高二物理法拉第电磁感应定律精选文档.ppt

高二物理法拉第电磁感应定律本讲稿第一页，共二十四页问题问题1 1：据恒定电流知识，电路中存在持：据恒定电流知识，电路中存在持续电流的条件是什么？续电流的条件是什么？问题问题2 2：什么叫电磁感应现象？产生感应电：什么叫电磁感应现象？产生感应电流的条件是什么？流的条件是什么？（1 1）闭合电路；）闭合电路；（2 2）有电源）有电源 产生感应电流的条件是：产生感应电流的条件是：（1 1）闭合电路；（）闭合电路；（2 2）磁通量变化）磁通量变化。利用磁场产生电流的现象利用磁场产生电流的现象本讲稿第二页，共二十四页实验探究一1既然闭合电路中产生感应电流，说明这既然闭合电路中产生感应电流，说明这个电路中就一定存在电动势。个电路中就一定存在电动势。定义：定义：在电磁感应现象中产生在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势的电动势叫感应电动势。本讲稿第三页，共二十四页乙乙甲甲相同点：相同点：两电路都是闭合的，有电流两电路都是闭合的，有电流不同点：不同点：甲中有电池（电源）甲中有电池（电源）乙中有螺线管乙中有螺线管（相当于电源）（相当于电源）结论：产生感应电动势那部分导体相当于电源本讲稿第四页，共二十四页实验探究2结论：若电路断开时，虽然没有感应电流，结论：若电路断开时，虽然没有感应电流，电动势依然存在。电动势依然存在。本讲稿第五页，共二十四页理解：1 1 在在电电磁磁感感应应现现象象中中，不不论论电电路路是是否否闭闭合合，只只要要穿穿过过电电路路的的磁磁通通量量发发生生变变化化，电电路路中中就就有有感感应应电动势，有感应电动势是电磁感应现象的本质电动势，有感应电动势是电磁感应现象的本质2 2 感感应应电电动动势势与与感感应应电电流流：感感应应电电动动势势是是形形成成感感应应电电流流的的必必要要条条件件，有有感感应应电电动动势势不不一一定定存存在在感感应应电电流流（要要看看电电路路是是否否闭闭合合），有有感感应应电电流流一定存在感应电动势一定存在感应电动势本讲稿第六页，共二十四页思考与讨论n n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？本讲稿第七页，共二十四页变化变化产生产生E E产生产生I I 总电阻一定时，总电阻一定时，E E越大，越大，I I越大，越大，指针偏转越大。指针偏转越大。问题问题1 1：在实验中，电流表指针偏转原因：在实验中，电流表指针偏转原因是什么？是什么？问题问题2 2：电流表指针偏转程度跟感应电动：电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系？势的大小有什么关系？分析并思考回答下面的问题：分析并思考回答下面的问题：本讲稿第八页，共二十四页现象：在同一高度，磁铁相对螺线管快速运动时，指现象：在同一高度，磁铁相对螺线管快速运动时，指针偏转角度大。磁铁相对螺线管慢速运动时，指针偏针偏转角度大。磁铁相对螺线管慢速运动时，指针偏转角度小。转角度小。实验1思考：1、实验现象说明什么问题？指针偏转角度大，说明感应电流大，在总电阻相同的情况下，感应电动势也大，即磁铁相对螺线管快速运动时，产生的感应电动势大。思考：2、磁铁相对螺线管快速运动和慢速运动有什么不同？在发生相同的磁通量变化时，快速运动比慢速运动所用时间更短，即磁铁相对螺线管快速运动比慢速运动时，穿过螺线管的磁通量变化更快本讲稿第九页，共二十四页实验2 实验现象：导体棒运动越快，电流表指针偏转角度越大，即感应电流和感应电动势越大实验分析：导体棒运动越快，发生相同磁通量的变化所用时间更短，即导体棒快速运动比慢速运时磁通量的变化更快本讲稿第十页，共二十四页n n实验探究实验探究2:感应电动势感应电动势3本讲稿第十一页，共二十四页 在磁通量变化在磁通量变化相同时相同时，所用的所用的时间时间t t越小越小，即磁通量变化越快即磁通量变化越快,感应感应电动势电动势E E越大越大；反之，；反之，t t越大越大，即磁即磁通量变化越慢通量变化越慢,感应电动势感应电动势E E越小越小。实验结论：本讲稿第十二页，共二十四页磁通量变化的快慢用磁通量的变化率来表示 磁通量磁通量磁通量变化磁通量变化磁通量的变化率磁通量的变化率本讲稿第十三页，共二十四页问题：磁通量大，磁通量变化一定大吗？问题：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？磁通量变化大，磁通量的变化率一定大吗？（可以类比速度、速度的变化和加速度。）