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2.2 法拉第电磁感应定律
人教版（2019）高中物理（选择性必修第二册）
第二章 电磁感应
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磁铁相对于线圈运动得越快电流计指针偏转角度越大感应电流越大电动势的大小跟哪些因素有关？第页课堂导入NM1、感应电动势(E)螺线管为电源等效电路定义：说明①电路闭合时②电路断开时（1）产生感应电动势的那部分导体相当于电源在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势;NSG有感应电动势，有感应电流。有感应电动势，但无感应电流。（3）电磁感应现象的实质：产生了感应电动势V（2）条件：只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就产生感应电动势。与电路是否闭合无关。I第页知识讲解探究：穿过线圈的磁通量变化快慢与感应电流大小的关系玻璃管实验装置强磁铁线圈电流计主要实验步骤1、感应电流大小与相同时间内磁感应强度变化大小的关系2、感应电流大小与磁铁运动速度的关系3、感应电流大小与线圈匝数的关系第页知识讲解实验过程磁铁个数指针指示值1个 1、感应电流大小与相同时间内磁感应强度变化大小的关系15 30 感应电流大小与磁铁个数成正比2个线圈匝数：200下落高度：30厘米第页知识讲解实验过程下落高度指针指示值10厘米 2、感应电流大小与磁铁运动速度的关系18 30 感应电流大小与磁铁运动速度成正比40厘米线圈匝数：200磁铁个数：2个第页知识讲解实验过程线圈匝数指针指示值100 3、感应电流大小与线圈匝数的关系15 30 感应电流大小与线圈匝数成正比200磁铁个数：2个下落高度：30厘米第页知识讲解实验探究感应电流的关系与哪些因素有关现象：磁场越强，感应电动势越大速度越大，感应电动势越大匝数越多，感应电动势越大结论：德国物理学家纽曼、韦伯在对理论和实验资料进行严格分析后，于1845年和1846年先后指出电磁感应的规律。磁通量的变化率越大，感应电动势越大第页知识讲解2、法拉第电磁感应定律（一匝线圈）（n匝线圈）当电动势单位为V,磁通量单位为Wb，时间单位为s时，K的取值为1。（2）公式：（1）内容：闭合电路中感应电动势的大小跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。第页知识讲解①B不变,S发生变化,ΔS＝S2-S1：②S不变,B发生变化,ΔB＝B2-B1：（3）应用:用公式 求E的几种常见情况：③如果B、S都变化呢？ω2、法拉第电磁感应定律第页知识讲解 物理意义与电磁感应关系磁通量Ф穿过回路的磁感线的条数多少无直接关系磁通量变化△Ф穿过回路的磁通量变化了多少产生感应电动势的条件磁通量变化率ΔΦ/Δt穿过回路的磁通量变化的快慢 决定感应电动势的大小4、理解:Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的意义新课讲授第页知识讲解5、Φ-t图像Φ/Wbt/s123012546Φ/Wbt/s123012546图线斜率大小表示磁通量的变化率ΔΦ/Δt新课讲授第页知识讲解思考与讨论如图所示闭合线框一部分导体ab长l,处于匀强磁场中，磁感应强度是B，ab以速度v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势。回路在时间Δt内增大的面积为：ΔS=LvΔt产生的感应电动势为：穿过回路的磁通量的变化为ΔΦ=BΔS=BLvΔt（v⊥B）（v⊥杆）ab××××××××××× ×××××Gabv那要是B、L、v不垂直怎么计算呢？