感应电动势课件.ppt

感应电动势第1页，此课件共20页哦练习册练习册练习册练习册P41/2P41/2G每一匝是每一匝是每一匝是每一匝是一个电源一个电源一个电源一个电源N N匝是匝是匝是匝是N N个电源串联个电源串联个电源串联个电源串联所以所以E=N(/t)题中已知穿过线圈的磁通题中已知穿过线圈的磁通题中已知穿过线圈的磁通题中已知穿过线圈的磁通量变化了量变化了量变化了量变化了3Wb,3Wb,即即即即:=3Wb3Wb=100(3/5)=60V第2页，此课件共20页哦练习册练习册练习册练习册P40/1P40/1 ab=0.2mbc=0.3mv=0.1m/sB=0.2Tt=3s.求求:1.2.EabcdVabcdVd=vt=0.3m=BS-0=0.012WbE=/t=0.004v方法一方法一方法二方法二E=BLV=0.20.20.1=0.004V注意：方法一，注意：方法一，注意：方法一，注意：方法一，E E是时间是时间是时间是时间3 3秒内的求平均感应电动势；方法二，秒内的求平均感应电动势；方法二，秒内的求平均感应电动势；方法二，秒内的求平均感应电动势；方法二，当当当当V V是平均速度时，是平均速度时，是平均速度时，是平均速度时，E E是平均感应电动势，当是平均感应电动势，当是平均感应电动势，当是平均感应电动势，当V V是瞬时速度时，是瞬时速度时，是瞬时速度时，是瞬时速度时，E E就是这一时刻的瞬时感应电动势。就是这一时刻的瞬时感应电动势。就是这一时刻的瞬时感应电动势。就是这一时刻的瞬时感应电动势。第3页，此课件共20页哦15.4切割磁感线产生感应电动势切割磁感线产生感应电动势法拉第电磁感应定律的应用法拉第电磁感应定律的应用第4页，此课件共20页哦 当导线切割磁感线当导线切割磁感线,产生的感应电动势产生的感应电动势E与什与什么因素有关么因素有关?有什么关系有什么关系?aRIVb bL设设设设abab向右匀速运动了向右匀速运动了向右匀速运动了向右匀速运动了t t秒秒秒秒.IVb bdd=Vt闭合电路中穿过的磁通量闭合电路中穿过的磁通量闭合电路中穿过的磁通量闭合电路中穿过的磁通量增加增加增加增加:=BS=BLVt:=BS=BLVt闭合电路的面积增加了闭合电路的面积增加了闭合电路的面积增加了闭合电路的面积增加了S=Ld=LVtS=Ld=LVtS根据法拉第电磁感应定律根据法拉第电磁感应定律:E=/t得得:E=BLV注：本题在证明时，设注：本题在证明时，设V与与LB都垂直。都垂直。第5页，此课件共20页哦 当导线切割磁感线当导线切割磁感线,产生的感应电动势产生的感应电动势E与什么与什么因素有关因素有关?有什么关系有什么关系?当导线当导线L垂直于磁场垂直于磁场B，并以速度，并以速度V垂直于垂直于L和和B作切割磁感线运动时，导线上产生的感应电动势：作切割磁感线运动时，导线上产生的感应电动势：E=BLV。在国际单位制中：在国际单位制中：B特斯拉；特斯拉；L米；米；V米米/秒；秒；E伏特。伏特。第6页，此课件共20页哦 当导线切割磁感线当导线切割磁感线,产生的感应电动势产生的感应电动势E与什么与什么因素有关因素有关?有什么关系有什么关系?当导线当导线L垂直于磁场垂直于磁场B，并以速度，并以速度V垂直于垂直于L和和B作切割磁感线运动时，导线上产生的感应电动势：作切割磁感线运动时，导线上产生的感应电动势：E=BLV。在国际单位制中：在国际单位制中：B特斯拉；特斯拉；L米；米；V米米/秒；秒；E伏特。伏特。LVB第7页，此课件共20页哦电磁感应电磁感应研究的内容：感应电流产生的条件，研究的内容：感应电流产生的条件，研究的内容：感应电流产生的条件，研究的内容：感应电流产生的条件，方向，方向，方向，方向，大小。大小。大小。大小。研究的对象是二个：闭合研究的对象是二个：闭合线圈线圈内的磁通量变化和内的磁通量变化和闭合电路的闭合电路的部分导线部分导线作切割磁感线运动。