人教版高二物理选修3-2第四章 电磁感应课件(共41张PPT)

思考与讨论
问题1：磁通量大,磁通量变化一定大吗? 问题2：磁通量变化大,磁通量的变化 率一定大吗?
磁通量的变化率和磁通量、磁通量的变 化无直接关系:磁通量大(小,零)，磁通量 的变化率不一定大(小,零);磁通量的变化 大(小)，磁通量的变化率不一定大(小).
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3、理解:Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的意义
磁通量Ф
物理意义
穿过回路的磁感 线的条数多少
与电磁感应关
系
无直接关系
磁 通 量 变 化 穿过回路的磁通
△Ф
量变化了多少
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例3：一个匝数为100、面积为10cm2 的线圈垂直磁场放置, 在0.5s内穿过它 的磁场从1T增加到9T。求线圈中的感
应电动势。 1.6V
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在实验中，将条形磁铁从同一高度插入线 圈中同一位置，快插入和慢插入有什么相 同和不同?
从条件上看
从结果上看
相同 Φ变化相同
都产生了E(I)
不同 Φ变化的快慢不同 产生的E(I)大小不等
磁通量变化越快，感应电动势越大。

变暗到熄灭。
EK
（1）若R1＞R2，即I1＜I2，
所以小灯泡在K断开后先突然变到某一较暗状态,再逐 渐变暗到最后熄灭。
（2）若R1＜R2，即I1＞I2， 小灯泡在K断开后电流从原来的I2突变到I1（方向相反） ，然后再渐渐变小，最后为零，所以灯泡在K断开后先 变得比原来更亮，再逐渐变暗到熄灭。
I1
由于开关断开很快，故穿过线圈的磁通量变化很快， 就产生了较大的感应电动势，使灯泡两端的电压增大 了。
线圈能够体现电的“惯性”，应该怎样理解？ 电的“惯性”大小与什么有关？
当线圈通电瞬间和断电瞬间，自感电动势都要阻碍线圈 中电流的变化，使线圈中的电流不能立即增大到最大值 或不能立即减小为零，
即线圈中的电流不能“突变”。
（1）若R1＞R2，灯泡的亮度怎样变化？ （2）若R1＜R2，灯泡的亮度怎样变化？
解析： 灯泡的亮度由它的实际功率I2R即流过灯泡中的
电流来决定。因而必须从题设条件出发讨论在各种情况
下流过灯泡中的电流。
K断开后，原来电源提供给小灯泡的电 I1 L R1
流立即消失，但L中因自感而产生逐渐
I2
R2
减弱的电流流过小灯泡，使小灯泡逐渐
一、互感现象 我们现在来思考第一个问题：
在法拉第的实验中两个线圈并没有用导线连接，当一个 线圈中的电流变化时，在另一个线圈中为什么会产生感 应电动势呢？
当一个线圈中的电流变化时，它产生的磁场就发生变化 ，变化的磁场在周围空间产生感生电场，在感生电场的 作用下，另一个线圈中的自由电荷定向运动，于是产生 感应电动势。
经过一小段时间后感应电流减弱 ，感应电流磁场对衔铁D的吸引
k
D
力减小，当弹簧E的作用力比磁
C

