202X屆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

1、4法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律讀一讀思一思辨一辨議一議一、電磁感應(yīng)定律閱讀教材第15頁(yè)第13自然段和“電磁感應(yīng)定律”部分,知道什么是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),理解影響感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的因素,知道法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容和表達(dá)式。1.什么是感應(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)于閉合電路中的內(nèi)電路還是外電路?答案: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)。產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于內(nèi)電路,即電源。2.如何判斷感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向?答案:產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體中感應(yīng)電流的方向就是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向?？捎美愦味珊陀沂侄▌t判斷。讀一讀思一思辨一辨議一議3.電路沒(méi)有閉合時(shí),磁通量發(fā)生變化時(shí),也會(huì)產(chǎn)生感

2、應(yīng)電動(dòng)勢(shì)嗎?答案:電路不閉合時(shí)雖然沒(méi)有感應(yīng)電流,但電動(dòng)勢(shì)依然存在。4.寫(xiě)出法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容,并寫(xiě)出表達(dá)式。答案: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變化率成正比。表達(dá)式為讀一讀思一思辨一辨議一議二、導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)閱讀教材第1516頁(yè)“導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)”部分,知道導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算公式,初步理解式中各物理量的意義。1.如圖甲所示,導(dǎo)體棒垂直于磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng),B、l、v兩兩垂直時(shí),導(dǎo)體棒感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv。2.如圖乙所示,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),導(dǎo)體棒感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLvsin 。 讀一讀思一思辨一辨

3、議一議 三、反電動(dòng)勢(shì)閱讀教材第1617頁(yè)“反電動(dòng)勢(shì)”部分,知道什么是反電動(dòng)勢(shì),從能量轉(zhuǎn)化的角度理解電動(dòng)機(jī)中反電動(dòng)勢(shì)的作用。讀一讀思一思辨一辨議一議1.如圖所示為直流電動(dòng)機(jī)原理圖,線圈中哪兩個(gè)邊在切割磁感線?若AB邊正在向上、CD邊正在向下運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向向哪?這個(gè)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)還是阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)?答案:AB邊和CD邊切割磁感線。AB邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)由B指向A,CD邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)由D指向C。這兩個(gè)電動(dòng)勢(shì)與外接電源的電動(dòng)勢(shì)方向相反,有削弱電流的作用,它阻礙了線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)。讀一讀思一思辨一辨議一議2.什么是反電動(dòng)勢(shì)?它的作用是怎樣的

4、?答案:電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)削弱了電源電動(dòng)勢(shì)的作用,這個(gè)電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為反電動(dòng)勢(shì)。反電動(dòng)勢(shì)的方向與電源的電動(dòng)勢(shì)方向相反,它阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)。3.如果電動(dòng)機(jī)工作中由于機(jī)械阻力過(guò)大而停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),電動(dòng)機(jī)線圈很容易被燒毀。為什么?答案:因?yàn)檫@時(shí)電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng),沒(méi)有了反電動(dòng)勢(shì),電阻很小的線圈直接連接在電源的兩端,電流會(huì)很大,容易燒毀電動(dòng)機(jī)線圈。讀一讀思一思辨一辨議一議1.思考辨析。(1)在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中,有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),就一定有感應(yīng)電流。 ()解析:不管電路是否閉合,只要穿過(guò)電路的磁通量發(fā)生變化,電路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì);有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不一定存在感應(yīng)電流(要看電路是否閉合),有感應(yīng)電流一定存在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。答

5、案:(2)穿過(guò)某電路的磁通量變化量越大,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大。 ()解析:感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小取決于磁通量的變化率,而與、的大小沒(méi)有必然的聯(lián)系。答案:讀一讀思一思辨一辨議一議(3)閉合電路置于磁場(chǎng)中,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度很大時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可能為零;當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為零時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可能很大。 ()解析:根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小取決于磁通量的變化率而不是磁通量的大小,所以上述兩種情況均有可能。答案:(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。 ()解析:根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,電動(dòng)勢(shì)與磁通量的變化率成正比,所以磁通量變化越快,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大。答案:讀一讀思一思辨一辨議一議2.探

6、究討論。(1)導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)速度越大,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大嗎?答案:導(dǎo)體棒切割磁感線時(shí),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(dòng)速度越大,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不一定越大。(2)電動(dòng)機(jī)工作時(shí),通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流I為什么要小于 ?(U為加在電動(dòng)機(jī)兩端的電壓,R為電動(dòng)機(jī)線圈的電阻)答案:由于電動(dòng)機(jī)工作時(shí),線圈轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線而產(chǎn)生一個(gè)反電動(dòng)勢(shì),使線圈兩端的電壓減小。所以,線圈中的電流I 。(3)如何從能量轉(zhuǎn)化的角度理解反電動(dòng)勢(shì)的作用?答案:電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中,電源電動(dòng)勢(shì)克服反電動(dòng)勢(shì)做功,消耗了電源的電能,轉(zhuǎn)化為線圈的機(jī)械能。探究一探究二當(dāng)堂檢測(cè)問(wèn)題

