高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册2 法拉第电磁感应定律教课内容课件ppt

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我们知道导体棒切割磁感线运动时，穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，因此会产生感应电流。
如果改变导体棒或条形磁体运动速度，对感应电流的大小有影响吗？那么感应电流的大小跟哪些因素有关呢?
向线圈中插入条形磁体时，穿过闭合导体回路的磁通量发生变化也会产生感应电流。
一、影响感应电流的大小因素
1.视频：影响感应电流的大小因素
当回路中的电阻一定时，感应电流的大小与磁通量变化的快慢有关，而磁通量变化的快慢可以用磁通量的变化率表示。也就是说，感应电流的大小与磁通量的变化率有关。
2.实验探究（1）实验器材
长玻璃管、强磁体、线圈、电压表。
（2）实验步骤①装置如图所示，线圈的两端与电压表相连。②将强磁体从长玻璃管上端由静止下落，穿过线圈。③分别使线圈距离上管口 20 cm 、30 cm、40 cm 和 50 cm，记录电压表的示数以及发生的现象。④分别改变线圈的匝数、磁体的强度，重复上面的实验，得出定性的结论。
由表中数据可知：线圈距上管口距离越大，强磁体穿过线圈的速度越大，引起的磁通量变化越快，线图两端的电压越大；线圈匝数越多、磁体越强，线圈两端的电压越大。（4）实验结论：磁通量变化越快，感应电动势越大，在同一电路中，感应电流越大；反之越小。磁通量的变化快慢就是磁通量的变化率，
二、电磁感应定律1.感应电动势在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势。产生感应电动势的那部分导体就相当于电源。
2.电磁感应现象的本质如果电路不闭合虽然没有感应电流，但电动势依然存在。所以产生感应电动势为电磁感应现象的本质。
3.影响感应电动势大小的因素
4.法拉第电磁感应定律（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。
在国际单位制中，电动势 E 的单位是伏（V）、磁通量 Φ 的单位是韦伯（Wb）、时间 t 的单位是秒（s），这时 k ＝ 1。 于是
注意：公式中ΔΦ取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向可以用楞次定律判定。
思考讨论：我们知道磁通量Φ=BS，那么磁通量的变化就可以是磁场变化、正对面积变化、两者同时变化引起的，那么 还可怎样表示呢？参考答案：①磁通量的变化是由磁场变化引起时，ΔΦ＝ΔB·S，则②磁通量的变化是由面积变化引起时，ΔΦ＝B·ΔS，则③如果磁通量的变化是由面积和磁场变化共同引起时，则根据定义求，ΔΦ＝Φ末－Φ初，有
3.理解Φ、△Φ和ΔΦ/Δt（1）磁通量：Φ指穿过回路的磁感线的条数多少。（2）磁通量的变化：ΔΦ＝Φ末－Φ初 是指穿过回路的磁通量变化了多少，是产生感应电动势的条件。（3）磁通量变化率：ΔΦ/Δt 是指穿过回路的磁通量变化的快慢，是决定感应电动势的大小。（4）Φ、△Φ和ΔΦ/Δt无直接关系:Φ大，△Φ不一定大，ΔΦ/Δt也不一定大。 Φ为零时，△Φ和ΔΦ/Δt不一定为零。
三、导线切割磁感线时的感应电动势根据法拉第电磁感应定律，只要知道磁通量的变化率，就可以算出感应电动势。现在咱们来研究它另一种更常用的算法。例题1：如图所示闭合线框一部分导体MN长L，处于匀强磁场中，磁感应强度是B，MN以速度v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势。
解：在 Δt时间内，由原来的位置 MN 移到 M1N1 。面积变化量是:ΔS=LvΔt穿过闭合电路的磁通量的变化量:ΔΦ ＝ BΔS ＝ BLvΔt根据法拉第电磁感应定律
v是相对于磁场的速度，L为有效长度，V是相对于磁场的速度平均值或瞬时值。
由此求得感应电动势：E=BLV
例题2：如图所示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，处于匀强磁场中，磁感应强度是B，MN以速度v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势。
解:速度 v 可以分解为两个分量：垂直于磁感线的分量 v1＝vsin θ 平行于磁感线的分量 v2 ＝vcs θ不切割磁感线，不产生感应电动势。产生的感应电动势为：E ＝ BLv1=BLvsinθ
