2019-2020学年高中物理 第2章 电磁感应与电磁场 第2节 电磁感应定律的建立课件 粤教版选修

第二节电磁感应定律的建立1．知道什么是感应电动势，了解产生感应电动势的条件．2．理解磁通量的变化量及变化率的意义及区别．3．了解法拉第电磁感应定律的内容及表达式，会用来分析一些实际问题．一、实验探究感应电动势大小与磁通量变化的关系1．磁通量的变化量：表示____________的多少，即ΔΦ＝Φ2－Φ1，末状态的磁通量与初状态的磁通量的差，可以是________，也可以是负的．2．磁通量的变化率：表示磁通量变化的________．课前·自主学习磁通量变化正的快慢二、法拉第电磁感应定律1．实验的结果表明：在电磁感应现象中，电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的__________________成正比．2．感应电动势的大小与磁通量的变化________有关，与磁通量变化的多少无关．磁通量的变化率快慢1．产生感应电动势与产生感应电流的条件的区别导体在磁场里做切割磁感线的运动时，导体内就产生感应电动势；穿过线圈的磁通量发生变化时，线圈里就产生感应电动势．如果导体是闭合电路的一部分，或者线圈是闭合的，就产生感应电流．从本质上讲，上述两种说法是一致的，但产生感应电动势与产生感应电流的条件是不同的，不论电路是否闭合都有可能产生感应电动势，而电路只有闭合时，才有可能产生感应电流．电磁感应的本质是感应电动势的产生．课堂·互动探究2．怎样判断感应电流的方向我们初中学过右手定则判断导体切割磁感线时感应电流方向的判断方法．那么如何判断其他情况下感应电流的方向呢？其实，有一个判断感应电流方向的方法叫楞次定律．它适用于各种情况下感应电流方向的判断，包括导体切割磁感线的情况．有兴趣的同学可参阅物理选修3－2.3．穿过闭合回路的磁通量很大，是否一定发生电磁感应现象产生电磁感应现象的条件，归根结底，是穿过闭合电路的磁通量发生变化．关键在“变化”两字上，这是指穿过闭合电路的磁通量从无变有、从有变无、从小变大、从大变小等等．例如闭合线圈从与磁感线平行的位置转到与磁感线垂直的位置、磁铁与闭合电路间的相对运动、产生磁通量的电路中的电源开关的接通与断开、调节电流大小的滑动变阻器滑片的滑动等．4．磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ、磁通量的变化率ΔΦΔt之间有何区别呢？磁通量Φ或磁通量的变化量ΔΦ大，感应电动势一定大吗(1)Φ是状态量，是闭合回路在某时刻(某位置)穿过回路的磁感线的条数，当磁场与回路平面垂直时，Φ＝BS.(2)ΔΦ是过程量，是表示回路从某一时刻变化到另一时刻的磁通量的增减，即ΔΦ＝Φ2－Φ1.常见磁通量变化方式有：B不变，S变；S不变，B变；B和S都变；回路在磁场中相对位置改变(如转动等)．总之，只要影响磁通量的因素发生变化，磁通量就会变化．(3)ΔΦΔt表示磁通量的变化快慢，即单位时间内磁通量的变化量，又称为磁通量的变化率．(4)Φ、ΔΦ、ΔΦΔt的大小没有直接关系，这一点可与运动学中v、Δv、ΔvΔt三者类比．值得指出的是：Φ很大，ΔΦΔt可能很小；Φ很小，ΔΦΔt可能很大；Φ＝0，ΔΦΔt可能不为零(如线圈平面转到与磁感线平行时)．当Φ按正弦规律变化时，Φ最大时，ΔΦΔt＝0，反之，当Φ为零时，ΔΦΔt最大．(5)Φ或ΔΦ大，感应电动势E不一定大，感应电动势与ΔΦΔt有关，ΔΦΔt大，E就大．对法拉第电磁感应定律的理解关于电路中感应电动势的大小，下列说法正确的是()A．穿过电路的磁通量越大，感应电动势就越大B．电路中磁通量的改变量越大，感应电动势就越大C．电路中磁通量改变越快，感应电动势就越大D．若电路中某时刻磁通量为零，则该时刻感应电流一定为零例1解析据法拉第电磁感应定律，感应电动势正比于磁通量变化率，C项中磁通量变化越快，则磁通量的变化率越大，故C选项正确，A、B选项错误．某时刻的磁通量为零，但该时刻磁通量的变化率不一定为零，所以感应电流也就不一定为零，D选项错误，故选C.答案C如图2－2－1甲所示，某线圈一共50匝，若穿过线圈的磁通量随时间的变化如图乙所示，则a、b两点间的电压是多少？例2感应电动势的计算图2－2－1解析求a、b两点的电压就是求线圈中的感应电动势，由图乙得ΔΦΔt＝0.5－0.10.4V＝1V，故E＝nΔΦΔt＝50V，所以a、b两点间电压等于50V.答案50V如图2－2－2所示，在边长为2l的正方形区域内存在着磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，有一边长为l的正方形导线框沿垂直磁场方向以速度v匀速通过磁场区域，从ab边刚进入磁场时开始计时(t＝0)．(1)试指出哪些时间段线框中有感应电流产生．(2)画出磁通量随时间变化的图象．例3磁通量变化情况分析图2－2－2解析(1)线框进入磁场的过程，即0～lv时间内有感应电流产生；线框离开磁场过程，即2lv～3lv时间内有感应电流产生．(2)如下图所示，图中磁通量最大值为Φm＝BS＝Bl2.答案见解析关于法拉第的故事阅读有关法拉第的事迹，思考回答下列问题．在近代物理学史上，要列出作出重大贡献的物理学家的名字来，真是数不胜数了，但像法拉第这样在电磁学领域作出如此重大贡献的科学家却并不多．可你知道吗，这样一位电学大师竟然只上了两年的小学就退出了学校的门槛．课外·阅读延伸法拉第，1791年9月2日出生于英国伦敦附近的一个贫穷铁匠家里，小法拉第的诞生给他当铁匠的父亲带来的欢乐远不如他所带来的忧虑多．他的诞生意味着又多了一张吃饭的嘴巴，本来已为全家温饱操够了心的父亲脸上愁云更浓了．小法拉第5岁那年，父亲送他去附近的学校上学．学校老师对穷得叮当响的小法拉第只有白眼相加，加之小法拉第小时候讲话有点结巴，更常遭到老师的鞭打．在小学二年级时，小法拉第实在忍无可忍，一气之下离开了学校，从此再也没有走进校门．回家后，小法拉第就开始帮助父亲干些杂活，帮母亲照看小妹妹，他几乎没有从学校学到什么知识，用他自己的话讲，他在学校只学到一点点“读、写、算的启蒙教育”．之后，他们家搬到伦敦去住．可家庭的变迁并没有给全家带来好运，全家仍过着缺吃少穿的日子．每周，母亲只分给法拉第一条面包．为了避免挨饿，法拉第把一条面包分成14小块，每天吃两小块，过着不饥不饱的生活.12岁那年，父亲把他送到一家订书铺去当学徒，从此法拉第开始在书的海洋中寻求知识了．他利用一切空余时间如饥如渴地读书，凡是能拿到手的书，他都认真阅读，尤其酷爱科学书籍．七年的学徒工，使他比别人七年在学校所学到的知识还要多．1．你认为法拉第能在贫困的家境中脱颖而出，靠的是什么品质？2．成功一定要有优越的条件吗？谈谈你的看法．