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(共36張PPT)
問題：穿過閉合導體回路的磁通量發生變化，閉合導體回路中就有感應電流。感應電流的大小跟哪些因素有關？
新課導入
第2節 法拉第電磁感應定律
結論：感應電流大小與磁通量變化的快慢有關。
學習任務一 法拉第電磁感應定律
學習任務一
[科學探究]
玻璃管
實驗裝置：
強磁鐵
線圈
電流計
主要實驗步驟：
1、感應電流大小與相同時間內磁感應強度變化大小的關系
2、感應電流大小與磁鐵運動速度的關系
3、感應電流大小與線圈匝數的關系
探究：穿過線圈的磁通量變化快慢與感應電流大小的關系
實驗過程：
磁鐵個數 指針指示值
1個

1、感應電流大小與相同時間內磁感應強度變化大小的關系
15
31？
感應電流大小與磁鐵個數成正比
？
2個
線圈匝數：200
下落高度：30厘米
探究：穿過線圈的磁通量變化快慢與感應電流大小的關系
探究：穿過線圈的磁通量變化快慢與感應電流大小的關系
下落高度 指針指示值
10厘米

2.感應電流大小與磁鐵運動速度的關系：
18
36 ？
感應電流大小與磁鐵運動速度成正比
？
40厘米
線圈匝數：200
磁鐵個數：2個
探究：穿過線圈的磁通量變化快慢與感應電流大小的關系
線圈匝數 指針指示值
100

3、感應電流大小與線圈匝數的關系：
15
31 ？
感應電流大小與線圈匝數成正比
？
200
磁鐵個數：2個
下落高度：30厘米
德國物理學家紐曼、韋伯在對理論和實驗資料進行嚴格分析后，于1845年和1846年先后指出電磁感應的規律。
Φ變化的快慢不同
Φ都發生了變化
都產生了E(I)
產生的E(I)大小不等
磁通量變化越快，感應電動勢越大。
磁通量的變化快慢
越大
從條件上看
從結果上看
相同
不同
1.內容：閉合電路中感應電動勢的大小跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比。
（一匝線圈）
（n匝線圈）
串聯
當電動勢單位為v,磁通量單位為Wb，時間單位為s時，K的取值為1。
二.法拉第電磁感應定律
①磁通量的變化是由磁場變化引起時，ΔΦ＝ΔB·S，則
②磁通量的變化是由面積變化引起時，ΔΦ＝B·ΔS，則
③如果磁通量的變化是由面積和磁場變化共同引起時，則根據定義求，ΔΦ＝Φ末－Φ初，有
3.應用法拉第電磁感應定律的三種情況
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,磁通量的變化一定快嗎
[物理觀念] 辨析磁通量、磁通量的變化量和磁通量的變化率
1、磁通量：
2、磁通量的變化量：
3、磁通量的變化率：
類似于：
學習任務一 法拉第電磁感應定律
學習任務一
變式1 [2023·衢州一中期末] 如圖所示,一正方形線圈的匝數為n,邊長為a,線圈平面與勻強磁場方向垂直,且一半處在磁場中,在Δt時間內,磁感應強度的方向不變,大小由B均勻地增大到2B,下列說法正確的是 (　 )
A.在Δt時間內穿過線圈的磁通量的變化量為Ba2
B.在Δt時間內穿過線圈的磁通量的變化量為nBa2
C.線圈中產生的感應電動勢為
D.線圈中產生的感應電動勢為
學習任務一
D
學習任務一
[解析]初態時,穿過線圈的磁通量Φ1==,末態時,穿過線圈的磁通量Φ2==Ba2,在Δt時間內穿過線圈的磁通量的變化量為ΔΦ=Φ2-Φ1=,故A、B錯誤;
由法拉第電磁感應定律得線圈中產生的感應電動勢為E=n=,故D正確,C錯誤.
法拉第電磁感應定律的理解
(1)感應電動勢E的大小取決于穿過電路的磁通量的變化率,即,而與Φ的大小、ΔΦ的大小沒有必然的關系,與電路的電阻R無關.
(2)某時刻磁通量的變化率是Φ-t圖像上過該時刻對應的點的切線的斜率,磁感應強度的變化率是B-t圖像上過該時刻對應的點的切線的斜率.
