第二章電磁感應(yīng)粵教版選擇性必修二第二節(jié)法拉第電磁感應(yīng)定律新課導(dǎo)入電磁感應(yīng)閉合電路中產(chǎn)生持續(xù)電流的條件是什么？電路閉合，有電源。新課導(dǎo)入試從本質(zhì)上比較甲、乙兩電路的異同

既然閉合電路中有感應(yīng)電流，這個電路中就一定有電動勢。甲NSG乙產(chǎn)生電動勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源新課導(dǎo)入甲NSG乙甲乙兩圖，開關(guān)斷開，電路中有電流嗎？沒有甲乙兩圖，如果電路不是閉合的，電路中就沒有電流，電源的電動勢是否還存在呢？存在這兩種情況下，如果電路不閉合會怎樣呢？由此可見，在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，不論電路是否閉合，只要穿過電路的磁通量發(fā)生變化，電路中就有感應(yīng)電動勢，但產(chǎn)生感應(yīng)電流還需要電路閉合，因此研究感應(yīng)電動勢更有意義。Part01感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢定義：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢。螺線管為電源等效電路產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源①磁通量變化為電磁感應(yīng)的根本原因。②產(chǎn)生感應(yīng)電動勢為電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì)。NSG乙

感應(yīng)電動勢的有無，完全取決于穿過閉合電路中的磁通量是否發(fā)生變化，與電路的通斷，電路的組成是無關(guān)的。提出問題感應(yīng)電動勢的大小又是怎樣的呢？它可能與哪些因素有關(guān)？Part02探究影響感應(yīng)電動勢大小的因素猜想與方案設(shè)計感應(yīng)電動勢的大小又是怎樣的呢？它可能與哪些因素有關(guān)？變化所用時間？線圈匝數(shù)？磁鐵磁性強(qiáng)弱？改變條形磁鐵的運(yùn)動快慢改變條形磁鐵的數(shù)目更換不同匝數(shù)的線圈實(shí)驗方法？控制變量！猜想與方案設(shè)計如何測量感應(yīng)電動勢的大??？總電阻一定時,E越大,I越大,指針偏轉(zhuǎn)越大.Φ變化產(chǎn)生E產(chǎn)生I

根據(jù)電流表指針偏轉(zhuǎn)程度粗略判斷感應(yīng)電動勢大小，進(jìn)行定性研究。猜想與方案設(shè)計記錄與分析所用條形磁鐵的數(shù)目條形磁鐵插入或拔出的方式螺線管中磁通量變化的大小電流表指針的偏轉(zhuǎn)角度感應(yīng)電動勢E的大小1根快速拔出2根快速拔出2根慢速拔出較小較大較大較大

很大較大很大較大

E

EPart03法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律1.內(nèi)容：閉合電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比。2.公式:

線圈有n匝求平均感應(yīng)電動勢法拉第電磁感應(yīng)定律4.應(yīng)用：用公式求E的三種常見情況：①B不變,

S發(fā)生變化,ΔS＝S2-S1：②S不變,

B發(fā)生變化,ΔB＝B2-B1：③如果B、S都變化呢？ω法拉第電磁感應(yīng)定律問題1：磁通量大,磁通量變化一定大嗎?問題2：磁通量變化大,磁通量的變化率一定大嗎?(可以類比速度、速度的變化和加速度)磁通量的變化率和磁通量、磁通量的變化無直接關(guān)系:磁通量大(小,零)，磁通量的變化率不一定大(小,零);磁通量的變化大(小)，磁通量的變化率不一定大(小).思考與討論【例題1】穿過一個單匝線圈的磁通量始終為每秒鐘均勻地增加2Wb，則（）

A．線圈中的感應(yīng)電動勢每秒鐘增加2VB．線圈中的感應(yīng)電動勢每秒鐘減少2VC．線圈中的感應(yīng)電動勢始終是2VD．線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢C課堂練習(xí)【例題2】一個100匝的線圈，在0.5s內(nèi)穿過它的磁通量從0.01Wb增加到0.09Wb。求線圈中的感應(yīng)電動勢。16V【例題3】穿過某線圈的磁通量隨時間變化的關(guān)系，如圖所示，在下列幾段時間內(nèi)，線圈中感應(yīng)電動勢最小的是(

