高中物理 第四章第四節(jié) 法拉第電磁感應(yīng)定律課件 新人教版選修32

《高中物理 第四章第四節(jié) 法拉第電磁感應(yīng)定律課件 新人教版選修32》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第四章第四節(jié) 法拉第電磁感應(yīng)定律課件 新人教版選修32（49頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第四節(jié)法拉第電磁感應(yīng)定律第四節(jié)法拉第電磁感應(yīng)定律第四章電磁感應(yīng)第四章電磁感應(yīng)學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道感應(yīng)電動勢、反電動勢的概念，了解反電動勢的知道感應(yīng)電動勢、反電動勢的概念，了解反電動勢的作用作用2知道磁通量的變化率是表示磁通量變化快慢的物理量及知道磁通量的變化率是表示磁通量變化快慢的物理量及與磁通量的變化量的區(qū)別與磁通量的變化量的區(qū)別3理解法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容和數(shù)學(xué)表達式，能用它理解法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容和數(shù)學(xué)表達式，能用它來解答有關(guān)問題來解答有關(guān)問題4知道公式知道公式EBlvsin 的推導(dǎo)，理解并會用它解答有關(guān)的推導(dǎo)，理解并會用它解答有關(guān)問題問題新 知 初 探 自 主 學(xué) 習(xí)新 知

2、初 探 自 主 學(xué) 習(xí)一、感應(yīng)電動勢一、感應(yīng)電動勢自研教材自研教材在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫做在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫做_產(chǎn)生感產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于_感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢電源電源成功體驗成功體驗判斷正誤判斷正誤(1)在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，只要有感應(yīng)電動勢就一定有感應(yīng)電在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，只要有感應(yīng)電動勢就一定有感應(yīng)電流流()(2)在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，只要有感應(yīng)電流就一定有感應(yīng)電動在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，只要有感應(yīng)電流就一定有感應(yīng)電動勢勢()(3)在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，感應(yīng)電動勢與感應(yīng)電流一定共生共在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，感應(yīng)電動勢與感應(yīng)電流一定共生共存存()提示：提示：

3、(1)(2)(3)二、電磁感應(yīng)定律二、電磁感應(yīng)定律自主探究自主探究感應(yīng)電動勢的大小跟哪些因素有關(guān)？感應(yīng)電動勢的大小跟哪些因素有關(guān)？在圖甲中，導(dǎo)線切割磁感線運動的速度越快、磁場越強，產(chǎn)在圖甲中，導(dǎo)線切割磁感線運動的速度越快、磁場越強，產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大；在圖乙中，條形磁鐵的磁場越強、插入生的感應(yīng)電流越大；在圖乙中，條形磁鐵的磁場越強、插入的速度越快，產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大試分析感應(yīng)電動勢大小的速度越快，產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大試分析感應(yīng)電動勢大小與什么有關(guān)？與什么有關(guān)？提示：提示：磁場越強、導(dǎo)線切割磁感線運動越快、磁鐵插入的速磁場越強、導(dǎo)線切割磁感線運動越快、磁鐵插入的速度越快，本質(zhì)上都是回路中磁通量變化

4、越快，感應(yīng)電流越大，度越快，本質(zhì)上都是回路中磁通量變化越快，感應(yīng)電流越大，說明感應(yīng)電動勢越大即磁通量的變化率越大，感應(yīng)電動勢說明感應(yīng)電動勢越大即磁通量的變化率越大，感應(yīng)電動勢越大，變化率越小，感應(yīng)電動勢越小越大，變化率越小，感應(yīng)電動勢越小磁通量的變化率磁通量的變化率三、導(dǎo)線切割磁感線時的感應(yīng)電動勢三、導(dǎo)線切割磁感線時的感應(yīng)電動勢自研教材自研教材1導(dǎo)線垂直切割磁感線時：導(dǎo)線垂直切割磁感線時：E _.2導(dǎo)線不垂直切割磁感線，即導(dǎo)線不垂直切割磁感線，即v與與B有一夾角有一夾角時時如圖所示，垂直于磁感線的分速度為如圖所示，垂直于磁感線的分速度為v1 _，平行，平行于磁感線的分速度為于磁感線的分速度為v

