高中物理 3.2法拉第电磁感应定律课件 新人教版选修1-1

高中物理 3.2法拉第电磁感应定律课件 新人教版选修1-1内容摘要：

1、二、法拉第电磁感应定律 情景导入 课程目标 分别给门的四角钉上大钉子 , 用电线沿着 4 个钉子绕制一个几十匝的大线圈 , 如图所示。 线圈的两端连在一个电流表上。 开门、关门时电流表指针能否发生偏转 ? 试试看 ! 如果电流表指针偏转不明显 , 想一想 , 应该怎样改进 ? 提示 : 能发生偏转。 因为线圈中感应电动势的大小与线圈的匝数成正比 , 与穿 过线圈的磁通量的变化率成正比 , 所以若电流表指针偏转不明显 , 我们可以增加绕在钉子上线圈的匝数或加快开、关门的速度。 1 . 知道什么是感应电动势。 2 . 了解并能区分三个物理量 : 磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率。 3 . 在实验的 2、基础上 ,了解法拉第电磁感应定律的内容及数学表达式 , 学会用该定律分析与解决一些简单问题。 一 二 一、感应电动势 1 . 概念 在 电磁感应 现象中产生的电动势叫感应电动势 , 产生感应电动势的那部分导体相当于 电源。 2 . 大小的决定因素 感应电动势的大小跟磁通量变化的 快慢 有关 , 即跟磁通量的 变化率 有关。 思考 结合感应电流的产生条件想一下 , 感应电动势的产生条件是什么 ? 提示 :只要穿过导体回路的磁通量发生变化 ( 回路可以不闭合 ), 回路中就产生感应电动势。 一 二 二、法拉第电磁感应定律 1 . 磁通量的变化率 ( 1 ) 概念 : 单位时间内穿过回路的磁通量的 3、 变化量 叫作磁通量的变化率 ,用 表示。 ( 2 ) 意义 : 用来描述磁通量变化 快慢 的物理量。 2 . 法拉第电磁感应定律 ( 1 ) 内容 : 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。 ( 2 ) 表达式 : 若为单匝线圈 E= ; 若为 n 匝线圈 , 则 E=。 3 . 电磁感应现象中的能量守恒 在电磁感应现象中如果产生了感应电流 , 那么一定有其他形式的能向电能 转化 , 在转化的过程中遵守 能量守恒 定律。 一 二 思考 穿过某电路的磁通量的变化量越大 , 产生的感应电动势是否一定越大 ? 提示 :不一定。 根据法拉第电磁感应定律可知穿过某电路的磁 4、通量的变化率越大 ,产生的感应电动势越大 ,穿过电路的磁通量变化量大 ,变化率不一定大 ,因此产生的感应电动势不一定大。 探究 一 探究 二 探究一 区分磁通量、磁通量的变化量和磁通 量的变化率 问题导引 磁通量、磁通量的变化量和磁通量 的变化率一样吗 ? 磁通量变化率大时 , 磁通量能否为零 ? 提示 : 不一样 ,这是三个不同的概念 ,我们可以类比速度、速度的变化量、速度的变化率三者之间关系来理解 ;当磁通量的变化率大时 ,磁通量可以为零 ,因为它们在大小上无直接关系。 就与速度的变化率大 ( 即加速度大 ) 时 ,速度可以为零类似。 探究 一 探究 二 名师精讲 1 . 从物理意义上区分磁 5、通量、磁通量的变化量和磁通量的变化率 物理量 单位 物理意义 磁通量 表示某时刻或某位置时穿过某一面积的磁感线条数的多少 磁通量的变化量 表示在某一过程中穿过某一面积磁通量 变化的多少 磁通量的变化率 W b /s 表示穿过某一面积的磁通量变化的快慢 探究 一 探究 二 2 . 类比法区分磁通量、磁通量的变化量和磁通量的变化率 、 、 的大小没有直接关系 , 这一点可与运动学中 v 、 v 、 三者类比。 磁通量 速度 v 磁通量的变化量 速度变化量 v 磁通量的变化率 速度变化率 有无感应电动势决 定于 是否变化 有无加速度决定 于 v 是否变化 感应电动势大小决 定于 的变化快慢 加速度的 6、大小决定 于 v 的变化快慢 探究 一 探究 二 温馨提示 、 、 的大小没有直接关系 ,即 穿过一个平面的磁通量大 ,磁通量的变化量不一定大 ,磁通量的变化率也不一定大 ; 穿过一个平面的磁通量的变化量大 ,磁通量不一定大 ,磁通量的变化率也不一定大 ; 穿过一个平面的磁通量的变化率大 ,磁通量和磁通量的变化量都不一定大。 探究 一 探究 二 【例题 1 】 下列说法正确的是 ( ) A. 磁通量越大 , 磁通量的变化量也越大 B. 磁通量变化越大 , 磁通量的变化率也越大 C. 磁通量变化率越大 , 磁通量变化得越快 D. 磁通量等于零时 , 磁通量的变化率也为零 解析 : 、 、 的大小 7、没有直接关系。 穿过一个平面的磁通量大 ,磁通量的变化量不一定大 ,磁通量的变化率也不一定大 ,所以 A 、 B 均错。 磁通量的变化率 表示穿过某一面积的磁通量变化的快慢 ,磁通量变化率越大 ,磁通量变化得就越快 ,故 C 正确。 、 、 的大小没有直接关系。 磁通量等于零时 ,磁通量可能正在变 ,此时磁通量的变化率可以不为零。 