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(通用)高中物理 第四章 電磁感應(yīng) 4.4 法拉第電磁感應(yīng)定律課件 新人教選修32

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1、4法拉第電磁感應(yīng)定律第四章電磁感應(yīng)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解和掌握法拉第電磁感應(yīng)定律,能夠運(yùn)用法拉第電磁感應(yīng)定律定量計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小.2.能夠運(yùn)用EBlv或EBlvsin 計(jì)算導(dǎo)體切割磁感線時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).3.知道反電動(dòng)勢(shì)的定義和在生產(chǎn)中的應(yīng)用.內(nèi)容索引自主預(yù)習(xí)預(yù)習(xí)新知 夯實(shí)基礎(chǔ)重點(diǎn)探究啟迪思維 探究重點(diǎn)達(dá)標(biāo)檢測(cè)檢測(cè)評(píng)價(jià) 達(dá)標(biāo)過(guò)關(guān)自主預(yù)習(xí)一、電磁感應(yīng)定律一、電磁感應(yīng)定律1.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫做感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于 .2.法拉第電磁感應(yīng)定律(1)內(nèi)容:閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小,跟穿過(guò)這一電路的磁通量的 成正比.(2)公式:若閉合電路是一個(gè)匝數(shù)為n的線圈

2、,則E(3)在國(guó)際單位制中,磁通量的單位是 ,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的單位是 .電源變化率 . .韋伯伏二、導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)反電動(dòng)勢(shì)二、導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)反電動(dòng)勢(shì)1.導(dǎo)線垂直于磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng),B、l、v兩兩垂直時(shí),如圖1所示,E .2.導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)方向與導(dǎo)線本身垂直,但與磁感線方向夾角為時(shí),如圖2所示,E .Blv圖1Blvsin 圖23.反電動(dòng)勢(shì)(1)定義:電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),由于切割磁感線,線圈中產(chǎn)生的_ 作用的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).(2)作用:反電動(dòng)勢(shì)的作用是 線圈的轉(zhuǎn)動(dòng).削弱電源電動(dòng)勢(shì)阻礙即學(xué)即用即學(xué)即用1.判斷下列說(shuō)法的正誤.(1)線圈中磁通量越大,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大.()(2)線圈中

3、磁通量的變化量越大,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大.()(3)線圈放在磁場(chǎng)越強(qiáng)的位置,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大.()(4)線圈中磁通量變化越快,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大.()答案答案2.如圖3所示的情況中,金屬導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為Blv的是 .圖3甲、 乙、 丁重點(diǎn)探究導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究如圖4所示,將條形磁鐵從同一高度插入線圈的實(shí)驗(yàn)中.一、電磁感應(yīng)定律答案圖4(1)快速插入和緩慢插入磁通量的變化量相同嗎?指針偏轉(zhuǎn)角度相同嗎?答案答案磁通量變化相同,但磁通量變化的快慢不同,快速插入比緩慢插入時(shí)指針偏轉(zhuǎn)角度大.(2)分別用一根磁鐵和兩根磁鐵以同樣速度快速插入,磁通量的變化量相同嗎?指

4、針偏轉(zhuǎn)角度相同嗎?答案答案答案用兩根磁鐵快速插入時(shí)磁通量變化量較大,磁通量變化率也較大,指針偏轉(zhuǎn)角度較大.(3)指針偏轉(zhuǎn)角度取決于什么?答案答案指針偏轉(zhuǎn)角度大小取決于 的大小.知識(shí)深化知識(shí)深化1.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小由穿過(guò)電路的磁通量的變化率 和線圈的匝數(shù)n共同決定,而與磁通量、磁通量的變化量的大小沒(méi)有必然聯(lián)系,和電路的電阻R無(wú)關(guān).2.在t圖象中,磁通量的變化率 是圖象上某點(diǎn)切線的斜率.例例1關(guān)于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小,下列說(shuō)法中正確的是A.穿過(guò)線圈的磁通量最大時(shí),所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就一定最大B.穿過(guò)線圈的磁通量的變化量增大時(shí),所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也增大C.穿過(guò)線圈的磁通量等于0,所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就一定

5、為0D.穿過(guò)線圈的磁通量的變化率 越大,所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大答案解析解析解析根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的變化率 成正比,與磁通量及磁通量的變化量沒(méi)有必然聯(lián)系.當(dāng)磁通量很大時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可能很小,甚至為0.當(dāng)磁通量等于0時(shí),其變化率可能很大,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也會(huì)很大,而增大時(shí), 可能減小.如圖所示,t1時(shí)刻,最大,但E0;0t1時(shí)間內(nèi)增大, 但減小,E減??;t2時(shí)刻,0,但 最大,E最大.故D正確.導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究如圖5所示,閉合電路一部分導(dǎo)體ab處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,ab的長(zhǎng)度為l,ab以速度v勻速垂直切割磁感線,利用法拉第電磁感應(yīng)定律求回路中產(chǎn)生的感應(yīng)

6、電動(dòng)勢(shì).答案二、導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)圖5答案答案設(shè)在t時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體ab由原來(lái)的位置運(yùn)動(dòng)到a1b1,如圖所示,這時(shí)閉合電路面積的變化量為Slvt穿過(guò)閉合電路磁通量的變化量為BSBlvt根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得E Blv.知識(shí)深化知識(shí)深化導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EBlv,公式中l(wèi)指有效切割長(zhǎng)度,即導(dǎo)線在與v垂直的方向上的投影長(zhǎng)度.解析解析導(dǎo)體桿切割磁感線的有效長(zhǎng)度為L(zhǎng)sin ,故B正確.例例2如圖6所示,一金屬?gòu)潡U處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,已知abbcL,當(dāng)它以速度v向右平動(dòng)時(shí),a、c兩點(diǎn)間的電勢(shì)差大小為A.BLv B.BLvsin C.BLvcos D.B