5、2 _ ，則感應(yīng)電動勢為：，則感應(yīng)電動勢為：E _.Blvvsin vcos Blvsin 成功體驗成功體驗導(dǎo)體棒運動速度越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大嗎？導(dǎo)體棒運動速度越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大嗎？提示：提示：導(dǎo)體棒切割磁感線時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小與垂導(dǎo)體棒切割磁感線時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小與垂直磁感線的速度有關(guān)而速度大，垂直磁感線方向的速度不直磁感線的速度有關(guān)而速度大，垂直磁感線方向的速度不一定大，所以導(dǎo)體棒運動速度越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢不一一定大，所以導(dǎo)體棒運動速度越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢不一定越大定越大四、反電動勢四、反電動勢自主探究自主探究閱讀教材閱讀教材“思考與討論思考與討論”，并

6、回答：，并回答：線圈內(nèi)的感應(yīng)電動勢是加強還是削弱了電源產(chǎn)生的電流？感線圈內(nèi)的感應(yīng)電動勢是加強還是削弱了電源產(chǎn)生的電流？感應(yīng)電動勢對線圈轉(zhuǎn)動起了什么作用？應(yīng)電動勢對線圈轉(zhuǎn)動起了什么作用？提示：提示：由于感應(yīng)電動勢與電源的電動勢方向相反，因而削弱由于感應(yīng)電動勢與電源的電動勢方向相反，因而削弱了電源產(chǎn)生的電流，阻礙線圈的轉(zhuǎn)動了電源產(chǎn)生的電流，阻礙線圈的轉(zhuǎn)動成功發(fā)現(xiàn)成功發(fā)現(xiàn)1反電動勢：反電動勢：電動機轉(zhuǎn)動時，由于切割磁感線，線圈中產(chǎn)電動機轉(zhuǎn)動時，由于切割磁感線，線圈中產(chǎn)生的生的_電源電動勢作用的感應(yīng)電動勢電源電動勢作用的感應(yīng)電動勢2作用：作用： _線圈的轉(zhuǎn)動線圈的轉(zhuǎn)動反抗反抗阻礙阻礙要 點 探 究 講

7、 練 互 動要 點 探 究 講 練 互 動(3)由電流方向知，由電流方向知，M端電勢高，螺線管兩端的電壓既是電端電勢高，螺線管兩端的電壓既是電源的路端電壓，也是電阻源的路端電壓，也是電阻R1、R2兩端的電壓之和，所以兩端的電壓之和，所以UMPI(R1R2)0.8(3.52.5) V4.8 V.【答案答案】(1)6 V(2)0.8 A方向為方向為MacbPM(3)4.8 VM端電勢高端電勢高【規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)】法拉第電磁感應(yīng)定律的計算一般都會與閉合法拉第電磁感應(yīng)定律的計算一般都會與閉合電路的分析計算結(jié)合起來，用到的知識包括楞次定律、直流電路的分析計算結(jié)合起來，用到的知識包括楞次定律、直流電路的規(guī)

8、律和電路的連接等知識這類題分析時要注意兩點：電路的規(guī)律和電路的連接等知識這類題分析時要注意兩點：一是正確計算磁感應(yīng)強度的變化率，二是線圈兩端的電壓不一是正確計算磁感應(yīng)強度的變化率，二是線圈兩端的電壓不等于感應(yīng)電動勢，而是電路等于感應(yīng)電動勢，而是電路(或電源或電源)的路端電壓的路端電壓跟蹤訓(xùn)練跟蹤訓(xùn)練1(2013合肥高二檢測合肥高二檢測)圖中甲丁所示分別為穿過圖中甲丁所示分別為穿過某一閉合回路的磁通量某一閉合回路的磁通量隨時間隨時間t變化的圖象，關(guān)于回路中變化的圖象，關(guān)于回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的下列論述，正確的是產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的下列論述，正確的是()A圖甲中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢恒定不變圖甲中回