（可以类比速度、速度的变化和加速度。）磁通量的变化率和磁通量、磁通量的变化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不同。磁通量为零，磁通量的变化率不一定为零零;磁通量的变化大，磁通量的变化率也不一定大。磁通量的变化大，磁通量的变化率也不一定大。本讲稿第十四页，共二十四页精确实验表明：电路中感应电动精确实验表明：电路中感应电动势的大小跟穿过这一电路磁通量势的大小跟穿过这一电路磁通量的变化率成正比的变化率成正比得出当上式各个量都取国际单位：本讲稿第十五页，共二十四页 若闭合电路是一个若闭合电路是一个n匝线圈，且穿过匝线圈，且穿过每匝线圈的磁通量变化率都相同，则整每匝线圈的磁通量变化率都相同，则整个线圈的感应电动势为个线圈的感应电动势为本讲稿第十六页，共二十四页 法拉第法拉第（17911876）是英国著名的物理学家、化学家。他发现了电磁感应现象，提出电场和磁场的概念。场的概念对近代物理的发展的重大意义。他家境贫寒，出身于铁匠家庭，未受过系统的正规教育，但却在众多领域中作出惊人成就，堪称刻苦勤奋、探索真理、不计个人名利的典范，对于青少年富有教育意义。本讲稿第十七页，共二十四页 1 1穿过一个单匝线圈的磁通量始终为每秒钟均匀穿过一个单匝线圈的磁通量始终为每秒钟均匀地增加地增加2 Wb2 Wb，则：，则：A A线圈中的感应电动势每秒钟增加线圈中的感应电动势每秒钟增加2 V2 V B B线圈中的感应电动势每秒钟减少线圈中的感应电动势每秒钟减少2 V2 V C C线圈中的感应电动势始终是线圈中的感应电动势始终是2 V2 V D D线圈中不产生感应电动势线圈中不产生感应电动势分析分析:由由可知：可知：n=1,/t=2wb/s.所以所以E=2V,选选C本讲稿第十八页，共二十四页三、重要的推论三、重要的推论 如图所示闭合线圈一部分导体如图所示闭合线圈一部分导体abab处于匀强磁场处于匀强磁场中，磁感应强度是中，磁感应强度是B B，abab以速度以速度v v匀速切割磁感线，匀速切割磁感线，求产生的感应电动势。求产生的感应电动势。回路在时间回路在时间t t内增大的面积为：内增大的面积为：S=LvtS=Lvt解：解：产生的感应电动势为：产生的感应电动势为：穿过回路的磁通量的变化为：穿过回路的磁通量的变化为：=BS=BSv vB BV V2 2V V1 1=Vsin=Vsin=Vcos=Vcos 若导体斜切磁感线若导体斜切磁感线（为为v v与与B B夹角）夹角）=BLvt=BLvt本讲稿第十九页，共二十四页 导线切割磁感线时产生的电导线切割磁感线时产生的电动势的大小，跟磁感强度动势的大小，跟磁感强度B、导、导线长度线长度L、运动速度、运动速度v以及运动以及运动方向与磁感线方向的夹角的正方向与磁感线方向的夹角的正弦弦sin 成正比成正比本讲稿第二十页，共二十四页电动势的区别电动势的区别n n说明：公式说明：公式E=/t，E=n/t一般适用于求解一般适用于求解平均电动势平均电动势的大小；的大小；n n而推导公式而推导公式E=BLV一般适用于切割一般适用于切割磁感线运动导体的磁感线运动导体的瞬时电动势瞬时电动势的大小。的大小。本讲稿第二十一页，共二十四页例题例题1：长为L的金属棒ab，绕b端在垂直于匀强磁场的平面内以角速度匀速转动，磁感应强度为B，如图所示，求ab两端的电势差本讲稿第二十二页，共二十四页解析：解析：ab两两端端电电势势差差等等于于金金属属棒棒切切割割磁磁感感线线产产生生的的电电动动势势（因因为为没没有有外外电电路路），所所以以只只要求出电动势即可要求出电动势即可棒上各处速率不等，不能直接用棒上各处速率不等，不能直接用E=BLv来求，来求，但棒上各点的速度但棒上各点的速度v=r与半径成正比，因此可与半径成正比，因此可用棒的中点速度作为平均切割速度代入公式计用棒的中点速度作为平均切割速度代入公式计算：算：本讲稿第二十三页，共二十四页小结小结一、感应电动势一、感应电动势1定义定义 2条件条件 二、法拉第电磁感应定律二、法拉第电磁感应定律1法拉第电磁感应定律：电路中感应电动势的大小跟穿过法拉第电磁感应定律：电路中感应电动势的大小跟穿过这一电路的磁通量变化率成正比这一电路的磁通量变化率成正比2平均感应电动势与瞬时感应电动势：平均感应电动势与瞬时感应电动势：、E=n/t 多表示平均感应电动势。多表示平均感应电动势。、E=BLVsin 多表示为瞬时感应电动势。多表示为瞬时感应电动势。可以为可以为B、L、V中任意两个量之间的夹角。且中任意两个量之间的夹角。且L是指切是指切 割磁感线的有效割磁感线的有效长度长度 本讲稿第二十四页，共二十四页