作切割磁感线运动。线圈线圈导线导线磁通量变化磁通量变化磁通量变化磁通量变化切割磁感线切割磁感线切割磁感线切割磁感线楞次定律楞次定律楞次定律楞次定律右手定则右手定则右手定则右手定则法拉第法拉第法拉第法拉第电磁感电磁感电磁感电磁感应定律应定律应定律应定律E=BLVE=BLV第8页，此课件共20页哦abcdV 例例例例.正方形导线框正方形导线框正方形导线框正方形导线框,边长边长边长边长0.20.2米米米米.每条边的电阻为每条边的电阻为每条边的电阻为每条边的电阻为1 1欧欧欧欧 .以速度以速度以速度以速度V=2V=2米米米米/秒垂直进入秒垂直进入秒垂直进入秒垂直进入B=0.2TB=0.2T的匀强磁场的匀强磁场的匀强磁场的匀强磁场.(.(如图如图如图如图).).求求求求1.1.线框进入磁场线框进入磁场线框进入磁场线框进入磁场时线圈中感应电流的大小和方向时线圈中感应电流的大小和方向时线圈中感应电流的大小和方向时线圈中感应电流的大小和方向.2.dc.2.dc二端的电压二端的电压二端的电压二端的电压.进入时进入时进入时进入时:dc dc 边切割磁感边切割磁感边切割磁感边切割磁感 线线线线,dc,dc 边是电源边是电源边是电源边是电源,E=BLV=0.08V,E=BLV=0.08V内电阻内电阻内电阻内电阻r=1r=1欧欧欧欧.另外三边是外电阻另外三边是外电阻另外三边是外电阻另外三边是外电阻R=3R=3欧欧欧欧所以所以所以所以I=E/(R+r)=0.02AI=E/(R+r)=0.02AI=0.02AI=0.02Adc dc 二端电压是电源的端压二端电压是电源的端压二端电压是电源的端压二端电压是电源的端压U=IR=0.06VU=IR=0.06V第9页，此课件共20页哦abcdV 例例例例.正方形导线框正方形导线框正方形导线框正方形导线框,边长边长边长边长0.20.2米米米米.每条边的电阻为每条边的电阻为每条边的电阻为每条边的电阻为1 1欧欧欧欧 .以速度以速度以速度以速度V=2V=2米米米米/秒垂直秒垂直秒垂直秒垂直出离出离出离出离B=0.2TB=0.2T的匀强磁场的匀强磁场的匀强磁场的匀强磁场.(.(如图如图如图如图).).求求求求1.1.线框出离磁场时线框出离磁场时线框出离磁场时线框出离磁场时线圈线圈线圈线圈中感应电流的大小和方向中感应电流的大小和方向中感应电流的大小和方向中感应电流的大小和方向.2.dc.2.dc二端的电压二端的电压二端的电压二端的电压.出离时出离时出离时出离时:abab边切割磁感边切割磁感边切割磁感边切割磁感 线线线线,ab,ab边是电源边是电源边是电源边是电源,E=BLV=0.08V,E=BLV=0.08V内电阻内电阻内电阻内电阻r=1r=1欧欧欧欧.另外三边是外电阻另外三边是外电阻另外三边是外电阻另外三边是外电阻R=3R=3欧欧欧欧所以所以所以所以I=E/(R+r)=0.02AI=E/(R+r)=0.02AI=0.02AI=0.02Adc dc 二端电压是三个串联电阻中一个电阻的分电压二端电压是三个串联电阻中一个电阻的分电压二端电压是三个串联电阻中一个电阻的分电压二端电压是三个串联电阻中一个电阻的分电压U Udcdc=U/3=0.02V=U/3=0.02V第10页，此课件共20页哦abcdV 求求求求3.3.线框以速度线框以速度线框以速度线框以速度V V在磁场中运动时线圈中感应电流的大在磁场中运动时线圈中感应电流的大在磁场中运动时线圈中感应电流的大在磁场中运动时线圈中感应电流的大小小小小.在磁场中时在磁场中时在磁场中时在磁场中时:ab,cdab,cd二边都切割磁感线二边都切割磁感线二边都切割磁感线二边都切割磁感线,二边都是电源二边都是电源二边都是电源二边都是电源,E E1 1=E=E2 2=BLV=0.08V.=BLV=0.08V.