1、人教版高中物理选修二人教版高中物理选修二.法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律人教版高中物理选修二人教版高中物理选修二人教版高中物理选修二人教版高中物理选修二目录新知导入第 一 部 分新知探究第 二 部 分新知应用第 三 部 分课堂小结第 四 部 分新知巩固第 五 部 分问题问题1：产生感应电流的条件是什么？：产生感应电流的条件是什么？（1）闭合电路）闭合电路问题问题2：楞次定律的内容是什么：楞次定律的内容是什么?感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流磁通量的变化。感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流磁通量的变化。即：即：增反减同、来拒去留、增缩减扩。增反减同、来拒去留、增缩减扩。（2）磁通量变化）
2、磁通量变化新知导入新知导入磁通量发生改变磁通量发生改变感应电流感应电流大小：大小：怎么计算？怎么计算？怎么判断怎么判断?方向：方向：闭闭 合合 电电 路路新知导入新知导入问题：试从本质上比较甲、乙两电路的异同问题：试从本质上比较甲、乙两电路的异同 既然闭合电路中有感应电流，这个电路中就一定有电动势。既然闭合电路中有感应电流，这个电路中就一定有电动势。甲甲NSG乙乙产生电动势的那部分导体相当于电源产生电动势的那部分导体相当于电源新知导入新知导入1.1.感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。产生感感应电动势：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就相当
3、于电源。应电动势的那部分导体就相当于电源。2 2感应电动势与感应电流的关系：感应电动势与感应电流的关系：有感应电流有感应电流一定一定存在感应电动势；存在感应电动势；IV有感应电动势有感应电动势不一定不一定存在感应电流。存在感应电流。（要看电路是否闭合）（要看电路是否闭合）新知探究新知探究3.3.感应电动势的大小跟哪些因素有关？感应电动势的大小跟哪些因素有关？（1）部分导体切割磁感线）部分导体切割磁感线穿过线圈的穿过线圈的磁通量变化磁通量变化越快越快感应电流感应电流越大越大新知探究新知探究（2）条形磁铁穿插螺线管）条形磁铁穿插螺线管穿过线圈的穿过线圈的磁通量变化磁通量变化越快越快感应电流感应电流
4、越大越大新知探究新知探究（3）通电螺线管穿插螺线管）通电螺线管穿插螺线管穿过线圈的穿过线圈的磁通量变化磁通量变化越快越快感应电流感应电流越大越大新知探究新知探究变化的快慢不同变化的快慢不同 都发生了变化都发生了变化都产生了都产生了E(I)产生的产生的E(I)大小不等大小不等磁通量变化越快，感应电动势越大。磁通量变化越快，感应电动势越大。磁通量的变化快慢磁通量的变化快慢t越大越大?从条件上看从条件上看从结果上看从结果上看相同相同不同不同磁通量的变化率磁通量的变化率新知探究新知探究玻璃管玻璃管实验装置：实验装置：强磁铁强磁铁线圈线圈电流计电流计主要实验步骤：主要实验步骤：1 1、感应电流大小与相同
5、时间内、感应电流大小与相同时间内磁感应强度磁感应强度变化大小变化大小的关系的关系2 2、感应电流大小与、感应电流大小与磁铁运动速度磁铁运动速度的关系的关系3 3、感应电流大小与、感应电流大小与线圈匝数线圈匝数的关系的关系探究：穿过探究：穿过线圈的磁通量线圈的磁通量变化快慢变化快慢与与感应电流大小感应电流大小的关系的关系新知探究新知探究实验过程：实验过程：磁铁个数磁铁个数指针指示值指针指示值1 1个个 1 1、感应电流大小与相同时间内、感应电流大小与相同时间内磁感磁感应强度变化大小应强度变化大小的关系的关系15153131？感应电流大小与磁铁个数成正比感应电流大小与磁铁个数成正比？2 2个个线圈