7、導(dǎo)引名師精講典例剖析法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律如圖所示,我們可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象中感應(yīng)電流方向的決定因素和遵循的物理規(guī)律。 (1)在實(shí)驗(yàn)中,電流表指針偏轉(zhuǎn)原因是什么?(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?(3)在圖中,將條形磁鐵從同一高度插入線圈中,快插入和慢插入有什么相同和不同?探究一探究二問(wèn)題導(dǎo)引名師精講典例剖析要點(diǎn)提示:(1)穿過(guò)閉合電路的變化產(chǎn)生E感產(chǎn)生I感。(2)由閉合電路歐姆定律知 ,當(dāng)電路的總電阻一定時(shí),E感越大,I感越大,指針偏轉(zhuǎn)程度越大。(3)磁通量變化相同,但磁通量變化的快慢不同,即電流表指針偏轉(zhuǎn)程度不同。當(dāng)堂檢測(cè)探究一探究二問(wèn)題導(dǎo)引名師精

8、講典例剖析當(dāng)堂檢測(cè)探究一探究二問(wèn)題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測(cè)探究一探究二問(wèn)題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測(cè)探究一探究二問(wèn)題導(dǎo)引名師精講典例剖析【例題1】 如圖所示,半徑為r的金屬圓環(huán),其電阻為R,繞通過(guò)某直徑的軸OO以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng),勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。從金屬圓環(huán)的平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),求金屬圓環(huán)由圖示位置分別轉(zhuǎn)過(guò)30角和由30角轉(zhuǎn)到330角的過(guò)程中,金屬圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)各是多大?當(dāng)堂檢測(cè)探究一探究二問(wèn)題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測(cè)探究一探究二問(wèn)題導(dǎo)引名師精講典例剖析變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練1如圖甲所示的螺線管,匝數(shù)n=1 500,橫截面積S=20 cm2,方向向右穿過(guò)螺線管的勻強(qiáng)

9、磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度按圖乙所示規(guī)律變化,求: (1)2 s內(nèi)穿過(guò)線圈的磁通量的變化量是多少?(2)磁通量的變化率多大?(3)線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為多少?當(dāng)堂檢測(cè)探究一探究二問(wèn)題導(dǎo)引名師精講典例剖析解析:(1)磁通量的變化量是由磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化引起的,則1=B1S,2=B2S,=2-1,所以=BS=(6-2)2010-4 Wb=810-3 Wb。答案:(1)810-3 Wb(2)410-3 Wb/s(3)6 V當(dāng)堂檢測(cè)探究一探究二問(wèn)題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測(cè)導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)1.如圖甲所示,閉合電路一部分導(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

10、l,ab以速度v勻速切割磁感線,求回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。2.若將軌道一端抬高,如圖乙所示,直導(dǎo)線ab仍與磁場(chǎng)垂直,但速度與磁感線方向有一個(gè)夾角(90),則此時(shí)直導(dǎo)線上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)表達(dá)式是什么?探究一探究二問(wèn)題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測(cè)要點(diǎn)提示:1.設(shè)在t時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體棒由原來(lái)的位置運(yùn)動(dòng)到a1b1,如圖丙所示,這時(shí)線框面積的變化量為S=lvt穿過(guò)閉合電路磁通量的變化量為=BS=Blvt根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得2.設(shè)在t時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體棒由原來(lái)的位置運(yùn)動(dòng)到a1b1,如圖丁所示,這時(shí)線框面積的變化量為S=lvt穿過(guò)閉合電路磁通量的變化量為=BSsin =Blvtsin 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得探究一探

11、究二問(wèn)題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測(cè)對(duì)公式E=Blv和E=Blvsin 的理解(1)公式E=Blv可看成法拉第電磁感應(yīng)定律的一個(gè)推論,通常用來(lái)求導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)速度為v時(shí)的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),隨著v的變化,E也相應(yīng)變化;若v為平均速度,則E也為平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。(2)在公式E=Blvsin 中,當(dāng)B、l、v三個(gè)量方向互相垂直時(shí),=90,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,E=Blv;當(dāng)有任意兩個(gè)量的方向互相平行時(shí),=0,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零,E=0。(3)對(duì)l的理解:公式中的l應(yīng)理解為導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的有效長(zhǎng)度,如圖所示,導(dǎo)體切割磁感線的情況應(yīng)取與B和v垂直的等效直線長(zhǎng)度。探究一探究二問(wèn)題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測(cè)【例題2】 試寫(xiě)

12、出如圖所示的各種情況下導(dǎo)線中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式(導(dǎo)線長(zhǎng)均為l,速度均為v,磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B,圖(3)、(4)中導(dǎo)線垂直紙面)。答案:(1)E=0(2)E=Blv(3)E=0(4)E=Blvcos 探究一探究二問(wèn)題導(dǎo)引名師精講典例剖析當(dāng)堂檢測(cè)變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練2如圖所示的情況中,金屬導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為Blv的是() A.乙和丁B.甲、乙、丁C.甲、乙、丙、丁 D.只有乙答案:B當(dāng)堂檢測(cè)探究一探究二12341.(法拉第電磁感應(yīng)定律的理解)下列幾種說(shuō)法中正確的是()A.線圈中磁通量變化越大,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大B.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C.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D.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)一定越大解析:感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和磁通量的大小、磁通量變化量的大小以及磁場(chǎng)的強(qiáng)弱均無(wú)關(guān),它由磁通量的變化率決定,故選D。答案:D探究一探究二1234當(dāng)堂檢測(cè)2.(多選)(法拉第電磁感應(yīng)定律的理解)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0D過(guò)程中