)．A．0～2s B．2s～4sC．4s～5s D．5s～10sD課堂練習(xí)【例題4】(多選)單匝矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸垂直于磁場。若線圈所圍面積里磁通量隨時間變化的規(guī)律如圖所示，則：()ABD課堂練習(xí)A、線圈中0時刻感應(yīng)電動勢最大B、線圈中D時刻感應(yīng)電動勢為零C、線圈中D時刻感應(yīng)電動勢最大D、線圈中0到D時間內(nèi)平均感應(yīng)電動勢為0.4VΦ/10-2Wbt/sABD0120.1斜率表示Φ的變化率課堂練習(xí)【例題5】在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,有一矩形線框,邊長ab=L1,bc=L2線框繞中心軸00'以角速度ω由圖示位置逆時針方向轉(zhuǎn)動。求:(1)線圈轉(zhuǎn)過1/4周的過程中的平均感應(yīng)電動勢B00'aωdcb(2)線圈轉(zhuǎn)過1/2周的過程中的平均感應(yīng)電動勢？Part04導(dǎo)線切割磁感線時的感應(yīng)電動勢思考與討論如圖所示閉合線框一部分導(dǎo)體ab長L,處于勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度是B，ab以速度v勻速切割磁感線，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢?；芈吩跁r間Δt內(nèi)增大的面積為：ΔS=LvΔt由法拉第電磁感應(yīng)定律得產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：穿過回路的磁通量的變化為：ΔΦ=BΔS=BLvΔt（v⊥B）（v⊥桿）那要是B、L、v

不垂直

怎么計算呢？a’b’×

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×××

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×

Gabv思考與討論θvBv2導(dǎo)體運(yùn)動方向與導(dǎo)體本身垂直，但與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向有夾角θ，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。①垂直于磁感線的分量：v1=vsinθ

②平行于磁感線的分量：v2=vcosθ

只有垂直于磁感線的分量切割磁感線，于是產(chǎn)生感應(yīng)電動勢：E=BLv1=BLvsinθ將速度進(jìn)行矢量分解v1導(dǎo)線切割磁感線時的感應(yīng)電動勢由于導(dǎo)體運(yùn)動產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，叫動生電動勢。B、L、v

兩兩垂直:E=BLvv與L垂直，但與B方向有夾角θ

:θvBv2E=BLvsinθθ=0(v//B)E＝0θ=90°(v⊥B)E=BLv（無切割）1.公式:公式對比求平均感應(yīng)電動勢△t近于0時，E為瞬時感應(yīng)電動勢求平均感應(yīng)電動勢,v是平均速度求瞬時感應(yīng)電動勢，v是瞬時速度導(dǎo)線切割磁感線時的感應(yīng)電動勢2.E=BLvsinθ

公式理解E=BLvsinθvθvsinθvcosθ

感應(yīng)電動勢：E=BvLsinθ→導(dǎo)線垂直于運(yùn)動方向上的投影速度v為瞬時值,E就為瞬時電動勢；速度v為平均值,E就為平均電動勢.L為切割磁感線的有效長度分別求出導(dǎo)體切割磁感線的有效長度××××××××××××××××××××××××××××vl××××××××××××××××××××××××××××××vl課堂練習(xí)R

【例題】如圖所示的情況中，金屬導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為Blv的是（）A.丙和丁

B.甲、乙、丁C.甲、乙、丙、丁

D.只有乙課堂練習(xí)B導(dǎo)線切割磁感線時的感應(yīng)電動勢3.

方向(電勢高低)×

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×××

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GabvI×

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×××

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×

Gab導(dǎo)體棒為電源等效電路在電源內(nèi)部，電流由電源的負(fù)極流向正極在電源外部，電流由電源的正極流向負(fù)極φa>φb導(dǎo)線切割磁感線時的感應(yīng)電動勢由于棒上各點(diǎn)的速度隨著距離O點(diǎn)的距離均勻變化，所以可以用O、A兩點(diǎn)的平均速度代替棒運(yùn)動的速度求解。

4.

轉(zhuǎn)動切割長為L的銅棒OA在垂直于勻強(qiáng)磁場的平面上繞點(diǎn)O以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．求銅棒中感應(yīng)電動勢E的大小，并分析O、A兩點(diǎn)電勢的高低．φA<φO導(dǎo)線切割磁感線時的感應(yīng)電動勢4.