6、匝数：线圈匝数：200200下落高度：下落高度：3030厘米厘米探究：穿过探究：穿过线圈的磁通量线圈的磁通量变化快慢变化快慢与与感应电流大小感应电流大小的关系的关系新知探究新知探究探究：穿过探究：穿过线圈的磁通量线圈的磁通量变化快慢变化快慢与与感应电流大小感应电流大小的关系的关系下落高度下落高度指针指示值指针指示值1010厘米厘米 2 2、感应电流大小与、感应电流大小与磁铁运动速度磁铁运动速度的关系：的关系：18183636？感应电流大小与磁铁运动速感应电流大小与磁铁运动速度成正比度成正比？4040厘米厘米线圈匝数：线圈匝数：200200磁铁个数：磁铁个数：2 2个个新知探究新知探究探究：穿过
7、探究：穿过线圈的磁通量线圈的磁通量变化快慢变化快慢与与感应电流大小感应电流大小的关系的关系线圈匝数线圈匝数指针指示值指针指示值100100 3 3、感应电流大小与、感应电流大小与线圈匝数线圈匝数的关系：的关系：15153131？感应电流大小与线圈匝数成感应电流大小与线圈匝数成正比正比？200200磁铁个数：磁铁个数：2 2个个下落高度：下落高度：3030厘米厘米德国物理学家纽曼、韦伯在对德国物理学家纽曼、韦伯在对理论理论和和实验实验资料进行严格分析资料进行严格分析后，于后，于18451845年和年和18461846年年先后指出先后指出电磁感应的规律。电磁感应的规律。新知探究新知探究1.1.内容
8、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。变化率成正比。tEtnE注意：注意：公式中公式中取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向另行判断。物理量都取国际单位。另行判断。物理量都取国际单位。2.2.公式公式:n为线圈的匝数为线圈的匝数表示磁通量变化的快慢表示磁通量变化的快慢新知探究新知探究判断正误：判断正误：(1)产生感应电动势，不一定产生感应电流。产生感应电动势，不一定产生感应电流。()(2)感应电动势的大小与磁通量大小有关。感应电动势的大小与磁通量大小有关。()(3)磁通量变化越大，感
9、应电动势也越大。磁通量变化越大，感应电动势也越大。()(4)感应电动势感应电动势E和磁通量和磁通量均与线圈匝数有关。均与线圈匝数有关。()新知应用新知应用新知探究新知探究 物理意义与电磁感应关系磁通量磁通量变化磁通量变化率/t3、理解:、/t的意义某一时刻穿过回路的磁感线的条数无直接关系一段时间内穿过回路的磁通量的变化了多少产生感应电动势的条件穿过回路的磁通量变化的快慢 决定感应电动势的大小新知探究新知探究例题1(多选)在电磁感应现象中，下列说法正确的是()A感应电流的磁场总是阻碍原来磁场的变化B感应电流的磁场方向总是与引起它的磁场方向相反C穿过闭合电路的磁通量越大，电路中的感应电流也越大D穿
10、过电路的磁通量变化越快，电路中的感应电动势也越大【解析】根据楞次定律可知：感应电流的磁场总是阻碍原来磁场的变化，故A正确。由楞次定律可知：原磁通量减小时，感应电流的磁场方向与引起它的磁场方向相同，故B错误。穿过闭合电路的磁通量越大，但磁通量变化率不一定越大，所以根据法拉第电磁感应定律知感应电动势不一定越大，感应电流也就不一定越大，故C错误。穿过电路的磁通量变化越快，磁通量变化率越大，根据法拉第电磁感应定律知感应电动势也越大，故D正确。AD新知应用新知应用B不变不变,S发生变化发生变化,SS2-S1：S不变不变,B发生变化发生变化,BB2-B1：4.4.应用应用:用公式用公式 求求E的几种常见情