(3)公式E=n中,E是Δt這段時間內的平均感應電動勢;當Δt→0時,E可視為瞬時感應電動勢.
(4)利用公式E=nS求感應電動勢時,S為線圈在磁場范圍內的有效面積.
學習任務一
[科學推理]如圖所示,閉合回路的一部分導體ab處于勻強磁場中,
磁感應強度為B,ab的長度為l,ab以速度v勻速切割磁感線,如何根
據法拉第電磁感應定律研究回路中產生的感應電動勢
學習任務二 導體切割磁感線時的感應電動勢
學習任務二
[答案]設在Δt時間內導體由原來的位置運動到a1b1處,這時回路面積的變化量為ΔS=lvΔt,穿過閉合回路的磁通量的變化量為ΔΦ=BΔS=BlvΔt,根據法拉第電磁感應定律得E==Blv.
導線斜切磁感線情況
如果導線的運動方向與導線本身是垂直的，但與磁感線方向有一個夾角θ時，可以將速度 v 進行分解。
（有效切割速度）
（只切不割，不產生E感 ）
學習任務二 導體切割磁感線時的感應電動勢
學習任務二
[科學推理]
切割的有效長度問題
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
×
v
投影
投影
（式中的L指的是有效長度）
當導線和磁場方向垂直時，導線的有效長度等于導線端點之間的連線在垂直于速度方向上的投影。
學習任務二 導體切割磁感線時的感應電動勢
學習任務二
[科學推理]
①導體棒以v1向右運動，洛倫茲力F1什么方向？
②正電荷向什么方向運動？
③以v2向上運動，受不受洛倫茲力F2？
F1=qv1B，向上
思考：
設正電荷為自由電荷
正電荷除了向右運動，還要向上運動向上
受洛倫茲力 F2=qv2B，向左
× × × × B
× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×
v1
F1=qv1B
v2
F2=qv2B
－－
＋＋
電磁感應現象中的洛倫茲力
思考與討論
④F1、F2各做什么功？
F1做正功、F2做負功
洛倫茲力永遠不做功
× × × × B
× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×
v1
F1=qv1B
v2
F2=qv2B
－－
＋＋
F洛
v
做功代數和為0.
思考與討論
－
＋
F洛
＋
＋
－
－
F洛
F電
＋
①合運動是斜向上的。（D到C）
②當F洛=F電時，不再移動。
③C端電勢高，相當于電源正極。
①導體做切割磁感線運動而產生的電動勢叫動生電動勢。
②非靜電力是洛倫茲力提供
③導體棒就相當于電源
④導體棒還會受到安培力的作用
F安
如圖所示，長為l的導體棒在磁場中繞A點在紙面內以角速度ω勻速轉動，磁場的磁感應強度為B，則AC在切割磁感線時產生的感應電動勢是多大？
導線轉動切割磁感線
學習任務二 導體切割磁感線時的感應電動勢
學習任務二
[科學推理]
方法1：設經過時間Δt，導體棒掃過的面積為ΔS，
轉過的角度為Δθ，則Δθ＝ω·Δt
轉過的弧長為Δθ·l＝ωlΔt
導線轉動切割磁感線
學習任務二 導體切割磁感線時的感應電動勢
學習任務二
[科學推理]
導線轉動切割磁感線
ω
A
O
A'
方法2：長為L的導體棒OA以端點為軸，在勻強磁場中垂直于磁感線方向勻速轉動時，可以用平均速度來計算。
對桿：平均速度
故：
學習任務二 導體切割磁感線時的感應電動勢
學習任務二
[科學推理]
（1）線圈處于如圖所示位置
（2）當線圈轉過θ 時，電動勢
拓展2.：線圈繞垂直于磁場的軸轉動，線圈匝數n，求E。
線圈繞垂直于磁場的軸轉動，線圈匝數n，求E。
（3）線圈以圖示情形運動時
B
L
ω
O'
O
l1
l2
E1
E2
線圈以此位置為初始位置，經過時間t,轉過角度ωt時：
1、適用于線圈繞垂直于磁場的軸的轉動，與軸的位置無關。
2、與線圈平面形狀無關
3、線圈從平行于磁場的位置開始計時
3.感應電荷量：
磁鐵快插慢插，產生的感應電荷量相同，與時間無關
變式2 如圖所示,MN、PQ為兩條水平放置的平行金屬導軌,左端接有定值電阻R,金屬棒ab斜放在兩導軌上,與導軌接觸良好,磁感應強度為B的勻強磁場垂直于導軌平面.設金屬棒與兩導軌接觸點之間的距離為L,金屬棒與導軌間夾角為60°,不計導軌和金屬棒的電阻.若金屬棒以速度v水平向右勻速運動,則金屬棒中的電流為( 　)　　　　　　　　　　　　　　　