答案 : C 探究 一 探究 二 题后反思 搞清楚磁通量 、磁通量的变化量 、磁通量的变化率 之间的区别 ,知道它们之间的大小无直接关系是处理问题的关键。 探究 一 探究 二 探究二 对法拉第电磁感应定律的理解 问题导引 利用法拉第电磁感应定律求出的感应电动势是平均值还是 8、瞬时值 ? 如何结合 t 图象求解感应电动势 ? 提示 :在高中阶段 ,利用公式 E = 求出的电动势是在 t 时间内的平均感应电动势 ,也是整个闭合电路的总电动势 ,只有当 t 0 时 ,它所表达的才是瞬时感应电动势 ;法拉第电磁感应定律中磁通量的变化率 可以从分析 t 图象上某点切线的斜率求解。 探究 一 探究 二 名师精讲 1 . 感应电动势的大小决定于穿过电路的磁通量的变化率 , 而与 的大小、 的大小没有必然联系。 2 . 磁通量的变化率 是 t 图象上某点切线的斜率。 如图所示 , t= 0 . 1 s 时 , =0 , t = 0 、 0 . 2 s 、 0 . 4 s 、 0 . 9、 6 s 时图线斜率最大 , 即 最大。 探究 一 探究 二 3 . 用 E= 所求出的感应电动势为整个闭合电路的总感应电动势 , 而不是回路中某部分导体的电动势。 式中 n 表示线圈的匝数。 对磁通量的变化率 而言 , 与匝数无关。 由于穿过每一匝线圈的 都相同 , 所以 n 匝线圈串接相当于 n 个电动势为 的电源串联 , 因此线圈的总电动势为 E=。 探究 一 探究 二 【例题 2 】 一个 2 0 0 匝、面积为 20 磁场的方向与线圈平面垂直 , 若磁感应强度在 0 . 05 s 内由 0 . 1 T 增加到 0 . 5 T , 在此过程中穿过线圈的磁通量的变化量是 磁通量的平均变化率是 10、 W b /s ; 线圈中的平均感应电动势的大小是 V。 解析 :磁通量的变化量是由磁场的变化引起的 ,应该用公式 = 2- 1= ( 0 . 5 20 10- 4- 0 . 1 20 10- 4) W b = 8 1 0- 4磁通 量的平均变化率为 =8 1 0- 40 . 05W b /s = 1 . 6 1 0- 2W b /s 平均感应电动势的大小可根据法拉第电磁感应定律得 E= = 2 0 0 1 . 6 1 0- 2V = 3 . 2 V。 答案 : 8 10- 41 . 6 10- 23 . 2 探究 一 探究 二 题后反思 对磁通量的变化量、磁通量的变化率来说 ,穿过一匝线 11、圈和穿过 n 匝线圈是一样的 ,而感应电动势则不一样 ,感应电动势与匝数成正比。 1 2 3 4 5 1 . 下列叙述是影响感应电动势大小的因素的是 ( ) A. 磁通量的大小 B. 磁通量的变化率 C. 电路是否闭合 D. 线圈的匝数多少 解析 :单匝线圈感应电动势的大小与磁通量的变化率有关。 变化越快 ,感应电动势越大 ;多匝线圈可认为是多个感应电动势的叠加 ,故 B 、 D 项正确。 答案 : 1 2 3 4 5 2 . 根据法拉第电磁感应定律的数学表达式 , 电动势的单位 V 可以表示为( ) s B . W b /s C . T m2/s D.W b m2/s 解析 :由 E= = 知 12、 B 、 C 项正确。 答案 : 1 2 3 4 5 3 . 关于电磁感应产生感应电动势大小的正确表述是 ( ) A. 穿过导体框的磁通量为零的 瞬间 , 线框中的感应电动势有可能很大 B. 穿过导体框的磁通量越大 , 线框中的感应电动势一定越大 C. 穿过导体框的磁通量的变化量越大 , 线框中的感应电动势一定越大 D. 穿过导体框的磁通量的变化率越大 , 线框中的感应电动势一定越大 解析 :本题主要考查对磁通量 、磁通量的变化量 、磁通量的变化率 的理解。 感应电动势的大小与磁通量的大小无关 ,而是与磁通量的变化率成正比。 当导体框的磁通量为零的瞬间 ,线框中的感应电动势可能很大。 答案 : 1 13、 2 3 4 5 4 . 穿过一个电阻为 1 的单匝闭合线圈的磁通量始终是每秒钟均匀地减少2 则 ( ) A. 线圈中的感应电动势一定是每秒减小 2 V B. 线圈中的感应电动势一定是 2 V C. 线圈中的感应电流一定是每秒减小 2 A D. 线圈中的感应电流一定是 2 A 解析 :由法拉第电磁感应定律知 E= =21V = 2 V ,选项 A 错误 , B 正确 ;由欧姆定律知 I=21A = 2 A ,选项 C 错误 , D 正确。 答案 : 1 2 3 4 5 5 . 一个正方形的金属框 , 电阻 R= 0 . 2 , 垂直放在匀强磁场中 , 此时穿过线圈的磁通量为 0 . 015 若磁场在 0 . 0 5 s 内消失 , 求线框中的感应电流为多大 ? 解析 :欲求感应电流 ,由 I=知 ,只需求出 E 即可 ,而 E=。 原来穿过线框的磁通量为 1= 0 . 015 经 t= 0 . 05 s 磁通量变为 2= 0 , 磁通量的变化量 = |2- 1|= 0 . 015 根据法拉第电磁感应定律 ,线框中感应电动势的大小为 E= =0 . 0150 . 05V= 0 . 3 V。 感应电流为 I=。