第页知识讲解θvBv2如果将与B的方向夹角为θ速度按右图中所示分解在与磁场垂直和与磁场平行方向上，他们各自的产生电动势是多少？①垂直于磁感线的分量：v1=vsinθ②平行于磁感线的分量：v2=vcosθ只有垂直于磁感线的分量切割磁感线，于是产生感应电动势：E=BLv1=Blvsinθθ=0时平行：E＝0θ=90°时垂直：E=BLv（无切割）第页知识讲解导线切割磁感线时的感应电动势θvBV1V2④l应为有效长度③若v//B，则E=01.公式：②若导体斜割：注意：①此公式只适用于双垂直切割（v⊥B）（v⊥杆）θ为v与B夹角2.方向：若v//杆，则E=0由等效电源的负极流向正极第页知识讲解3.l为切割磁感线的有效长度E=Blvsinθvθvsinθvcosθ感应电动势：E=Bvlsinθl：导线垂直于运动方向上的投影。× × × × × × × × × × × × × × ×× × × × × × × × × × × × × × ×vl× × × × × × × × × × × × × × ×× × × × × × × × × × × × × × ×vl第页知识讲解4.导体转动垂直切割磁感线如图所示，导体棒长为L，磁感应强度为B，垂直于纸面向里。以O为圆心转动，角速度ω，求E。OALv×××××××××××××××××××××××××　　由于棒上各点的速度随着距离O点的距离均匀变化，所以可以用O、A两点的平均速度代替棒运动的速度求解。右手定则：φA>φO，A相当于电源的正极。第页知识讲解1.关于电磁感应，下述说法中正确的是( )A.穿过线圈的磁通量越大,感应电动势越大B.穿过线圈的磁通量为零,感应电动势一定为零C.穿过线圈的磁通量的变化越大,感应电动势越大D.穿过线圈的磁通量变化越快,感应电动势越大D第页课堂检测2.如图所示，n=100匝的线框垂直放在匀强磁场中，线框面积为S=20 cm2，线框的总电阻为R=20 Ω，若磁场的磁感应强度在△t=0.2 s的时间内由0.1 T增加到0.5 T，则下面说法正确的是()A．线框中的感应电流方向是顺时针B．线框中的感应电流方向是逆时针C．产生的感应电动势大小为E=0.4 VD．产生的感应电流大小为I=0.2 ABC第页课堂检测A课堂练习第页课堂检测CD课堂练习第页课堂检测思考与讨论：1.导体棒向右运动时，自由电荷向哪运动？3.导体棒的哪端电势比较高？4.非静电力与洛伦兹力有关吗？F洛＋＋- -+2.运动自由电荷在磁场中受到什么力的作用？力的方向如何？新课讲授第页知识讲解当导体棒在匀强磁场B中以速度v运动时，导体棒内部的自由正电荷要受到洛伦兹力作用，在洛仑兹力作用下正电荷沿导线向C端定向运动，使D端和C端出现了等量异种电荷，D为负极（低电势），C为正极（高电势）则导体CD相当一个电源。动生电动势的非静电力与洛伦兹力有关。结论：新课讲授第页知识讲解洛伦兹力不做功，不提供能量，只是起传递能量的作用。即外力克服洛伦兹力的一个分量F2所做的功，通过另一个分量F1转化为感应电流的能量5.洛伦兹力做功吗？6.能量是怎样转化的呢？F洛F2+v2v合F1v1思考与讨论：新课讲授第页知识讲解导线切割磁感线时的感应电动势线圈绕垂直于磁场的轴转动，线圈匝数n，求E。（1）线圈处于如图所示位置（2）当线圈转过θ时，电动势第页知识讲解线圈绕垂直于磁场的轴转动，线圈匝数n，求E。（3）线圈以图示情形运动时BLωO'Ol1l2E1E2线圈以此位置为初始位置，经过时间t,转过角度ωt时：①适用于线圈绕垂直于磁场的轴的转动，与轴的位置无关。②与线圈平面形状无关③线圈从平行于磁场的位置开始计时第页知识讲解B课堂练习第页课堂检测课堂练习第页课堂检测D课堂练习第页课堂检测课堂练习第页课堂检测第页课堂检测第页课堂检测第页课堂检测第页课堂检测第页课堂检测

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