A. B.
C. D.
學習任務二
B
[解析]本題中B與L、B與v是相互垂直的,但L與v不垂直,所以L垂直于v的長度Lsin θ才是有效切割長度,E=BLvsin 60°=BLv,由閉合電路歐姆定律得I=,故B正確.
學習任務二
導體切割磁感線產生感應電動勢的公式的選用技巧
學習任務二
切割方式 電動勢表達式 說明
垂直切割 E=Blv ①導體與磁場方向垂直
②磁場為勻強磁場
傾斜切割 E=Blvsin θ,其中θ為v與B的夾角 旋轉切割 ①以中點為軸時,E=0 ②以端點為軸時,E=Bωl2 ③以任意點為軸時,E=Bω(-)(l1>l2) 課堂小結
法拉第電磁感應定律
電磁感應定律
導體切割磁感線時的感應電動勢
內容：閉合電路中感應電動勢的大小,跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比.
導線與磁感線方向夾角θ時，
感應電動勢 E ＝ Blvsin θ
導線垂直于磁場方向運動，B、l、v兩兩垂直時，感應電動勢 E ＝ Blv
公式 E ＝ n （n為線圈的匝數）
課后習題
1.有一個1000匝的線圈，在0.4s內通過它的磁通量從0.02Wb增加到0.09Wb，求線圈中的感應電動勢。如果線圈的電阻是10Ω，把一個電阻為990Ω的電熱器連接在它的兩端，通過電熱器的電流是多大？
課后習題
2.當航天飛機在環繞地球的軌道上飛行時，從中釋放一顆衛星，衛星與航天飛機速度相同，兩者用導電纜繩相連。這種衛星稱為繩系衛星，利用它可以進行多種科學實驗。現有一繩系衛星在地球赤道上空沿東西方向運行。衛星位于航天飛機的正上方，它與航天飛機之間的距離是20.5km，衛星所在位置的地磁場B＝4.6×10-5T，沿水平方向由南向北。如果航天飛機和衛星的運行速度都是7.6km/s，求纜繩中的感應電動勢。
課后習題
3.動圈式揚聲器的結構如圖2.2-5所示。線圈圓筒安放在永磁體磁極間的空隙中，能夠在空隙中左右運動。音頻電流通進線圈，安培力使線圈左右運動。紙盆與線圈連接，隨著線圈振動而發聲。這樣的揚聲器能不能當作話筒使用？也就是說，如果我們對著紙盆說話，揚聲器能不能把聲音變成相應的電流？為什么？
課后習題
4.如圖2.2-6，矩形線圈在勻強磁場中繞OO′軸勻速轉動時，線圈中的感應電動勢是否變化？為什么？設線圈的兩個邊長分別是l1和l2，轉動時角速度是ω，磁場的磁感應強度為B。試證明：在圖示位置時，線圈中的感應電動勢為E＝BSω，式中1＝l1l2，為線圈面積。
課后習題
5.圖2.2-7是電磁流量計的示意圖。圓管由非磁性材料制成，空間有勻強磁場。當管中的導電液體流過磁場區域時，測出管壁上M、N兩點間的電勢差U，就可以知道管中液體的流量Q——單位時間內流過管道橫截面的液體體積。已知管的直徑為d，磁感應強度為B，試推出Q與U關系的表達式。假定管中各處液體的流速相同。電磁流量計的管道內沒有任何阻礙液體流動的結構，所以常用來測量高黏度及強腐蝕性流體的流量。它的優點是測量范圍寬、反應快、易與其他自動控制裝置配套。
課后習題
6.一長為l的導體棒在磁感應強度為B的勻強磁場中繞其一端以角速度ω在垂直于磁場的平面內勻速轉動（圖2.2-8），求ab兩端產生的感應電動勢。

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