11、况：的几种常见情况：tnEtSBntBSBSnE12tBSntSBSBnE12如果如果B、S都变化呢？都变化呢？tSBSBntnE112212新知应用新知应用例题2(多选)(2021宁波高二检测)单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间t变化的图像如图所示，图线为正弦曲线的一部分，则()A.在t0时刻，线圈中磁通量最大，感应电动势也最大B在t1102 s时刻，感应电动势最大C在t2102 s时刻，感应电动势为零D在02102 s时间内，线圈中感应电动势的平均值为零BC新知应用新知应用tE感应电动势：感应电动势：=BSS=lvt=BlvtE=BLvB是匀强磁场是匀
12、强磁场B、L、v相互垂直相互垂直成立条件：成立条件：那要是那要是B、L、v不垂直怎么计算呢？不垂直怎么计算呢？课堂小结课堂小结vBv2v11.导体斜切磁感线导体斜切磁感线把速度把速度v分解为两个分量：分解为两个分量：垂直于磁感线的分量：垂直于磁感线的分量：v1=vsin 平行于平行于磁感线的分量：磁感线的分量：v2=vcos 只有垂直于磁感线的分量切割磁感线，于是产生感应电动势：只有垂直于磁感线的分量切割磁感线，于是产生感应电动势：E=BLv1=Blvsin=0时时平行：平行：E0=90时时垂直：垂直：E=BLv（无切割）（无切割）课堂小结课堂小结BLvE匀强磁场匀强磁场v 、B B、L L两
13、两垂直两两垂直sinBLvE LBLv、夹角为与 Bv三、导体切割磁感线时的感应电动势三、导体切割磁感线时的感应电动势新知探究新知探究速度速度v为平均值为平均值(瞬时值瞬时值)：E就为平均值就为平均值(瞬时值瞬时值)2.l为切割磁感线的有效长度为切割磁感线的有效长度E=Blvsinvvsinvcos l感应电动势：感应电动势：E=Bvlsinl：导线垂直于运动方向上的导线垂直于运动方向上的投影。投影。vL vL新知探究新知探究 OAL.如图所示，导体棒长为如图所示，导体棒长为L，磁感应强度为，磁感应强度为B,垂直于纸面向里。垂直于纸面向里。以以O为圆心转动，角速度为圆心转动，角速度，求，求E。
14、v由于由于棒上各点的速度棒上各点的速度随着距离随着距离O点的距离均匀变化点的距离均匀变化，所以所以可以用可以用O、A两点的平均速度代替棒运动的速度求两点的平均速度代替棒运动的速度求解。解。222BLvBLvBLUEAO右手定则：右手定则：AO 新知探究新知探究新知探究新知探究（1 1）线圈处于如图所示位置）线圈处于如图所示位置nBSLnBLvnBLE122（2）当线圈转过当线圈转过 时，电动势时，电动势12vnBLE tnBSEcoscoscos11Lvvt4.线圈绕垂直于磁场的轴转动，线圈匝数线圈绕垂直于磁场的轴转动，线圈匝数n，求，求E。新知探究新知探究4.线圈绕垂直于磁场的轴转动，线圈匝
15、数线圈绕垂直于磁场的轴转动，线圈匝数n，求，求E。（3 3）线圈以图示情形运动时）线圈以图示情形运动时BLOOl1l2E1E211lnBLE22lnBLEnBSllnBLEEE2121线圈以此位置为初始位置，经过时间线圈以此位置为初始位置，经过时间t,转过角度转过角度t时时：tnBSEcos1 1、适用于线圈绕垂直于磁场的轴的转动，与轴的位置无关。、适用于线圈绕垂直于磁场的轴的转动，与轴的位置无关。2 2、与线圈平面形状无关、与线圈平面形状无关3 3、线圈从平行于磁场的位置开始计时、线圈从平行于磁场的位置开始计时新知探究新知探究判断正误：判断正误：(1)导线运动的速度导线运动的速度v的方向与磁
