi),有一金屬棒AO,繞平行于磁場(chǎng)的O軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),已知棒長(zhǎng)L=0.20m，角速度ω=20rad/s，求：棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有多大？,,例與練13,小結(jié)：也可用,進(jìn)行計(jì)算,因?yàn)閺腛→A,各點(diǎn)的線速度是均勻變化的,故取

22、棒中點(diǎn)的速度代表棒的平均速度，由,仍得到上面的結(jié)果.,,如圖，邊長(zhǎng)為a的正方形閉合線框ABCD在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞AB邊勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，初始時(shí)刻線框所在的平面與磁感線垂直，經(jīng)過t時(shí)間轉(zhuǎn)過1200角，求：（1）線框內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在時(shí)間t內(nèi)的平均值.（2）轉(zhuǎn)過1200角時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值.,,3Ba2/(2t),例與練14,如圖，將一條形磁鐵插入某一閉合線圈，第一次用0.05s，第二次用0.1s。試求：(1)兩次線圈中的平均感