2017-2018學(xué)年高中物理 第一章 電磁感應(yīng) 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),1.理解法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容、數(shù)學(xué)表達(dá)式.2.會用E＝BLvsinθ和E＝n解決問題.,,目標(biāo)定位,二、導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢,三、E＝n及E＝BLvsinθ的對比應(yīng)用,,欄目索引,一、法拉第電磁感應(yīng)定律,,對點(diǎn)檢測自查自糾,,,,一、法拉第電磁感應(yīng)定律,知識梳理,1.感應(yīng)電動勢由產(chǎn)生的電動勢，叫感應(yīng)電動勢.產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于，導(dǎo)體本身的電阻相當(dāng)于.當(dāng)電路斷開時，___(填“有”或“無”)感應(yīng)電流，但(填“有”或“無”)感應(yīng)電動勢.2.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，跟穿過這一電路的磁通量的成正比.(2)表達(dá)

2、式：,,答案,電源內(nèi)阻,電磁感應(yīng),電源,無,變化率,,有,3.對感應(yīng)電動勢的理解(1)磁通量的變化常由B的變化或S的變化引起.①當(dāng)ΔΦ僅由B的變化引起時，,②當(dāng)ΔΦ僅由S的變化引起時，(2)計(jì)算的是Δt時間內(nèi)平均感應(yīng)電動勢，當(dāng)Δt→0時，的值才等于瞬時感應(yīng)電動勢.,【深度思考】,(1)感應(yīng)電動勢的大小與Φ或ΔΦ的大小有沒有關(guān)系？,答案E的大小與Φ或ΔΦ的大小沒有關(guān)系.,,答案,(2)Φ、ΔΦ、與線圈匝數(shù)有關(guān)嗎？感應(yīng)電動勢E與線圈匝數(shù)有關(guān)嗎？,答案Φ、ΔΦ、均與某一面積相聯(lián)系，與線圈匝數(shù)無關(guān)；n匝線圈時相當(dāng)于n個單匝線圈的串聯(lián)，所以感應(yīng)電動勢E與線圈匝數(shù)有關(guān).,典例精析,例1一閉合圓形線圈放在勻

3、強(qiáng)磁場中，線圈的軸線與磁場方向成30角，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間均勻變化．在下列方法中能使線圈中感應(yīng)電流增加一倍的是()A．把線圈匝數(shù)增大一倍B．把線圈面積增大一倍C．把線圈半徑增大一倍D．把線圈匝數(shù)減少到原來的一半,,解析答案,解析設(shè)感應(yīng)電流為I，電阻為R，匝數(shù)為n，線圈半徑為r，線圈面積為S，導(dǎo)線橫截面積為S′.,答案C,例2如圖1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，,圖1,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Φ1＝B1SΦ2＝B2SΔΦ＝Φ2－Φ1，所以ΔΦ＝ΔBS＝(6－2)2010－4Wb＝810

4、－3Wb.,答案810－3Wb,(1)2s內(nèi)穿過螺線管的磁通量的變化量是多少？,,解析答案,(2)磁通量的變化率多大？,解析磁通量的變化率為,答案410－3Wb/s,(3)螺線管中感應(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,答案6V,,解析答案,解題技巧,解題技巧,,應(yīng)用E＝n時應(yīng)注意的三個問題：(1)此公式適用于求平均感應(yīng)電動勢.(2)計(jì)算電動勢大小時，ΔΦ取絕對值不涉及正、負(fù).(3)圖像的斜率，圖像的斜率.,針對訓(xùn)練如圖2甲所示，一個圓形線圈的匝數(shù)n＝1000，線圈面積S＝200cm2，線圈的電阻r＝1Ω，線圈外接一個阻值R＝4Ω的電阻，把線圈放入一方向垂直線圈

5、平面向里的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示，求：,(1)前4s內(nèi)的感應(yīng)電動勢；,解析前4s內(nèi)磁通量的變化ΔΦ＝Φ2－Φ1＝S(B2－B1)＝20010－4(0.4－0.2)Wb＝410－3Wb由法拉第電磁感應(yīng)定律得,圖2,答案1V,,解析答案,,返回,解析答案,(2)前5s內(nèi)的感應(yīng)電動勢.,解析前5s內(nèi)磁通量的變化ΔΦ′＝Φ2′－Φ1＝S(B2′－B1)＝20010－4(0.2－0.2)Wb＝0由法拉第電磁感應(yīng)定律得,答案0,2.不垂直切割：導(dǎo)體的運(yùn)動方向與導(dǎo)體本身垂直，但與磁感線方向夾角為θ時，如圖乙所示，則E＝＝.,BLv1,BLvsinθ,二、導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動

6、勢,,答案,知識梳理,1.垂直切割：導(dǎo)體棒垂直于磁場運(yùn)動，B、L、v兩兩垂直時，如圖3甲所示，E＝.,圖3,BLv,3.公式E＝BLvsinθ的理解(1)該公式可看成法拉第電磁感應(yīng)定律的一個推論，通常用來求導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動時的感應(yīng)電動勢.(2)式中L應(yīng)理解為導(dǎo)體切割磁感線時的有效長度，即導(dǎo)體在與v垂直方向上的投影長度.如圖4甲中，感應(yīng)電動勢E＝BLv＝2Brv≠Bπrv(半圓形導(dǎo)線做切割磁感線運(yùn)動).在圖乙中，感應(yīng)電動勢E＝BLvsinθ≠BLv.,(3)公式中的v應(yīng)理解為導(dǎo)體和磁場間的相對速度，當(dāng)導(dǎo)體不動而磁場運(yùn)動時，同樣有感應(yīng)電動勢產(chǎn)生.,圖4,,答案,【深度思考】,導(dǎo)體棒的運(yùn)動速度越