9、路產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢恒定不變B圖乙中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一直在變大圖乙中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一直在變大C圖丙中回路在圖丙中回路在0t1時間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢小于在時間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢小于在t1t2時間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢時間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢D圖丁中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢先變小再變大圖丁中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢先變小再變大解析：選解析：選D.甲圖中磁通量不變，不產(chǎn)生電動勢，甲圖中磁通量不變，不產(chǎn)生電動勢，A錯誤；乙錯誤；乙圖中磁通量均勻增大，即變化率恒定，產(chǎn)生的電動勢恒定，圖中磁通量均勻增大，即變化率恒定，產(chǎn)生的電動勢恒定，故故B錯誤；丙圖中，錯誤；丙圖中，0t1比比t1t2時間內(nèi)磁通量變化率大，時

10、間內(nèi)磁通量變化率大，0t1內(nèi)產(chǎn)生的電動勢大，故內(nèi)產(chǎn)生的電動勢大，故C錯誤；丁圖中，磁通量的變化錯誤；丁圖中，磁通量的變化率先變小，后變大，產(chǎn)生的電動勢先變小后變大，故率先變小，后變大，產(chǎn)生的電動勢先變小后變大，故D正正確故選確故選D.要點二要點二對公式對公式EBlvsin 的理解的理解1該公式可看成法拉第電磁感應(yīng)定律的一個推論，通常用該公式可看成法拉第電磁感應(yīng)定律的一個推論，通常用來求導(dǎo)體運動速度為來求導(dǎo)體運動速度為v時的瞬時電動勢，若時的瞬時電動勢，若v為平均速度，則為平均速度，則E為平均電動勢為平均電動勢2當(dāng)當(dāng)Bl時，時，表示表示v與與B的夾角，的夾角，vsin 表示垂直于表示垂直于B的分

11、的分速度；當(dāng)速度；當(dāng)B、l、v三個量方向相互垂直時，三個量方向相互垂直時，EBlv；當(dāng)有任；當(dāng)有任意兩個量的方向平行時，意兩個量的方向平行時，E0.3對對l的理解的理解公式中的公式中的l應(yīng)理解為導(dǎo)體切割磁感線時的有效長度，如圖所應(yīng)理解為導(dǎo)體切割磁感線時的有效長度，如圖所示，導(dǎo)體切割磁感線的情況應(yīng)取與示，導(dǎo)體切割磁感線的情況應(yīng)取與B和和v垂直的等效直線長垂直的等效直線長度，即度，即ab的弦長的弦長4對對v的理解的理解公式中的公式中的v應(yīng)理解為導(dǎo)線和磁場間的相對速度，當(dāng)導(dǎo)線不動應(yīng)理解為導(dǎo)線和磁場間的相對速度，當(dāng)導(dǎo)線不動而磁場運動時，也有電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生而磁場運動時，也有電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生 如圖所示，

12、水平放置的平行金屬導(dǎo)軌相距如圖所示，水平放置的平行金屬導(dǎo)軌相距l(xiāng)0.50 m，左端接一電阻左端接一電阻R0.20 ，磁感應(yīng)強度，磁感應(yīng)強度B0.40 T 的勻強磁的勻強磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面導(dǎo)體棒場方向垂直于導(dǎo)軌平面導(dǎo)體棒ab垂直放在導(dǎo)軌上，并能垂直放在導(dǎo)軌上，并能無摩擦地沿導(dǎo)軌滑動，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均可忽略不計，無摩擦地沿導(dǎo)軌滑動，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均可忽略不計，當(dāng)當(dāng)ab以以v4.0 m/s的速度水平向右勻速滑動時，求：的速度水平向右勻速滑動時，求：(1)ab棒中感應(yīng)電動勢的大??；棒中感應(yīng)電動勢的大??；(2)回路中感應(yīng)電流的大小；回路中感應(yīng)電流的大小；(3)ab棒中哪端電勢高；棒中哪端電勢

13、高；(4)維持維持ab棒做勻速運動的水平外力棒做勻速運動的水平外力F的大小的大小【思路點撥思路點撥】這是一個導(dǎo)體做切割磁感線運動產(chǎn)生感應(yīng)電這是一個導(dǎo)體做切割磁感線運動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的問題感應(yīng)電動勢的大小可由公式動勢的問題感應(yīng)電動勢的大小可由公式EBlv求出；感應(yīng)求出；感應(yīng)電流的大小可由閉合電路歐姆定律求出；勻速運動時，水平電流的大小可由閉合電路歐姆定律求出；勻速運動時，水平外力的大小應(yīng)該與安培力的大小相等外力的大小應(yīng)該與安培力的大小相等【答案答案】(1)0.80 V(2)4.0 A(3)a端高端高(4)0.80 N【規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)】導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢時，切割磁導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)