1.导线切割磁感线时的感应电动势（1）E=BLv （v 、B、L两两垂直）（2）E ＝ Blvsinθ （ ）θ为v与B夹角B：匀强磁感应强度，单位特斯拉（T）L：导线长度，单位米（m）V：速度，单位米每秒（m/s）E：感应电动势，单位是伏（V）。
求出的是平均感应电动势和整个回路的感应电动势。
求出的是瞬时感应电动势和某部分导体的电动势。
v为平均速度，则E为平均感应电动势。
思考与讨论:如图所示，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。（1）导体棒中自由电荷相对于纸面的运动大致沿什么方向？为了方便，可以认为导体棒中的自由电荷是正电荷。
（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？
分析：如图正电荷随导体棒以v1向右运动时，根据左手定则可知洛伦兹力F1=qv1B，向上，正电荷以v2向上运动，受洛伦兹力 F2=qv2B，向左，当F洛=F电时，不再定向移动
参考答案（1）斜向右上方 自由电荷会随着导体棒运动，并因此受到洛伦兹力，导体棒中自由电荷一方面随棒向右运动，根据左手定则可知，另一方面受由D到C的洛伦兹力，而沿DC方向运动，故相对纸面斜向右上方运动。（2）自由电荷不会一直沿导体棒运动 C端电势高。
导体棒一直运动下去，两端聚集异种电荷形成电场，电场力与洛伦兹力反向，因为C、D两端聚集的电荷越来越多，在CD棒间产生的电场越来越强，当电场力等于洛伦兹力时，自由电荷不再定向运动，故自由电荷不会一直沿导体棒运动，电流由D指向C，CD相当于电源，在电源内部，电流从低电势点流向高电势点，则C端电势高于D端电势。
（3）如果感应电动势是由于导体运动而产生的，它也叫作动生电动势。
（1）由于导体棒运动产生感应电动势，电路中有电流通过，导体棒在运动过程中会受到安培力的作用。（2）安培力的方向与推动导体棒运动的力的方向是相反的。
3.导体棒做切割磁感线运动分析
1.下列各图中的各条形磁铁均相同，当条形磁铁以图示方式穿过相同的线圈时，线圈中产生的感应电动势最大的是（　　）
A B C D
2.下列物理量的表达式正确的是（　 　）A．感应电动势的表达式是E=BIL B．洛仑兹力的表达式是 F=qVBC．安培力的表达式是 F=BLVD．磁通量的表达式是φ =BSw
3.关于电磁感应现象的下列叙述中，错误的是（　　）A．穿过闭合电路中的磁通量减少，则电路中一定有感应电流产生B．穿过闭合电路中的磁通量增加，则电路中不一定有感应电流发生C．穿过闭合电路中的磁通量为零瞬间，电路中的感应电动势可能不为零D．穿过闭合电路中的磁通量变化越快，闭合电路中的感应电动势越大
4.将多匝闭合线圈置于仅随时间变化的磁场中，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是（　　）A．感应电动势的大小与线圈的匝数无关B．穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大C．穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大D．感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同
5.如图所示，一金属弯杆处在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，已知ab=bc=L,当它以速度v向右平动时，a、c两点间的电势差为(　　) A. BLv　　　　　　　　B. BLvsinθC. BLvcsθD. BLv(1+sinθ)
影响感应电流的大小因素
电磁感应现象的本质：产生感应电动势
导线切割磁感线时的感应电动势
法拉第电磁感应定律内容
E=BLv （v 、B、L两两垂直）
E ＝ Blvsinθ （θ为v与B夹角）
一、影响感应电流的大小因素二、电磁感应定律1. 电磁感应现象的本质产生感应电动势为电磁感应现象的本质。2.法拉第电磁感应定律（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。
三、导线切割磁感线时的感应电动势1.导线切割磁感线时的感应电动势（1）E=BLv （v 、B、L两两垂直）（2） E ＝ Blvsinθ （θ为v与B夹角）2.如果感应电动势是由于导体运动而产生的，它也叫作动生电动势。