轉(zhuǎn)動切割長為L的銅棒OA在垂直于勻強(qiáng)磁場的平面上繞點(diǎn)O以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．求銅棒中感應(yīng)電動勢E的大小，并分析O、A兩點(diǎn)電勢的高低．φA<φO

此過程磁通量的變化量為：此過程銅棒掃過的面積：

感應(yīng)電動勢為：

導(dǎo)線切割磁感線時的感應(yīng)電動勢4.

轉(zhuǎn)動切割應(yīng)用——法拉第發(fā)電機(jī)導(dǎo)線切割磁感線時的感應(yīng)電動勢5.

動生電動勢的非靜電力來源××

×××

××××

×

×××

×

×××

×

××v+CD++B①導(dǎo)體棒中自由電荷沿棒向哪個方向運(yùn)動？②導(dǎo)體棒一直運(yùn)動下去，自由電荷也會沿導(dǎo)體棒一直運(yùn)動嗎？如圖，導(dǎo)體棒在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動，產(chǎn)生動生電動勢的非靜電力是什么力提供的？導(dǎo)線切割磁感線時的感應(yīng)電動勢如圖，導(dǎo)體棒在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動，產(chǎn)生動生電動勢的非靜電力是什么力提供的？××

×××

××××

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×××

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×××

×

××v+CD++B××

×××

××××

×

×××

×

×××

×

××vCD+++---E+fF非靜電力與洛倫茲力有關(guān)5.

動生電動勢的非靜電力來源導(dǎo)線切割磁感線時的感應(yīng)電動勢如圖，導(dǎo)體棒在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動，產(chǎn)生動生電動勢的非靜電力是什么力提供的？③導(dǎo)體棒中自由電荷相對于紙面沿什么方向運(yùn)動？×

×

×××

××××

×

×××

×

×××

×

××+fv合vxvyfyfx非靜電力是洛侖茲力沿棒方向的分力。根據(jù)電動勢的定義，有動生電動勢：E=Blv5.

動生電動勢的非靜電力來源導(dǎo)線切割磁感線時的感應(yīng)電動勢6.

從能量轉(zhuǎn)化角度看動生電動勢產(chǎn)生導(dǎo)體棒接用電器后，要繼續(xù)做勻速運(yùn)動時還需要外力推動嗎？

受向左的安培力作用，需要外力外力做功等于克服安培力做功，

等于電路中產(chǎn)生的電能。導(dǎo)線切割磁感線時的感應(yīng)電動勢6.

從能量轉(zhuǎn)化角度看動生電動勢產(chǎn)生能量是怎樣轉(zhuǎn)化的呢？其它形式的能導(dǎo)體棒的動能電能內(nèi)能……電流做功外力做功等于克服安培力做功，

等于電路中產(chǎn)生的電能。導(dǎo)線切割磁感線時的感應(yīng)電動勢6.

從能量轉(zhuǎn)化角度看動生電動勢產(chǎn)生洛倫茲力在整個能量轉(zhuǎn)化的過程中起什么作用？洛倫茲力的沿桿分力f1：扮演了非靜電力，其做了多少正功，就轉(zhuǎn)化出了多少電能。洛倫茲力的垂直桿分力

f2：宏觀表現(xiàn)為安培力，通過計算克服安培力做了多少功，也可知道產(chǎn)生了多少電能。即外力克服洛倫茲力的一個分量

所做的功，通過另一個分量

轉(zhuǎn)化為感應(yīng)電流的能量洛倫茲力不做功，不提供能量，只是起傳遞能量的作用f1【例題1】如圖,水平面上有兩根相距0.5m的足夠長的平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ,它們的電阻不計,在M和P之間接有R=3.0Ω的定值電阻,導(dǎo)體棒長ab=0.5m,其電阻為r=1.0Ω,與導(dǎo)軌接觸良好.整個裝置處于方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中,B=0.4T.現(xiàn)使ab以v=10m／s的速度向右做勻速運(yùn)動.(1)ab中的電流多大?ab兩點(diǎn)間的電壓多大?(2)維持ab做勻速運(yùn)動的外力多大?(3)ab向右運(yùn)動1m的過程中,外力做的功是多少?電路中產(chǎn)生的熱量是多少?RBrPMNaQbvWF=0.1JI=0.5AF=0.1NQ=0