但在闭合电路中但在闭合电路中但在闭合电路中但在闭合电路中,方向相反方向相反方向相反方向相反所以所以所以所以E E总总总总=E=E1 1-E-E2 2=0,=0,I=0I=0从线圈中磁通量变化从线圈中磁通量变化从线圈中磁通量变化从线圈中磁通量变化 来分析来分析来分析来分析:磁通量变化为磁通量变化为磁通量变化为磁通量变化为0 0 不产生感应电流不产生感应电流不产生感应电流不产生感应电流第11页，此课件共20页哦当导线切割速度当导线切割速度V于磁感线不垂直时，如何求于磁感线不垂直时，如何求感应电动势？感应电动势？BVL等效替代法等效替代法VVV的效果与的效果与V的效果相同的效果相同.所以所以,当导线的切割速度当导线的切割速度V与磁场成与磁场成角时角时,产生的感应电动势产生的感应电动势E=BLVsin第12页，此课件共20页哦BV=R边长边长边长边长0.20.2米的正方形导线框米的正方形导线框米的正方形导线框米的正方形导线框100100匝匝匝匝,平行放置在平行放置在平行放置在平行放置在B=0.1B=0.1的水平匀强的水平匀强的水平匀强的水平匀强磁场中磁场中磁场中磁场中.以角速度以角速度以角速度以角速度=2=2弧度弧度弧度弧度/秒绕垂直于磁场的转轴匀速转动秒绕垂直于磁场的转轴匀速转动秒绕垂直于磁场的转轴匀速转动秒绕垂直于磁场的转轴匀速转动.求求求求当线框平面从平行于磁感线开始转过当线框平面从平行于磁感线开始转过当线框平面从平行于磁感线开始转过当线框平面从平行于磁感线开始转过3030过程中产生的平均感应过程中产生的平均感应过程中产生的平均感应过程中产生的平均感应电动势和在电动势和在电动势和在电动势和在3030这个位置时的瞬时感应电动势这个位置时的瞬时感应电动势这个位置时的瞬时感应电动势这个位置时的瞬时感应电动势.第13页，此课件共20页哦B已知已知已知已知:边长边长边长边长L=0.2L=0.2米米米米N=100N=100匝匝匝匝,B=0.1=2,B=0.1=2弧度弧度弧度弧度/秒秒秒秒.求当线框平面从平行于磁求当线框平面从平行于磁求当线框平面从平行于磁求当线框平面从平行于磁感线开始转过感线开始转过感线开始转过感线开始转过3030过程中产生的平均感应电动势和在过程中产生的平均感应电动势和在过程中产生的平均感应电动势和在过程中产生的平均感应电动势和在3030这个位置时的瞬时这个位置时的瞬时这个位置时的瞬时这个位置时的瞬时感应电动势感应电动势感应电动势感应电动势.E=N/t=BSsin30=0.002t=/=1/12(s)=2.4VV=RE=BLVE=BLVVVVVE E合合合合=2NBL=2NBLRcosRcos R=L/2R=L/2E E合合合合=NBS=NBScos=2.1Vcos=2.1V第14页，此课件共20页哦 V平行水平金属道轨相距平行水平金属道轨相距平行水平金属道轨相距平行水平金属道轨相距L,L,道轨间串有道轨间串有道轨间串有道轨间串有电阻电阻电阻电阻R.R.道轨上放一电阻也为道轨上放一电阻也为道轨上放一电阻也为道轨上放一电阻也为R R的金属的金属的金属的金属棒棒棒棒PQPQ以速度以速度以速度以速度V V开始滑行开始滑行开始滑行开始滑行.整个装置在整个装置在整个装置在整个装置在竖直向下的匀强磁场竖直向下的匀强磁场竖直向下的匀强磁场竖直向下的匀强磁场B B中中中中.其它电阻其它电阻其它电阻其它电阻和摩擦都不计和摩擦都不计和摩擦都不计和摩擦都不计.求求求求1.1.刚开始时刚开始时刚开始时刚开始时PQPQ中中中中感应电流的大小和方向感应电流的大小和方向感应电流的大小和方向感应电流的大小和方向.2.2.此时此时此时此时PQPQ受受受受到安培力的大小和方向到安培力的大小和方向到安培力的大小和方向到安培力的大小和方向.3.PQ.3.PQ将作何将作何将作何将作何运动运动运动运动?4.?4.