(通用版)2018-2019版高中物理 第一章 電磁感應(yīng) 1.3 法拉第電磁感應(yīng)定律課件 教科版選修3-2.ppt

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1、3法拉第電磁感應(yīng)定律,第一章電磁感應(yīng),學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.理解和掌握法拉第電磁感應(yīng)定律,能夠運用法拉第電磁感應(yīng)定律定量計算感應(yīng)電動勢的大小. 2.能夠運用EBLv或EBLvsin 計算導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢.,內(nèi)容索引,,自主預(yù)習(xí) 預(yù)習(xí)新知 夯實基礎(chǔ),重點探究 啟迪思維 探究重點,達標(biāo)檢測 檢測評價 達標(biāo)過關(guān),自主預(yù)習(xí),一、感應(yīng)電動勢 由 產(chǎn)生的電動勢,叫感應(yīng)電動勢. 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,跟穿過這個電路的磁通量的______ 成正比,這就是法拉第電磁感應(yīng)定律. 2.表達式: ,其中 是線圈的匝數(shù).,電磁感應(yīng),變化率,n,三、導(dǎo)體切割磁感線

2、產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 1.導(dǎo)線垂直于磁場運動,B、L、v兩兩垂直時,如圖1所示,E .,BLv,圖1,2.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2所示,E .,BLvsin ,圖2,即學(xué)即用 1.判斷下列說法的正誤. (1)線圈中磁通量越大,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一定越大.() (2)線圈中磁通量的變化量越大,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一定越大. () (3)線圈放在磁場越強的位置,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一定越大.() (4)線圈中磁通量變化越快,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一定越大.(),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)電動勢為Blv的是

3、 .,圖3,甲、乙、丁,重點探究,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驗中.,一、法拉第電磁感應(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?,答案磁通量變化量相同,但磁通量變化的快慢不同,快速插入比緩慢插入時指針偏轉(zhuǎn)角度大.,(2)分別用一根磁鐵和相同的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.,知識深化 1.感應(yīng)電動勢的大小由穿過電路的磁通量的變化

4、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無關(guān). 2.在t圖像中,磁通量的變化率 是圖像上某點切線的斜率.,例1關(guān)于感應(yīng)電動勢的大小,下列說法中正確的是 A.穿過線圈的磁通量最大時,所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢就一定最大 B.穿過線圈的磁通量的變化量增大時,所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢也增大 C.穿過線圈的磁通量等于0,所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢就一定為0 D.穿過線圈的磁通量的變化率 越大,所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢就越大,,答案,解析,解析根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知,感應(yīng)電動勢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,感應(yīng)電動勢可

5、能很小,甚至為0.當(dāng)磁通量等于0時,其變化率可能很大,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢也會很大,而增大時, 可能減小.,如圖所示,t1時刻,最大,但E0;0t1時間內(nèi)增大,但 減小,E減??;t2時刻,0,但 最大,E最大.故D正確.,導(dǎo)學(xué)探究如圖5所示,閉合電路一部分導(dǎo)體ab處于勻強磁場中,磁感應(yīng)強度為B,ab的長度為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)電動勢.,答案,二、導(dǎo)線切割磁感線時的感應(yīng)電動勢,圖5,答案設(shè)在t時間內(nèi)導(dǎo)體ab由原來的位置運動到a1b1,如圖所示, 這時閉合電路面積的變化量為SLvt 穿過閉合電路磁通量的變化量為BSBLvt 根據(jù)法拉第電磁

6、感應(yīng)定律得E BLv.,知識深化 導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢EBLv,公式中L指有效切割長度,即導(dǎo)線在與v垂直的方向上的投影長度.,解析桿切割磁感線的有效長度為Lsin ,故B正確.,例2如圖6所示,一金屬彎桿處在磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場中,已知abbcL,當(dāng)它以速度v向右平動時,a、c兩點間的電勢差大小為 A.BLv B.BLvsin C.BLvcos D.BLv(1sin ),答案,解析,圖6,,En 研究整個閉合回路,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,即做切割磁感線運動的導(dǎo)體.,三、兩公式的簡單應(yīng)用,例3如圖7所示,水平放置的兩平行

7、金屬導(dǎo)軌相距L0.50 m,左端接一電阻R0.20 ,磁感應(yīng)強度B0.40 T的勻強磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向下,長度也為0.50 m的導(dǎo)體棒ac垂直放在導(dǎo)軌上,并能無摩擦地沿導(dǎo)軌滑動,導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒始終接觸良好且電阻均可忽略不計.當(dāng)ac棒以v4.0 m/s的速度水平向右勻速滑動時,求: (1)ac棒中感應(yīng)電動勢的大小.,圖7,解析ac棒垂直切割磁感線,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小為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棒做勻速運動的水平外力的大小和方

8、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)體棒勻速運動,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,方向向右穿過螺線管的勻強磁場的磁感應(yīng)強度按圖乙所示規(guī)律變化. (1)2 s內(nèi)穿過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)強度 的變化引起的, 則1B1S,2B2S,21, 所以BS(62)20104 Wb8103 Wb,答案8103 W

9、b,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)電動勢的大小為多少?,解析根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得感應(yīng)電動勢的大小 En 1 5004103 V6 V.,答案6 V,答案,解析,達標(biāo)檢測,解析由題意可知,線圈中磁場的面積為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)電動勢大小為E ,故只有選項D正確.,1.(對法拉第電磁感應(yīng)定律的理解)如圖9所示,半徑為R的n匝線圈套在邊長為a的正方形abcd之外,勻強磁場垂直穿過該正方形,當(dāng)磁場以 的變化率變化時,線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動

10、勢的大小為,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 ,沿軸向有勻強磁場,設(shè)圖示磁場方向為正,磁場的磁感應(yīng)強度隨時間按如圖乙所示規(guī)律變化,則在開始的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間接一個理想電流表時, 電流表的示數(shù)為0.25 A,,答案,圖10,1,2,3,4,,解析,解析通過線圈的磁通量與線圈的匝數(shù)無關(guān),由于0時刻和0.1 s時刻的磁場方向相反,則磁通量穿入的方向不同,則=(0.1+0.

11、4)50104 Wb 2.5103 Wb,A項錯誤;,1,2,3,4,磁通量的變化率 2.5102 Wb/s,B項正確;,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知,當(dāng)a、b間斷開時,其間電壓等于線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢,感應(yīng)電動勢大小為En 2.5 V且恒定,C項錯誤;,在a、b間接一個理想電流表時相當(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項正確.,3.(公式EBLv的應(yīng)用)如圖11所示,空間有一勻強磁場,一直金屬棒與磁感應(yīng)強度方向垂直,當(dāng)它以速度v沿與棒和磁感應(yīng)強度都垂直的方向運動時,棒兩端的感應(yīng)電動勢大小為E,將此棒彎成兩段長度相

12、等且相互垂直的折線,置于與磁感應(yīng)強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運動時,棒兩端的感應(yīng)電動勢大小為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度為L,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 ,線圈中磁場均勻變化,其變化規(guī)律為B0.20.1t (T),且磁場方向垂直于線圈平面向里,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢多大?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)強度的變化率 0.1 T/s,由法拉第電磁感應(yīng)定律得,

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