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(共17张PPT)
梁宁 内蒙古师范大学
第3节：法拉第电磁感应定律
（第二课时）
人教版(2019年)高中物理选择性必修第二册
第二章 电磁感应
物理也疯狂
目录
平动切割的电动势
转动切割的电动势
01.
02.
线框切割的电动势
03.
感生电动势本质
04.
导体切割磁感线产生的电动势
01.
平动切割
01.
问题：如图所示，把矩形线框 CDMN 放在磁感应强度 为 B 的匀强磁场里，线框平面跟磁感线垂直。设线框可动 部分导体棒 MN 的长度为 l ，它以速度 v 向右运动，在 Δt 时间内，由原来的位置 MN 移到 M1N1。求：这个过程中线框的感应电动势？
思考：
1.如果v与B不垂直呢？
2.如果v与l不垂直呢？
θ
v
B
v
θ
l
3.如果导体棒是弯曲的呢？
× × × × × × × × × × × ×
v
L
平动切割
01.
产生的感应电动势为：
在Δt时间内，线框的面积变化量：ΔS＝lvΔt
则回路中的磁通量变化量：ΔΦ＝BΔS＝BlvΔt
适用条件：导体运动方向与磁场方向垂直
平动切割
01.
如果导线的运动方向与导线本身是垂直的，但与磁感线方向有一个夹角 θ（如图 ），速度 v 可以分解为两个分量：
v1 ＝ vsin θ
v2 ＝ vcos θ
故E=BLv1=Blvsinθ
v2不切割磁感线，不产生感应电动势。
平动切割
01.
v
θ
vsinθ
vcosθ
θ
× × × × × × × × × ×
× × × × × × × × × × × × × × ×
v
L
× × × × × × × × × × × × × × ×
× × × × × × × × × × × × × × ×
v
L
× × × × × × × × × × × × × × ×
× × × × × × × × × ×
l：导线垂直于运动方向上的投影。
如果导线是弯曲的，应取与B、v垂直的等效直线的长度。
平动切割
01.
总结:
转动切割
02.
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，O、A两点哪点电势高？求OA两端产生的电动势多大？
× × × × × × × × × × × × × × × ×
O
A
L
ω
思考：转动圆心分别在OA中间、OA延长线上以及OA外呢？
转动切割
02.
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。
O
A
L
v
× × × × × × × × × × × × × × ×
× × × × × × × × × ×
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。
线框切割
03.
线圈绕垂直于磁场的轴转动，线圈匝数n，求E最大值。
思考：1.如果轴在中间或者线框外呢？
2.下面情境中，导体棒的电动势如何计算？
θ
B
B
θ
理解动生感应的本质
04.
导体棒CD 在匀强磁场中运动。自由电荷会随着导体棒运动，并因此受到洛伦兹力。思考下列问题:
(1)导体棒中自由电荷相对于纸面的运动大致沿什么方向？
(2)导体棒一直运动下去，自由电荷是否总会沿着导体棒运动？为什么？导体棒哪端的电势比较高？
(3)当闭合回路中的导体切割磁感线运动时，非静电力是怎么来的呢？它是如何将其它形式的能转化为电能的
典型例题
05.
【参考答案】C
如图，空间中存在平行于纸面向右的匀强磁场，磁感应强度大小为B，一根在b点被折成直角的金属棒平行于纸面放置，，ab边垂直于磁场方向。现该金属棒以速度v垂直于纸面向里运动。则两点间的电势差为（　　）
A． B．
C． D．
典型例题
05.
【参考答案】C
如图甲所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R，金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下，磁感应强度随时间的变化关系如图乙所示（以向下为正方向），时间内ab始终保持静止。则下列说法正确的是（　　）
A．时间内ab中的感应电流方向总是由b到a
B．时间内ab棒所受的安培力向左
C．时间内ab棒所受的静摩擦力向右
D．时间内穿过回路的磁通量逐渐减小
典型例题
05.
如图甲所示，某同学在研究电磁感应现象时，将一线圈两端与电流传感器相连，强磁铁从长玻璃管上端由静止下落，电流传感器记录了强磁铁穿过线圈过程中电流随时间变化的图像，时刻电流为正向最大值，时刻电流为0，如图乙所示。下列说法正确的是（　　）
A．在时刻，穿过线圈的磁通量变化率最大
B．在时刻，强磁铁的加速度大于重力加速度
C．强磁铁穿过线圈的过程中，受到线圈的作用力始终向上
D．在到的时间内，强磁铁重力势能的减少量等于其动能的增加量
【参考答案】C
典型例题
05.
【参考答案】C
如图所示，半径为L的导电圆环（电阻不计）绕垂直于圆环平面、通过圆心O的金属轴以角速度ω逆时针匀速转动。圆环上接有电阻均为r的三根金属辐条OA、OB、OC，辐条互成120°角。在圆环圆心角∠MON＝120°的范围内（两条虚线之间）分布着垂直圆环平面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场，圆环的边缘通过电刷P和导线与一个阻值也为r的定值电阻R0相连，定值电阻R0的另一端通过导线接在圆环的中心轴上，在圆环匀速转动过程中，下列说法中正确的是（　）
A．金属辐条OA、OB、OC进出磁场前后，辐条中电流的大小不变，方向改变
B．定值电阻R0两端的电压为BL2ω
C．通过定值电阻R0的电流为
D．圆环转动一周，定值电阻R0产生的热量为
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