感谢观看
第四章 电磁感应
4.1 划时代的发现
学习目标：
知识与技能 (1)知道什么是电磁感应现象． (2)能根据实验事实归纳产生感 应电流的条件． (3)会运用产生感应电流的条件 判断具体实例中有无感应电流．
实验操作 N极插入线圈 N极停在线圈中 N极从线圈中抽出 S极插入线圈 S极停在线圈中 S极从线圈中抽出
感应电流产生的条件是：回路要闭合
结论：只要穿过闭合电路的 磁通量产生变化，闭合电路 中就有电流。
穿过回路的磁通量产生变化
磁通量变化包括： ❖B不变，S变化 ❖S不变，B变化 ❖B、S不变，B、S的夹角变 化 ❖B、S都变化
问题：如图所示，在导体切割磁感线的过 程中，导体回路中产生感应电流．但是，闭 合导体回路中的磁感应强度不变化，为什么 也可以产生感应电流？
1．关于电磁感应，下列说法中 正确的是( D )
A．导体相对磁场运动，导体内一定会产生感 应电流
B．导体做切割磁感线的运动，导体内一定会 产生感应电流
C．闭合电路在磁场中做切割磁感线运动时， 电路中一定会产生感应电流
D．穿过闭合电路的磁通量产生变化，电路中 一定会产生感应电流
2．下图哪些回路中会产 生感应电流？( AC )
2、探究导体棒在磁场中是否产生感应电流
实验操作 导体棒静止 导体棒平行磁感线运动
导体无
无
闭合电路包围的面积变化，电路中有
电流产生；包围的面积不变化 时，电
路中无电流产生。
有
实验二：把磁铁插入螺线管或从螺线管 拔出
导体棒的运动情况 状况不同是的现象
实验结论：磁铁插入和拔出的瞬 间，螺线管中的每一线圈都切割 磁感线，有电流产生；磁铁停在 螺线管中时，没切割磁感线，无 电流产生。

答案
5.A 【解题思路】 若圆环中存在题干中要求的感应电流,则根据右手螺旋定则知圆环中感应电流的磁场方向竖 直向下,与原磁场的方向相反,说明磁通量需要增加,只有A正确。
知识点 2 楞次定律的应用
6.(多选)[2018天津三中期中考试]如图所示,闭合导体环水平固定。条形磁铁以初速度v0沿过导体环圆心的竖直线下 落过程中,关于导体环中的感应电流及条形磁铁的加速度,下列说法正确的是 ( ) A.条形磁铁靠近导体环的过程中,加速度开始小于重力加速度,后大于重力加速度 B.导体环中有感应电流,从上向下看,感应电流的方向先顺时针后逆时针 C.导体环中有感应电流,从上向下看,感应电流的方向先逆时针后顺时针 D.条形磁铁靠近导体环的过程中,加速度一直小于重力加速度
答案
6.BD 【解题思路】 从“阻碍磁通量变化”来看,当条形磁铁的中心恰好位于导体环所在的水平面时,磁铁内部向上 的磁感线都穿过了导体环,而磁铁外部向下穿过导体环的磁通量最少,所以此时穿过导体环的磁通量最大,因此全过 程中原磁场方向向上,先增后减,感应电流磁场方向先下后上,从上向下看,感应电流的方向先顺时针后逆时针,B正 确,C错误;条形磁铁以初速度v0沿过导体环圆心的竖直线下落靠近导体环的过程中,导体环中有感应电流,阻碍其相 对运动,条形磁铁的加速度一直小于重力加速度,A错误,D正确。
答案
3.CD 【解题思路】 当引起感应电流的磁通量增大时,感应电流的磁场就和引起感应电流的磁场方向相反,而当 引起感应电流的磁通量减小时,感应电流的磁场就和引起感应电流的磁场方向相同,感应电流的磁场总是阻碍引起感 应电流的磁通量的变化,故AB错,CD对。
知识点 2 楞次定律的应用
4.(多选)[2018上海曹杨第二中学期中考试]如图所示,水平放置的光滑绝缘直杆上套有A、B、C三个金属铝环,B环连 接在图示的电路中。闭合开关S的瞬间 ( ) A.A环向左滑动 B.C环向左滑动 C.A环有向外扩展的趋势 D.C环有向内收缩的趋势

