教科版 (2019)选择性必修 第二册2 法拉第电磁感应定律图片课件ppt

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一、感应电动势(1)定义:穿过闭合回路的磁通量发生了变化,闭合回路中就会产生感应电流,这说明电路中一定存在一种由　　　　　　　　产生的电动势,这种电动势叫作感应电动势。 (2)特点:在电磁感应现象中,若闭合导体回路中有感应电流,电路就一定有感应电动势;如果回路　　　　　　,只要穿过回路的磁通量发生变化,虽然没有感应　　　产生,但感应　　　　依然存在。 
二、电磁感应定律(1)内容: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。(2)公式:若闭合电路是一个匝数为n的线圈,则E=　　　　　。 (3)在国际单位制中,磁通量的单位是韦伯,感应电动势的单位是　　。 
情境链接 如图所示,在将条形磁铁从同一高度插入线圈的实验中:(1)快速插入和缓慢插入磁通量的变化量ΔΦ相同吗?指针偏转角度相同吗?(2)分别用一根磁铁和两根磁铁以同样速度快速插入,磁通量的变化量ΔΦ相同吗?指针偏转角度相同吗?
提示 (1)磁通量变化相同,但磁通量变化的快慢不同,快速插入时比缓慢插入时指针偏转角度大。(2)用两根磁铁快速插入时磁通量变化量较大,磁通量变化率也较大,指针偏转角度较大。
易错辨析(1)穿过某闭合线圈的磁通量的变化量越大,产生的感应电动势就越大。(　　)(2)感应电动势的大小与磁通量的大小有关。(　　)(3)感应电动势E和磁通量Φ均与线圈匝数有关。(　　)(4)穿过某一确定的闭合电路的磁通量变化越来越快,但闭合电路中的感应电流可能不变。(　　)
探究点一　法拉第电磁感应定律的理解
电吉他中电拾音器的基本结构如图所示,磁铁附近的金属弦被磁化,因此弦振动时,在线圈中产生感应电流,电流经电路放大后传送到音箱发出声音。增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势吗?
提示 由法拉第电磁感应定律 可知,增加线圈匝数n可以增大线圈的感应电动势。
1.Φ、ΔΦ与 的比较
【例1】 (2023河南高二期末)如图所示,面积为S的N匝闭合线圈abcd水平放置,处在磁感应强度为B的匀强磁场中,线圈平面与磁场的夹角为45°。现将线圈以ab边为轴以角速度ω沿顺时针转动90°,则(　　)A.线圈水平时,线圈中磁通量为 NBSB.线圈转动90°过程中,线圈中磁通量变化量为0C.线圈转动过程中,感应电流先沿adcba后沿abcdaD.线圈转动90°过程中,线圈中平均电动势为 NBSω
对点演练1 (2023内蒙古包头市第四中学高二期末)穿过同一闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图像分别如图甲、乙、丙、丁所示,下列关于回路中感应电动势的论述正确的是(　　)
A.图甲中,回路产生恒定不变的感应电动势B.图乙中,回路产生的感应电动势一直在变大C.图丙中,回路在0~t1时间内产生的感应电动势大于在t1~t2时间内产生的感应电动势D.图丁中,回路产生的感应电动势先变大后变小
解析 根据法拉第电磁感应定律可知,感应电动势与磁通量的变化率成正比,即 ,结合数学知识可知,穿过闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图像的斜率k= 。图甲中,磁通量Φ不变,回路中无感应电动势,A错误;图乙中,磁通量Φ随时间t均匀增大,图像的斜率不变,所以回路中产生的感应电动势不变,B错误;图丙中,回路在0~t1时间内磁通量Φ随时间t变化的图像的斜率的绝对值大于t1~t2时间内磁通量Φ随时间t变化的图像的斜率的绝对值,所以在0~t1时间内产生的感应电动势大于在t1~t2时间内产生的感应电动势,C正确;图丁中,磁通量Φ随时间t变化的图像的斜率先变小后变大,所以感应电动势先变小后变大,D错误。
探究点二　法拉第电磁感应定律的应用
如图所示,半径为2r的弹性螺旋线圈内有垂直纸面向外的圆形匀强磁场区域,磁场区域的半径为r,已知弹性螺旋线圈的电阻为R,线圈与磁场区域的圆心相同。保持磁场不变,线圈的半径由2r变到3r的过程中,线圈中会产生感应电流吗?保持磁场区域的半径不变,使磁感应强度大小随时间变化的关系式为B=kt,则线圈中感应电流I的大小是多少?