16、感应强度的方向与磁感应强度B的方向平行时，感应电动的方向平行时，感应电动势为零。势为零。()(2)导线运动的速度导线运动的速度v的方向与磁感应强度的方向与磁感应强度B的方向垂直时，感应电动势最大。的方向垂直时，感应电动势最大。()(3)一段导线在做切割磁感线的运动时相当于一个电源。一段导线在做切割磁感线的运动时相当于一个电源。()(4)动生电动势中的非静电力与洛伦兹力有关。动生电动势中的非静电力与洛伦兹力有关。()新知应用新知应用EBLv适用范围适用范围 tnE普遍适用普遍适用磁场变化：磁场变化：StBnE面积变化：面积变化：tSBnES S：线圈内部磁场的面积：线圈内部磁场的面积导体切割磁感
17、线运动导体切割磁感线运动回路回路中产生的感应电动势中产生的感应电动势相互垂直相互垂直某某部分导体部分导体电动势电动势研究对象研究对象物理意义物理意义tt：某一段时间，：某一段时间，平均感应电动势平均感应电动势v：瞬时速度，瞬时速度，瞬时感应电动势瞬时感应电动势v=00tnEEBLv0tnE0瞬时瞬时EBLv平均速度平均速度平均平均新知探究新知探究导体棒以导体棒以v1向右运动，洛伦兹力向右运动，洛伦兹力F1什么方向？什么方向？正电荷向什么方向运动？正电荷向什么方向运动？以以v2向上运动，受不受洛伦兹力？向上运动，受不受洛伦兹力？F1=qv1B，向上向上为讨论方便设自由电荷为正电荷为讨论方便设自由
18、电荷为正电荷正电荷除了向右运动，还要向上运动正电荷除了向右运动，还要向上运动受洛伦兹力受洛伦兹力 F2=qv2B，向左，向左 B v1F1=qv1Bv2F2=qv2B 电磁感应现象中的洛伦兹力：电磁感应现象中的洛伦兹力：F1、F2各做什么功各做什么功？F1做正功、做正功、F2做负功，做负功，洛伦兹力永远不做功洛伦兹力永远不做功F洛洛v做功代数和为做功代数和为0.新知探究新知探究 电磁感应现象中的洛伦兹力：电磁感应现象中的洛伦兹力：F F电电自由电荷自由电荷合运动是合运动是斜向上斜向上的。的。当当F F1 1=F F电电时，自由电荷不再做定向移动。时，自由电荷不再做定向移动。CDCD棒相当于电源
19、，棒相当于电源，C C端电势高，相当于电源正极。端电势高，相当于电源正极。由于导体运动而产生的电动势叫由于导体运动而产生的电动势叫动生电动势。动生电动势。非静电力是洛伦兹力。非静电力是洛伦兹力。新知探究新知探究课堂小结课堂小结(多选)(2021广东选择考)如图所示，水平放置足够长的光滑金属导轨abc和de，ab与de平行，bc是以O为圆心的圆弧导轨。圆弧be左侧和扇形Obc内有方向如图的匀强磁场。金属杆OP的O端与e点用导线相接，P端与圆弧bc接触良好。初始时，可滑动的金属杆MN静止在平行导轨上。若杆OP绕O点在匀强磁场区内从b到c匀速转动时，回路中始终有电流，则此过程中，下列说法正确的有()
20、A杆OP产生的感应电动势恒定B杆OP受到的安培力不变C杆MN做匀加速直线运动D杆MN中的电流逐渐减小AD新知巩固新知巩固(2021杭州高二检测)如图所示，匀强磁场中有一等边三角形线框abc，匀质导体棒在线框上向右匀速运动。导体棒在线框接触点之间的感应电动势为E，通过的电流为I。忽略线框的电阻，且导体棒与线框接触良好，则导体棒()A从位置到的过程中，E增大、I增大B经过位置时，E最大、I为0C从位置到的过程中，E减小、I不变D从位置到的过程中，E和I都保持不变C新知巩固新知巩固如图所示，平行于y轴的长为2R的导体棒以速度v向右做匀速运动，经过由两个半径均为R的半圆和中间一部分长为2R、宽为R的矩形组合而成的磁感应强度为B的匀强磁场区域。则能正确表示导体棒中的感应电动势E与导体棒的位置x关系的图像是()A A新知巩固新知巩固如图甲、乙、丙、丁所示的四种情况中，金属导体中产生的感应电动势为如图甲、乙、丙、丁所示的四种情况中，金属导体中产生的感应电动势为Blv的是的是 ()A乙和丁乙和丁B甲、乙、丁甲、乙、丁C甲、乙、丙、丁甲、乙、丙、丁D只有乙只有乙B新知巩固新知巩固人教版高中物理选修二人教版高中物理选修二 课程结束课程结束人教版高中物理选修二