电磁感应单元复习
电磁感应单元复习
一、本章知识网络
二、电磁感应现象
三、楞次定律
1、楞次定律的几种表述
2、利用楞次定律的一般步骤
3、右手定则
4、自感电动势的方向
四、感应电动势的大小
1、法拉第电磁感应定律
2、导体切割磁感线运动时
3、自感电动势的大小
五、电磁感应现象中的力学问题
六、电磁感应现象中的能量转换
反之， Φ =0时, △Φ/△t为最大值。 （4）可以推导出电量的计算式 q IΔt
E R
Δt
n
ΔΦ R
2、导体切割磁感线运动时
E = BLv sinθ．
（1）式中θ为导体运动速度v与磁感应强度B的夹角。此
式只适用于匀强磁场，若是非匀强磁场则要求L很短。
（2）v 恒定时，产生的E恒定；v发生变化时，求出的E 是与v对应的瞬时值；v为某段时间的平均速度时，求出 的E为该段时间内的感应电动势的平均值.
A组能力训练题1 2 3 4 5 6
7 8 9 10 11 12
B组能力训练题1 2 3 4 5 6 7
8 9 10 11 12 13 14
电磁感 应现象
定义
一、本章知识网络
产生感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化
楞次 定律
适用范围：适用于由磁通量变化引起感应电流的各种情况
内容： 感应电流具有这样的方向，感应电流的磁场总要阻 碍引起感应电流的磁通量的变化
六、电磁感应现象中的能量转换
从能量转化的角度来看，电磁感应现象的本质是通过克 服磁场力作功，把机械能或其他形式的能转化为电能的 过程，即电磁感应现象的实质是其它形式的能与电能之 间的转化。
因此，无论用磁体与线圈相对运动或是用导体切割磁感 线，产生感应电流时都会受到磁场的阻碍作用，外力在 克服磁场的这种阻碍作用下做了功，把机械能转化为电 能。

• 注意：产生感应电动势的那部分导体相当于 电源，感应电动势即该电源的电动势。
ΔΦ 3．磁通量Φ，磁通量的变化量ΔΦ与磁通量变化率 的比较。 Δt
物理量 磁通量 Φ 磁通量的 变化量 ΔΦ 单位 物理意义 表示某时刻或某位置 Wb 时穿过某一面积的磁 感线条数的多少 表示在某一过程中穿 Wb 过某一面积磁通量变 化的多少 计算公式 Φ＝ B · S⊥
• (3)式中的l应理解为导体切割磁感线时的有效 长度。 • 如图所示，导体切割磁感线的情况应取与B 和v垂直的等效直线长度，即ab的长度。
• (4)该式适用于导体平动时，即导体上各点的 速度相等时。
(5)当导体绕一端转动时如图所示，由于导体上各点的速 度不同，是线性增加的，所以导体运动的平均速度为 0＋ωl ωl ωl 1 2 ＝ ，由公式E＝Bl v 得，E＝Bl ＝ Bl ω 2 2 2 2 v ＝
重点难点突破
• 一、对法拉第电磁感应定律的理解
• 1．表述
• 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。 ΔΦ
• 2．公式
E＝ k· Δt k为比例常数 ΔΦ 当 E、 ΔΦ、 Δt都取国际单位时， k＝ 1，所以有 E＝ Δt ΔΦ 若线圈有 n匝，则相当于 n个相同的电动势 串联，所以 Δt ΔΦ 整个线圈中的电动势为 E＝ n Δt
• 特别提醒： • 若磁场本身在变化的同时，电路中还有一部 分导体切割磁感线运动，则上述两种情况都 同时存在，应分别分析，总电动势等于感生 电动势和动生电动势的和或差。
关于感应电动势的大小，下列说法正确的是 导学号 12220052 ( )
• A．穿过线圈的磁通量Φ越大，所产生的感应 电动势就越大 • B．穿过线圈的磁通量的变化量ΔΦ越大，所 产生的感应电动势就越大