7、Lv(1sin )答案解析圖6En 研究整個(gè)閉合回路,適用于各種電磁感應(yīng)現(xiàn)象;EBlv研究的是閉合回路的一部分,即做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體.三、兩公式的簡(jiǎn)單應(yīng)用例例3如圖7所示,水平放置的兩平行金屬導(dǎo)軌相距L0.50 m,左端接一電阻R0.20 ,磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.40 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面向下,長(zhǎng)度也為0.50 m的導(dǎo)體棒ac垂直放在導(dǎo)軌上,并能無(wú)摩擦地沿導(dǎo)軌滑動(dòng),導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒始終接觸良好且電阻均可忽略不計(jì).當(dāng)ac棒以v4.0 m/s的速度水平向右勻速滑動(dòng)時(shí),求:(1)ac棒中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小.圖7解析解析ac棒垂直切割磁感線,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為EBLv0.400.504.0 V

8、0.80 V.答案答案見(jiàn)解析答案解析(2)回路中感應(yīng)電流的大小.解析解析回路中感應(yīng)電流大小為I 4.0 A.答案答案見(jiàn)解析答案解析(3)維持ac棒做勻速運(yùn)動(dòng)的水平外力的大小和方向.解析解析ac棒受到的安培力大小為F安BIL0.404.00.50 N0.80 N,由右手定則知,ac棒中感應(yīng)電流由c流向a.由左手定則知,安培力方向水平向左.由于導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng),水平方向受力平衡,則F外F安0.80 N,方向水平向右.答案答案見(jiàn)解析答案解析例例4如圖8甲所示的螺線管,匝數(shù)n1 500匝,橫截面積S20 cm2,方向向右穿過(guò)螺線管的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度按圖乙所示規(guī)律變化.(1)2 s內(nèi)穿過(guò)線圈的磁通量的

9、變化量是多少?圖8解析解析磁通量的變化量是由磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化引起的,則1B1S,2B2S,21,所以BS(62)20104 Wb8103 Wb答案答案8103 Wb答案解析(2)磁通量的變化率多大?解析解析磁通量的變化率為 4103 Wb/s答案答案4103 Wb/s答案解析(3)線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為多少?解析解析根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小En 1 5004103 V6 V.答案答案6 V答案解析達(dá)標(biāo)檢測(cè)解析解析由題意可知,線圈中磁場(chǎng)的面積為a2,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為E ,故只有選項(xiàng)D正確.1.(對(duì)法拉第電磁感應(yīng)定律的理解對(duì)法拉第電磁感應(yīng)定

10、律的理解)如圖9所示,半徑為R的n匝線圈套在邊長(zhǎng)為a的正方形abcd之外,勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過(guò)該正方形,當(dāng)磁場(chǎng)以 的變化率變化時(shí),線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為答案1234圖9解析2.(公式公式En 的的應(yīng)用應(yīng)用)(多選)如圖10甲所示,線圈的匝數(shù)n100匝,橫截面積S50 cm2,線圈總電阻r10 ,沿軸向有勻強(qiáng)磁場(chǎng),設(shè)圖示磁場(chǎng)方向?yàn)檎?,磁?chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間按如圖乙所示規(guī)律變化,則在開(kāi)始的0.1 s內(nèi) A.磁通量的變化量為0.25 WbB.磁通量的變化率為2.5102 Wb/sC.a、b間電壓為0D.在a、b間接一個(gè)理想電流表時(shí), 電流表的示數(shù)為0.25 A答案圖101234解析解析解析通過(guò)線圈

11、的磁通量與線圈的匝數(shù)無(wú)關(guān),由于0時(shí)刻和0.1 s時(shí)刻的磁場(chǎng)方向相反,則磁通量穿入的方向不同,則(0.10.4)50 104 Wb2.5103 Wb,A項(xiàng)錯(cuò)誤;1234磁通量的變化率 2.5102 Wb/s,B項(xiàng)正確;根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知,當(dāng)a、b間斷開(kāi)時(shí),其間電壓等于線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為En 2.5 V且恒定,C項(xiàng)錯(cuò)誤;在a、b間接一個(gè)理想電流表時(shí)相當(dāng)于a、b間接通而形成回路,回路總電阻即為線圈的總電阻,故感應(yīng)電流大小I 0.25 A,D項(xiàng)正確.3.(公式公式EBLv的應(yīng)用的應(yīng)用)如圖11所示,空間有一勻強(qiáng)磁場(chǎng),一直金屬棒與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直,當(dāng)它以速度v沿與棒和磁感應(yīng)

12、強(qiáng)度都垂直的方向運(yùn)動(dòng)時(shí),棒兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為E,將此棒彎成兩段長(zhǎng)度相等且相互垂直的折線,置于與磁感應(yīng)強(qiáng)度相互垂直的平面內(nèi),當(dāng)它沿兩段折線夾角平分線的方向以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí),棒兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為E.則 等于 答案圖11解析1234解析解析設(shè)折彎前金屬棒切割磁感線的長(zhǎng)度為L(zhǎng),EBLv;12344.(公式公式En 的的應(yīng)用應(yīng)用)有一匝數(shù)為100匝的閉合線圈,單匝線圈的面積為100 cm2.線圈的總電阻為0.1 ,線圈中磁場(chǎng)均勻變化,其變化規(guī)律為B0.20.1t (T),且磁場(chǎng)方向垂直于線圈平面向里,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大?感應(yīng)電流多大?答案答案0.1 V1 A答案解析1234解析解析由B0.20.1t (T)知,線圈磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率 0.1 T/s由法拉第電磁感應(yīng)定律得

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