7、大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大嗎？,答案導(dǎo)體棒切割磁感線時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小與垂直磁感線的速度有關(guān)，而速度大，垂直磁感線方向的速度不一定大.所以，導(dǎo)體棒運(yùn)動速度越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢不一定越大.,典例精析,例3如圖5所示，一金屬彎桿處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，已知ab＝bc＝L，當(dāng)它以速度v向右平動時，a、c兩點(diǎn)間的電勢差為(),A.BLvB.BLvsinθC.BLvcosθD.BLv(1＋sinθ),,解析答案,圖5,總結(jié)提升,解析導(dǎo)體桿切割磁感線的有效長度為Lsinθ，故B正確.,B,返回,總結(jié)提升,,在公式E＝BLv中，L是指導(dǎo)體棒的有效切割長度，即導(dǎo)體棒在垂直

8、于速度v方向上的投影長度.,,返回,三、E＝n及E＝BLvsinθ的對比應(yīng)用,典型精析,例4在范圍足夠大、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，B＝0.2T,有一水平放置的光滑框架，寬度為l＝0.4m，如圖6所示，框架上放置一質(zhì)量為0.05kg、電阻為1Ω的金屬桿cd，框架電阻不計(jì).若cd桿以恒定加速度a＝2m/s2，由靜止開始做勻變速直線運(yùn)動，則：,,(1)在5s內(nèi)平均感應(yīng)電動勢是多少？,圖6,解析答案,由①②得：E＝0.4V,故平均感應(yīng)電動勢E＝Blv＝0.4V.,答案0.4V,(2)第5s末，回路中的電流多大？,解析第5s末：v′＝at＝10m/s，此時感應(yīng)電動勢：E′＝Blv′,答案0.8A,圖6

9、,,解析答案,總結(jié)提升,返回,總結(jié)提升,,E＝BLv和E＝n本質(zhì)上是統(tǒng)一的.前者是后者的一種特殊情況.但是，當(dāng)導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動時，用E＝BLv求E比較方便；當(dāng)穿過電路的磁通量發(fā)生變化時，用E＝n求E比較方便.,,返回,1.(對法拉第電磁感應(yīng)定律的理解)關(guān)于感應(yīng)電動勢的大小，下列說法正確的是()A.穿過閉合電路的磁通量最大時，其感應(yīng)電動勢一定最大B.穿過閉合電路的磁通量為零時，其感應(yīng)電動勢一定為零C.穿過閉合電路的磁通量由不為零變?yōu)榱銜r，其感應(yīng)電動勢一定為零D.穿過閉合電路的磁通量由不為零變?yōu)榱銜r，其感應(yīng)電動勢一定不為零,對點(diǎn)檢測自查自糾,1,2,3,4,,解析答案,解析磁通量的大小與感應(yīng)電

10、動勢的大小不存在內(nèi)在的聯(lián)系，故A、B錯誤；,D,當(dāng)磁通量由不為零變?yōu)榱銜r，閉合電路的磁通量一定改變，一定有感應(yīng)電流產(chǎn)生，有感應(yīng)電流就一定有感應(yīng)電動勢，故C錯，D對.,2.(公式E＝n的應(yīng)用)(多選)如圖7甲所示，線圈的匝數(shù)n＝100匝，橫截面積S＝50cm2，線圈總電阻r＝10Ω，沿軸向有均勻變化的磁場，設(shè)圖示磁場方向?yàn)檎?，磁場的磁感?yīng)強(qiáng)度隨時間做如圖乙所示規(guī)律變化，則在開始的0.1s內(nèi)()A.磁通量的變化量為0.25WbB.磁通量的變化率為2.510－2Wb/sC.a、b間電壓為0D.在a、b間接一個理想電流表時，電流表的示數(shù)為0.25A,1,2,3,4,,解析答案,圖7,解析通過線圈的磁通

11、量與線圈的匝數(shù)無關(guān)，若設(shè)Φ2＝B2S為正，則線圈中磁通量的變化量為ΔΦ＝B2S－(－B1S)，代入數(shù)據(jù)得ΔΦ＝(0.1＋0.4)5010－4Wb＝2.510－3Wb，A錯；,1,2,3,4,答案BD,磁通量的變化率B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)電動勢大小為且恒定，C錯；,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D項(xiàng)正確.,1,2,3,4,3.(公式E＝n的應(yīng)用)(多選)單匝線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，穿過線圈的磁通量Φ隨時間t變化的關(guān)系圖像如圖8所示，則()

12、A.在t＝0時刻，線圈中磁通量最大，感應(yīng)電動勢也最大B.在t＝110－2s時刻，感應(yīng)電動勢最大C.在t＝210－2s時刻，感應(yīng)電動勢為零D.在0～210－2s時間內(nèi)，線圈中感應(yīng)電動勢的平均值為零,圖8,,解析答案,解析由法拉第電磁感應(yīng)定律知E∝，故t＝0及t＝210－2s時刻，E＝0，A錯，C對；t＝110－2s時E最大，B對；0～210－2s時間內(nèi)，ΔΦ≠0，E≠0，D錯.,1,2,3,4,答案BC,4.(公式E＝BLv的應(yīng)用)如圖9所示，空間有一勻強(qiáng)磁場，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等且相互垂直的折線，置于與磁感應(yīng)強(qiáng)度相垂直的平面內(nèi)，當(dāng)它沿兩段折線夾角平分線的方向以速度v運(yùn)動時，棒兩端的感應(yīng)電動勢大小為E′.則等于(),,1,2,3,4,解析答案,圖9,返回,,1,2,3,4,返回,答案B,本課結(jié)束,