E=BLVsinθ
a
θ
v b
练习：半径为R的半圆形导线在匀强磁场B 中，以速度V向右匀速运动时，E=？
E=2BRV
×××
×××
× ×Ｏ ×
×××
× R× ×
×××
×× ××
× Ｖ×
×× ×× ××
问题：公式 ① E n 与公式 ②E BLvsin
的区别和联系？t
区别：1、一般来说， ①求出的是平均感应电动势，E和 某段时间或者某个过程对应，而②求出的是瞬时感 应电动势，E和某个时刻或者某个位置对应。
E k （注意单位） t t
若有n匝线圈，则相当于有n个电源串联， 总电动势为：
E n t
注意：公式中Δφ应取绝对值，不涉及正负，感应 电流的方向另行判断。
问题讨论：磁通量大，磁通量变化一定大吗？ 磁通量变化大，磁通量的变化率一定大吗？
磁通量的变化率和磁通量、磁通量的 变化不同。磁通量为零，磁通量的变化率 不一定为零;磁通量的变化大，磁通量的变
观察.讨论.归纳 3、结论：无论用什么方法，只要使闭合电路的磁通
量发生变化，闭合电流中就会有感应电流产生 4、产生感应电流的条件：
（1）电路闭合 （2）磁通量发生变化
建议:让学生利用实验器材探究出如何操作能产生大 一些的感应电流?
4.3 法拉第电磁感应定律
（一）知识与技能 1．知道什么叫感应电动势。 2．知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量，并能区别Φ、ΔΦ、 ΔΦ / Δt 。 3．理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。 4．知道E=BLvsinθ如何推得。 5．会用和E=BLvsinθ解决问题。 6. 了解反电动势的概念 （二）过程与方法 通过推导到线切割磁感线时的感应电动势公式E=BLv，掌握运用理论知识探究问 题的方法。 （三）情感、态度与价值观 1．从不同物理现象中抽象出个性与共性问题，培养学生对不同事物进行分析， 找出共性与个性的辩证唯物主义思想。 2．了解法拉第探索科学的方法，学习他的执著的科学探究精神。 教学重点:法拉第电磁感应定律。 教学难点:1.区别Φ、ΔΦ、 ΔΦ / Δt 。２．区别平均电动势与瞬时电动势。3.反电 动势

A组能力训练题3.(2015年上海卷 24)
如图，一无限长通电直导线固定在光滑水平面上，金属
环质量为0.02kg，在该平面上以v0=2m/s、与导线成60° 角的初速度运动，其最终的运动状态是_匀__速__直__线__运__动_， 环中最多能产生 0.03 J的电能。
解析： 金属环最终会沿与通电直导线
磁场变强
是（ AC ）
A．磁场变化时，会在在空间中激发一种电场
B．使电荷定向移动形成电流的力是磁场力
C．使电荷定向移动形成电流的力是电场力
D．以上说法都不对
解析：根据麦克斯韦理论，变化的磁场产生电场,处在其 中的导体，其内部的自由电荷在电场力作用下定向移动 形成电流。
【例2】 如图所示，导体AB在做切割磁感线运动时，将
如图甲所示,一条直导线CD在匀强磁场B中以速度v向右运
动，并且导线CD与B、v 的方向垂
C
直,由于导体中的自由电子随导体一起以速
F'
度v运动,因此每个电子受到的洛伦兹力为：
v
F=F洛=Bev
图甲 D F洛
F的方向竖直向下，在力F的作用下，自由电子沿导体向
下运动，使导体下端出现过剩的负电荷，导体上端出现过
产生一个电动势，因而在电路中有电流通过，下列说
法中正确的是（ AB ）
A.因导体运动而产生的感应电动势
A
称为动生电动势
B.动生电动势的产生与洛仑兹力有关
v
C.动生电动势的产生与电场力有关 D.动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的
B
解析：如右图所示，当导体向右运动时，其内部的自由
电子因受向下的洛仑兹力作用向下运动,于是在棒的B端
8 9 10 11 12 13 14 B组能力训练题 1 2 3 4 5 6 7