为使为使为使为使PQPQ保持以速度保持以速度保持以速度保持以速度V V作匀速作匀速作匀速作匀速运动运动运动运动,须加一什么方向的外力多大须加一什么方向的外力多大须加一什么方向的外力多大须加一什么方向的外力多大?PQE1.1.根据右手定则根据右手定则根据右手定则根据右手定则根据法拉第电磁感应定律根据法拉第电磁感应定律根据法拉第电磁感应定律根据法拉第电磁感应定律E=BLV.根据闭合电路欧姆定律根据闭合电路欧姆定律根据闭合电路欧姆定律根据闭合电路欧姆定律I=BLV/2R2.2.根据左手定则安培力方向向左根据左手定则安培力方向向左根据左手定则安培力方向向左根据左手定则安培力方向向左.FF=BIL=(BL)2V/2R3.PQ3.PQ将作减速运动将作减速运动将作减速运动将作减速运动4.4.加一于加一于加一于加一于F F相等方向相反的外力相等方向相反的外力相等方向相反的外力相等方向相反的外力F F外外外外第15页，此课件共20页哦平行水平金属道轨相距平行水平金属道轨相距平行水平金属道轨相距平行水平金属道轨相距L,L,道轨间串道轨间串道轨间串道轨间串有电阻有电阻有电阻有电阻R.R.道轨上放一电阻也为道轨上放一电阻也为道轨上放一电阻也为道轨上放一电阻也为R R的金的金的金的金属棒属棒属棒属棒PQPQ以速度以速度以速度以速度V V开始滑行开始滑行开始滑行开始滑行.整个装置整个装置整个装置整个装置在竖直向下的匀强磁场在竖直向下的匀强磁场在竖直向下的匀强磁场在竖直向下的匀强磁场B B中中中中.其它电阻其它电阻其它电阻其它电阻和摩擦都不计和摩擦都不计和摩擦都不计和摩擦都不计.求求求求5.5.求此时电路中的求此时电路中的总功率总功率 和电阻和电阻和电阻和电阻R R上的电功率上的电功率上的电功率上的电功率.6.6此时安此时安此时安此时安培力的功率培力的功率培力的功率培力的功率.7.7.从上结果请归纳安培从上结果请归纳安培从上结果请归纳安培从上结果请归纳安培力作功有何特点力作功有何特点力作功有何特点力作功有何特点.P总总=IE=(BLV)2/2R VPQEFF=BIL=(BL)2V/2R5.5.根据电源的总功率根据电源的总功率根据电源的总功率根据电源的总功率6,6,根据功率公式根据功率公式根据功率公式根据功率公式P=FVP=FVP=FV=BIL=(BLV)2/2R7.感应电流所受安培感应电流所受安培力的功等于闭合电路力的功等于闭合电路总的电功率总的电功率.第16页，此课件共20页哦 VF1E VF2二个用相同导线制成二个用相同导线制成的正方形框，边长分的正方形框，边长分别为别为L和和2L。垂直放。垂直放在同一匀强磁场中。在同一匀强磁场中。分别用外力分别用外力F1和和F2使使它们以相同的速度它们以相同的速度V匀速拉出磁场。求：匀速拉出磁场。求：外力外力F1和和F2所做的所做的功功W1:W2=？F磁磁E第17页，此课件共20页哦 VF1EF磁磁建模建模分析分析分析分析W=B2L3V/RR=4L/SW=B2L2VS/4B2VS/4是恒量是恒量W于于L2成正比成正比所以所以W1:W2=1:4VEIF磁磁F=F磁磁第18页，此课件共20页哦课上练习课上练习课上练习课上练习:练习册练习册练习册练习册P42/1P42/1第19页，此课件共20页哦如图所示，竖直平行放置的足够长的光滑导轨，相距如图所示，竖直平行放置的足够长的光滑导轨，相距0.5m，电阻不记，上端接阻值为，电阻不记，上端接阻值为4欧姆的电阻，下面连欧姆的电阻，下面连有一根接触良好的能自由运动的水平导体棒，重为有一根接触良好的能自由运动的水平导体棒，重为2N，电阻为，电阻为1欧，在导体间有与导轨平面垂直的匀强磁场，欧，在导体间有与导轨平面垂直的匀强磁场，B为为2T，现使导体棒在重力作用下向下运动，求：，现使导体棒在重力作用下向下运动，求：（1）导体下落的最大速度；）导体下落的最大速度；（2）导体棒两端的最大电压；）导体棒两端的最大电压；（3）上端电阻的最大功率。）上端电阻的最大功率。第20页，此课件共20页哦