14、電動勢時，切割磁感線的導(dǎo)體可等效于電源，沿其中的電流方向電勢升高，即感線的導(dǎo)體可等效于電源，沿其中的電流方向電勢升高，即四指指向電勢高的一端四指指向電勢高的一端跟蹤訓(xùn)練跟蹤訓(xùn)練2如圖所示，在豎直向下的勻強磁場中，將一水平如圖所示，在豎直向下的勻強磁場中，將一水平放置的金屬棒放置的金屬棒ab以水平初速度以水平初速度v0拋出，設(shè)在整個過程中棒拋出，設(shè)在整個過程中棒的取向不變且不計空氣阻力，則在金屬棒運動過程中的取向不變且不計空氣阻力，則在金屬棒運動過程中()Aab，Uab保持不變保持不變Bab，Uab越來越大越來越大Cab，Uab越來越大越來越大Dab，Uab保持不變保持不變En/tEBlvsin

15、 區(qū)區(qū)別別研究研究對象對象某個回路某個回路回路中做切割磁感線運動回路中做切割磁感線運動的那部分導(dǎo)體的那部分導(dǎo)體研究研究內(nèi)容內(nèi)容(1)求的是求的是t時間內(nèi)時間內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢，的平均感應(yīng)電動勢，E與某段時間或某個與某段時間或某個過程對應(yīng)過程對應(yīng)(2)當(dāng)當(dāng)t0時，時，E為為瞬時感應(yīng)電動勢瞬時感應(yīng)電動勢(1)若若v為瞬時速度，求的為瞬時速度，求的是瞬時感應(yīng)電動勢是瞬時感應(yīng)電動勢(2)若若v為平均速度，求的為平均速度，求的是平均感應(yīng)電動勢是平均感應(yīng)電動勢(3)當(dāng)當(dāng)B、l、v三者均不變?nèi)呔蛔儠r，平均感應(yīng)電動勢與瞬時，平均感應(yīng)電動勢與瞬時感應(yīng)電動勢相等時感應(yīng)電動勢相等適用適用范圍范圍對任何電路普遍適

16、對任何電路普遍適用用只適用于導(dǎo)體切割磁感線只適用于導(dǎo)體切割磁感線運動的情況運動的情況 如圖所示，導(dǎo)線全部為裸導(dǎo)線，半徑為如圖所示，導(dǎo)線全部為裸導(dǎo)線，半徑為r的圓內(nèi)有垂直的圓內(nèi)有垂直于平面的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為于平面的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B，一根長度大于，一根長度大于2r的導(dǎo)的導(dǎo)線線MN以速度以速度v在圓環(huán)上無摩擦地自左向右勻速滑動，電路在圓環(huán)上無摩擦地自左向右勻速滑動，電路的固定電阻為的固定電阻為R，其余部分電阻忽略不計試求：，其余部分電阻忽略不計試求：(1)MN從圓環(huán)的左端滑到右端的過程中電阻從圓環(huán)的左端滑到右端的過程中電阻R上的電流的平上的電流的平均值及通過的電荷量；均值及通過的電荷量；(2)在這個過程中，電阻在這個過程中，電阻R的最大電流的最大電流尋 規(guī) 探 法 思 維 啟 迪尋 規(guī) 探 法 思 維 啟 迪轉(zhuǎn)動切割問題的求解方法轉(zhuǎn)動切割問題的求解方法【范例范例】(8分分)長為長為l的金屬棒的金屬棒ab以以a點為軸在垂直于勻強點為軸在垂直于勻強磁場的平面內(nèi)以角速度磁場的平面內(nèi)以角速度做勻速轉(zhuǎn)動，如圖所示，磁感應(yīng)強做勻速轉(zhuǎn)動，如圖所示，磁感應(yīng)強度為度為B，求，求ab兩端的電勢差兩端的電勢差