高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第二册第二节 法拉第电磁感应定律教课ppt课件

这是一份高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第二册第二节 法拉第电磁感应定律教课ppt课件，共45页。PPT课件主要包含了复习回顾，法拉第电磁感应定律，问题1，将速度进行矢量分解，动生电动势为，其中θ为v与B夹角，表达式，EBlv，问题3，请思考下列问题等内容，欢迎下载使用。
闭合电路中感应电动势的大小，与穿过这一电路的磁通量变化率成正比。
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如图所示，当导体做切割磁感线运动而引起磁通量变化时，感应电动势多大呢？
假设在磁感应强度为B的匀强磁场里，线框平面与磁感线垂直，导线ab长度为l，它以速度v水平向右匀速运动，求产生的感应电动势大小？
一、导体切割磁感线时的感应电动势
根据法拉第电磁感应定律：
设Δt时间内回路面积增大∆S，则
穿过回路的磁通量变化量为：
由于导体运动产生的感应电动势，叫作动生电动势。
其中B、l、v 两两垂直
问题2：如图所示，若导体运动方向与导体本身垂直，但与磁感应强度方向有夹角 θ，此时电动势又该怎么求呢？
v1 = vsin θ
v2 = vcs θ
∴ E = Blvsin θ
适用条件：（1）匀强磁场中 （2）导线l、B、v两两垂直
若导体运动方向跟磁感应强度方向有夹角(导体斜切磁感线)
E = Blvsin θ
2．对公式E＝Blvsinθ的理解(1)如果是n匝线框的一边在磁场中切割磁感线，则有E＝nBlvsinθ(2)该公式可看成法拉第电磁感应定律的一个推论，求导体切割磁感 线时的感应电动势更简捷。速度v为瞬时值,E就为瞬时电动势;速度v为平均值,E就为平均电动势.
(3)当B、l、v三个量方向相互垂直时，E＝Blv； 当有任意两个量的方向平行时，E＝0。
(4)公式中的l应理解为导体切割磁感线时的有效长度。如图所示，导体切割磁感线的情况应取与B和v垂直的等效直线长度，即ab的长度。
如图所示，普通电源产生电动势是通过非静电力做功实现的，那导体棒在匀强磁场中运动，产生动生电动势的非静电力是什么力提供的呢？
如图，导体棒CD在匀强磁场中运动，速度方向与磁感应强度方向垂直，且与导体棒垂直。为便于讨论，假设导体棒中的自由电荷是正电荷。
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二、动生电动势的非静电力来源
① 导体棒中自由电荷沿棒向 哪个方向运动？
在洛伦兹力的作用下，向C端运动
② 导体棒一直运动下去，自 由电荷也会沿导体棒一直 运动吗？
在洛伦兹力的作用下，正负电荷分离，在CD两端形成一个电场，当电场力与洛伦兹力等大反向时，电荷不再沿导体两端运动。
③ 导体棒哪端的电势高？
C端 ，将CD端与用电器相连，根据闭合电路知识，外电路电流从正极流向负极，从高电势流向低电势。
可见，非静电力与洛伦兹力有关，但我们又知道洛伦兹力是不做功的，这是否矛盾呢？
其实，这里的非静电力是洛伦兹力沿棒方向的一个分力，如图所示：
所以动生电动势：E=Blv
三、从能量转化角度看动生电动势产生
如图所示，设匀强磁场的磁感应强度为B，导体棒MN的长度为l，在水平外力作用下以速度v水平向右匀速运动，电阻值为R，不计其它电阻和摩擦，求：
① 导体棒产生感应电动势大小？回路中的感应电流大小？
根据感应电动势公式 E = Blv
② 在时间 t 内，电路中产生多少电能？
由电功知识可知，电路中产生的电能
③ 导体棒受到的安培力的大小和方向？
根据安培力公式
④ 作用在导体棒上的外力F的大小和方向？
⑤ 在时间 t 内，外力F 做功多少？安培力做功多少？
⑥ 运动过程中，外力做功、安培力做功与电路中产生的电能有什么关系？
外力做功等于克服安培力做功， 等于电路中产生的电能。
综合以上分析， 根据能量转化与守恒定律可知：
例题1 如图所示的情况中，金属导体中产生的感应电动势为Blv的是（ ） A.丙和丁　　　 B.甲、乙、丁 C.甲、乙、丙、丁　　　 D.只有乙
【解析】公式E＝Blv中的l应指导体的有效切割长度，甲、乙、丁中的有效切割长度均为l，电动势E＝Blv；而丙的有效切割长度为0，电动势为0，故选项B正确.
例题2 如图所示，水平放置的平行金属导轨相距l＝0.50 m，左端接一电阻R＝0.20 Ω，磁感应强度B＝0.40 T的匀强磁场方向垂直于导轨平面．导体棒ab垂直放在导轨上，并能无摩擦地沿导轨滑动，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计，当ab以v＝4.0 m/s的速度水平向右匀速滑动时，求:(1)闭合回路感应电动势的大小；(2)回路中感应电流的大小；(3)ab棒中哪端电势高；(4)维持ab棒做匀速运动的水平外力F的大小．
【思路点拨】　这是一个导体做切割磁感线运动产生感应电动势的问题．感应电动势的大小可由公式E＝Blv求出；感应电流的大小可由闭合电路欧姆定律求出；匀速运动时，水平外力的大小应该与安培力的大小相等．
思路分析：1、金属棒切割磁感线的有效长度是哪一部分？2、 如何求电路中感应电动势？ 3、组成闭合回路的总电阻如何求出？4、安培力和热功率的公式是？
思路分析：(1)当线框匀速转动时，电路有效切割长度是多少？(2)当线框不动时，电路面积不变，磁场均匀变化， 怎样求感应电动势？
1、部分导体切割磁感线产生的感应电动势公式E=BLV，其中速度V是相对地面的速度吗？
不是，速度V是相对于磁场的速度，若磁场相对地面静止，则速度v等于相对地面的速度，若磁场相对地面在运动，应注意速度间的相对关系。
2、如图所示，如何求导体转动切割磁感线的感应电动势？
3、如图所示，如何判断部分导体切割磁感线时两端电势的高低？
方法：先用右手定则或楞次定律判断出感应电流的方向由b流向a，导体棒相当于电源部分，根据闭合电路知识，电源内部电流方向由负极流向正极，所以a端电势高，b端电势低。
4、如图所示，在宽为0.5 m 的平行导轨上垂直导轨放置一个有效电阻为r＝0.6 Ω的直导体棒，在导轨的两端分别连接两个电阻R1＝4 Ω、R2＝6 Ω，其他电阻不计．整个装置处在垂直导轨向里的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.1 T．当直导体棒在导轨上以v＝6 m/s的速度向右运动时，求：直导体棒两端的电压和流过电阻R1和R2的电流大小．
思路分析 ：这是电磁感应现象的电路问题，理清楚电路的结构 ，分清楚内电路和外电路，再根据闭合电路欧姆定律可求出电流的大小。
解析：由题意可画出如图所示的电路图，则感应电动势