提示 线圈中不会产生感应电流;
【例2】 (2023四川成都高二期末)如图所示,用两段材料、长度、粗细均相同的导线分别绕制成P、Q两个闭合正方形线圈,所在区域有方向垂直于线圈平面向外的匀强磁场,磁感应强度随时间均匀减小,已知线圈匝数比为nP∶nQ=1∶2,边长比为LP∶LQ=2∶1,则P、Q线圈中(　　)A.感应电流均沿顺时针方向B.同一时刻磁通量大小之比ΦP∶ΦQ=2∶1C.感应电动势大小之比EP∶EQ=4∶1D.感应电流大小之比IP∶IQ=2∶1
解析 磁感应强度随时间均匀减小,则穿过线圈的磁通量减小,所以感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,应为垂直纸面向外,根据安培定则可以判断感应电流沿逆时针方向,故A错误;根据Φ=BS可知同一时刻磁通量大小之比为ΦP∶ΦQ=SP∶SQ= =4∶1,故B错误;感应电动势大小
对点演练2(2023山东济南高二开学考试)将一根绝缘硬质细导线绕成如图所示的闭合线圈,其中大圆半径为R,小圆半径为r。大圆处在垂直线圈平面向里的磁场中,小圆处在垂直线圈平面向外的磁场中。两磁场的磁感应强度大小均为B,且B=B0+kt,B0和k均为常量,则线圈中总的感应电动势大小为(　　)　　　　　　　　　　　　　A.kπr2B.kπR2C.kπ(R2-r2)D.kπ(R2+r2)
解析 左右两侧磁场均均匀增加,根据楞次定律可知,左右两侧圆环产生的感应电动势方向相同,则线圈中总的感应电动势大小为
1.(法拉第电磁感应定律的理解)(多选)(2023重庆巴蜀中学高二校考)如图甲所示,螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁场,图中箭头所示方向为磁感应强度的正方向,其磁感应强度
B随时间按图乙所示规律变化,螺线管与导线框abcd相连,导线框内有一小金属圆环L,下列说法正确的是(　　)A.在t1~t2时间内,L有收缩趋势B.在t2~t3时间内,L有扩张趋势C.在t2~t3时间内,L内有逆时针方向的感应电流D.在t3~t4时间内,L内有顺时针方向的感应电流
解析 根据法拉第电磁感应定律可知 ,由题图乙可知,在t1~t2时间内,外加磁场磁感应强度增大且增大得越来越快,则在导线框中产生沿顺时针方向的感应电流且大小增大,该电流激发的磁场强度增大,故L有收缩趋势,A正确;在t2~t3时间内,外加磁场磁感应强度的变化是均匀的,则在导线框中产生沿逆时针方向的感应电流且大小不变,L中无感应电流产生,L的面积没有变化,B、C错误;在t3~t4时间内,外加磁场磁感应强度减小且减小得越来越慢,则在导线框中产生沿顺时针方向的感应电流且大小减小,该电流激发垂直纸面向里的磁场减小,故由楞次定律可判断圆环L内有顺时针方向的感应电流,D正确。
2.(法拉第电磁感应定律的应用)(多选)(2023天津实验中学高二期末)如图甲所示,20匝的金属线圈(图中只画了2匝)电阻为r=2 Ω,两端a、b与R=8 Ω的电阻相连。线圈内有垂直线圈平面向里的磁场,磁通量按图乙所示规律变化,则(　　)
A.通过电阻R的电流方向为a→bB.线圈产生的感应电动势为5 VC.电阻R两端的电压为8 VD.0~0.1 s内,通过线圈导线横截面的电荷量为0.1 C
解析 题中线圈相当于电源,由楞次定律可知a相当于电源的正极,b相当于电源的负极,通过电阻R的电流方向为a→b,故A正确;由法拉第电磁感应定律得E= =10 V,故B错误;由闭合电路欧姆定律得I= =1 A,由部分电路欧姆定律得U=IR=8 V,故C正确;0~0.1 s内,通过线圈导线横截面的电荷量为q=It=1×0.1 C=0.1 C,故D正确。
3.(法拉第电磁感应定律的理解和应用)(多选)(2023广东深圳高二期末)闭合回路由电阻R与导线组成,其内部磁场的磁感应强度按图乙所示的B-t图像变化,方向如图甲所示,则回路中(　　)
A.磁通量均匀增大B.电流方向为逆时针方向C.磁通量的变化率保持不变D.电阻R两端的电压越来越大
解析 由磁通量公式Φ=BS可知,S不变,B随时间均匀增大,所以磁通量均匀增大,A正确;由楞次定律可知,感应电流磁场与原磁场方向相反,感应电流磁场垂直纸面向里,由右手螺旋定则可知感应电流是顺时针方向,B错误;由图乙知B随时间均匀增大,其变化率保持不变,C正确;由法拉第电磁感应定律 ,知回路电流不变,所以R两端电压不变,D错误。
4.(法拉第电磁感应定律的应用)一根带有绝缘皮的硬质细导线顺次绕成如图所示的线圈,其中大圆面积为S1,小圆面积均为S2,垂直线圈平面方向有一随时间t变化的磁场,磁感应强度大小B=B0+kt,B0和k均为常量,则线圈中总的感应电动势大小为(　　)A.kS1B.4kS2C.k|S1-4S2|D.k(S1+4S2)