A
上一张
下一张
பைடு நூலகம்
三、感应电流的方向:右手定则及楞次定律
1.用右手定则确定感应电流的方向
(1)大拇指的方向是导体相对磁场的切割磁感线的运动方向，即有可能是导体运动而磁场未动，也可能是导体未动而磁场运动． (2)四指表示电流方向，对切割磁感线的导体而言也就是感应电动势的方向，切割磁感线的导体相当于电源，在电源内部电流从电势低的负极流向电势高的正极． (3)右手定则反映了磁场方向、导体运动方向和电流方向三者的相互垂直关系．
上一张
下一张
几种情况的感应电动势的计算： 1．对n匝线框构成的回路由于磁感应强度的变化产生的感应电动势 (1)当线圈平面与磁场方向垂直时感应电动势的大小 (2)当线圈平面与磁场方向夹角为θ时感应电动势的大小 上一张 下一张
2．导体在磁场中运动产生的感应电动势
02
(2)导线的切割方向与磁场方向成θ角:
A
上一张
下一张
1
2
3
”
【解析】此题可用几种方法判断，可以用右手定则来确定，线圈整体在磁场中做平行切割磁感线时，无感应电流，但有感应电动势.当其某一边出磁场时其对边则以切割磁感线的形式出现，用右手定则可一一判定两种情况下框中的感应电流方向是相同的.用楞次定律也可以，判断通过线圈中的磁通以及其方向，再判断磁通是否发生了变化，得以判断线圈中是否有感应电流以及感应电流的方向.
上一张
下一张
例5. 如图所示，在条形磁铁从图示位置绕O1O2轴转动90°的过程中，放在导轨右端附近的金属棒ab将如何移动？
解：无论条形磁铁的哪个极为N极，也无论是顺时针转动还是逆时针转动，在转动90°过程中，穿过闭合电路的磁通量总是增大的（条形磁铁内、外的磁感线条数相同但方向相反，在线框所围面积内的总磁通量和磁铁内部的磁感线方向相同且增大。而该位置闭合电路所围面积越大，总磁通量越小，所以为阻碍磁通量增大金属棒ab将向右移动。

产生感应电流（感生电动势）
感生电动势的非 静电力是感生电 场对电荷的作用 力。
感生电场的方向类 似感应电流方向的 判定----安培定则
实际应用
电子感应加速器
竖直向上
逆 穿过真空室内磁场的方向 时 针 由图知电子沿什么方向运动
要使电子沿此方向加速， 感生电场的方向如何 顺 时 由感生电场引起的磁场方 针 向如何 向下
而拉力 F 等于棒 ad 所受的安培力，即 mg＝BIl1
其中 B＝ΔΔBt ·t
②
感应电流由变化的磁场产生 I＝ER＝ΔΔΦt ·R1＝ΔΔBt ·lR1l2
①
③
所以由上述三式联立可得 t＝ml12gl2R·ΔΔBt ·ΔΔBt ＝10s
• 点评：本类问题中的恒量与变量必须分清楚，导 体不动，磁场发生变化，产生感生电动势，由于 变化率是定值，因此E、I均为恒量。
• 但ab杆受到的安培力随磁场的增强而增大，根据 力的变化判断出重物刚好离开地面的临界条件。
题型2 对动生电动势的理解及应用
如图 1，在竖直向下的磁感应强度为 B 的匀强磁场中，两根足够长的平行 光滑金属轨道 MN、PQ 固定在水平面内，相距为 L。一质量为 m 的导体棒 ab 垂直于 MN、PQ 放在轨道上，与轨道接触良好。轨道和导体棒的电阻均不计。
化率均匀地增大，求经过多长时间物体 m 刚好能离开地面？(g 取 10m/s2)
B B t t
F安
FT
FT=mg
I
FT
FT=F安=BIL 即：mg＝BIL G
楞次定律判感应电流的方向 左手定则判安培力的方向
F安
FT
FT=mg
I
FT
FT=F安=BIL
G

导课 ●明标
导课 ●明标
1、了解互感现象和自感现象，以及对他们 的利用和防止。 2、能够分析通电、断电时自感现象的成因， 以及磁场的能量转化问题。（重难点） 3、了解自感电动势的计算公式 E = LΔ ΔIt
自主 ●合作
用心、静心、认真阅读课本P22-P24的内容，并进行圈 点勾画.完成一线课堂填空部分： 要求：3分钟自学课本，圈点勾画；
过灯的电流为 A0.;3S闭合后电路中的电流稳定时断
开S的瞬间,通过灯的电流为 A，方0向.6 与原电流方
向
。
相反
L
１、灯泡亮暗程度如何变化？
２、若灯炮的电阻Ｒ＝１０Ω，灯的 亮暗程度如何变化？
3、灯在什么条件下会闪亮一下？
总结●测评
自感现象
自
自感电动势E 大小:E=LΔI/Δt
感
作用：总是阻碍电流变化
2、产生感应电动势的线圈可以看做一个电源，它能向外供电， 由于开关已经断开，线圈提供的感应电流将沿什么途径流动？
沿线圈直接流过灯泡！
3、开关断开后，通过灯泡的感应电流与原来通过它的电流方向 是否一致？不一致！ 4、开关断开后，通过灯泡的感应电流是否有可能比原来更大？ 为了使实验效果更明显，对线圈L有什么要求？
A
由于导体本身的电流变化而产生的
电磁感应现象叫自感现象。
S
自感现象中产生的电动势叫自感电
动势。
4、通电自感现象
点评 ●提升
再看一遍
? 现象分析
点评 ●提升
通电自感的电路
A
B
通电时线圈中的发生的过程 点评 ●提升
S接通 穿过线圈的电流I 增大
A 穿过线圈的磁通量增大
B
线圈产生感应电动势

1、A1、A2选用规格完全相同的灯泡。 2、闭合电键S，调节变阻器R，使 A1、A2亮度相同，再调节R1，使两 灯正常发光，然后断开开关S。 3、重新闭合S，观察A1、A2亮度变 化，会有什么现象？ L R A1 A2
S
R1
现象：灯泡A2立刻正常发光，跟线圈L串联的灯泡 A1逐渐亮起来， A1即总比A2 滞后一段时间。
阅读教材最后一段P24，回答问题：
1、线圈能够体现电的“惯性”，应该怎样理解？
当线圈通电瞬间和断电瞬间，自感电动势都 要阻碍线圈中电流的变化，使线圈中的电流不能 立即增大到最大值或不能立即减小为零
2、电的“惯性”大小与什么有关？ 电的“惯性”大小决定于线圈的自感系数
一、互感现象
1.当一个线圈中电流变化，在另一个线圈中产生感应电动势的 现象，称为互感。 2.应用与防止：变压器，屏蔽
3. 应用：目的是将能量从一个线圈传递到另一线圈。 （1）变压器：利用互感现象的原理制成的。
（2）电子设备的磁性天线：
4.防止：目的是防止电路中原件间的互相影响
互感现象可发生于任何两个相互靠近的电路之间。 在电力工程和电子电路中，互感现象有时会影响电 路的正常工作，这时要设法减小电路间的互感。
演示1：观察通电瞬间A1、A2的亮度
二、自感现象
1、由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应 现象，叫自感现象。 2、① 通电自感 产生的感应电动势阻碍自身电流的增大
分析：设过线圈L与灯泡A的电流分 别为IL和IA，方向均为从左往右。 在断开开关瞬间，灯泡中的电流IA 立即消失。 但是灯泡A与线圈L构成一闭合回路， 由于L的自感作用，其电流IL不会立 即消失，而是在回路中逐渐减弱。 （1）如果IL﹥IA，即RL﹤RA，则在 灯泡熄灭之前还要闪亮一下；， O （2）如果IL≦IA，即RL≧RA，则灯 泡会逐渐熄灭，而不会再闪亮一下。 断电时通过灯泡中的电流随时间变化曲线(图2)