高中物理 4.3法拉第电磁感应定律课件 新人教选修32.ppt

第三节第三节 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律第四章电磁感应第四章电磁感应 2021/8/11 星期三11 1：要使闭合电路中有电流必须具备什么条件？：要使闭合电路中有电流必须具备什么条件？这个电路中必须有电源，因为电流是由电源的电动这个电路中必须有电源，因为电流是由电源的电动势引起的势引起的 2 2：如果电路不是闭合的，电路中没有电流，电源的电：如果电路不是闭合的，电路中没有电流，电源的电动势是否还存在呢？动势是否还存在呢？电动势反映了电源提供电能本领的物理量，电路不闭电动势反映了电源提供电能本领的物理量，电路不闭合电源电动势依然存在合电源电动势依然存在 。复习提问：复习提问：3 3、电磁感应现象中，闭合电路中出现了感应电流，、电磁感应现象中，闭合电路中出现了感应电流，那么有电动势存在么？那么有电动势存在么？2021/8/11 星期三21、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：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是电源。感应电动势。产生感应电动势的那部分导体就是电源。一、感应电动势一、感应电动势问题问题1：感应电动势和感应电流之间存在什么关系？：感应电动势和感应电流之间存在什么关系？2、感应电动势和感应电流关系：感应电动势是感、感应电动势和感应电流关系：感应电动势是感应电流存在的必要条件，有感应电动势不一定有应电流存在的必要条件，有感应电动势不一定有感应电流（要看电路是否闭合），有感应电流一感应电流（要看电路是否闭合），有感应电流一定有感应电动势。定有感应电动势。2021/8/11 星期三3产生感应电流只不过是一个现象，它表示电路中在输送产生感应电流只不过是一个现象，它表示电路中在输送着电能；而产生感应电动势才是电磁感应现象的本质，它着电能；而产生感应电动势才是电磁感应现象的本质，它表示电路已经具备了随时输出电能的能力。表示电路已经具备了随时输出电能的能力。几点说明：几点说明：不论电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，不论电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就产生感应电动势，产生感应电动势是电磁感应现电路中就产生感应电动势，产生感应电动势是电磁感应现象的本质。象的本质。磁通量是否变化是电磁感应的根本原因。若磁通量变化磁通量是否变化是电磁感应的根本原因。若磁通量变化了，电路中就会产生感应电动势，再若电路又是闭合的，了，电路中就会产生感应电动势，再若电路又是闭合的，电路中将会有感应电流。电路中将会有感应电流。2021/8/11 星期三4问题问题2 2：影响感应电动势大小的因素？：影响感应电动势大小的因素？实验探究实验探究2021/8/11 星期三5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。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？观察实验，分析并思考回答下面的问题：观察实验，分析并思考回答下面的问题：问题问题3 3：该实验中，将条形磁铁从同一高度插入线圈中，：该实验中，将条形磁铁从同一高度插入线圈中，快插入和慢插入有什么相同和不同？快插入和慢插入有什么相同和不同？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都产生了都产生了I I产生的产生的I I大小不等大小不等2021/8/11 星期三6实验结论：感应电动势实验结论：感应电动势E E的大小与磁通量的变化快慢的大小与磁通量的变化快慢有关，即与磁通量的变化率有关有关，即与磁通量的变化率有关3、磁通量的变化率、磁通量的变化率表示磁通量的变化快慢表示磁通量的变化快慢问题问题3：磁通量大，磁通量变化一定大吗？：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？磁通量的变化率和磁通量、磁通量的变化不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同。磁通量为零，磁通量的变化率不一定为零;磁磁通量的变化大，磁通量的变化率也不一定大。通量的变化大，磁通量的变化率也不一定大。（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。）2021/8/11 星期三7 1 1、内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一、内容：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电路的磁通量变化率/t/t成正比成正比二、法拉第电磁感应定律：二、法拉第电磁感应定律：2 2、数学表达式、数学表达式（注意单位）（注意单位）问题：若闭合电路是问题：若闭合电路是n匝线圈，且穿过每匝线匝线圈，且穿过每匝线圈的磁通量相同，圈的磁通量相同，E？若有若有n n匝线圈，相当于有匝线圈，相当于有n n个电源串联，总电动势为：个电源串联，总电动势为：注意：公式中注意：公式中应取绝对值，不涉及正负，感应应取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向另行判断。电流的方向另行判断。2021/8/11 星期三8问题：公式中问题：公式中E E表示的是平均感应电动势还是表示的是平均感应电动势还是瞬时感应电动势？瞬时感应电动势？说明：（说明：（1 1）所求）所求E E为为t t时间内的平均感应电动势时间内的平均感应电动势（2）t 0时，时，E为瞬时感应电动势为瞬时感应电动势2021/8/11 星期三9例例1.1.关于电磁感应，下述说法中正确的是关于电磁感应，下述说法中正确的是A.A.穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大B.B.穿过线圈的磁通量为零，感应电动势一定穿过线圈的磁通量为零，感应电动势一定为零为零C.C.穿过线圈的磁通量的变化越大，感应电动穿过线圈的磁通量的变化越大，感应电动势越大势越大D.D.穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大越大答：答：D注意注意:感应电动势感应电动势E E与与、/t/t的关系的关系2021/8/11 星期三10/10-2Wbt/sA BD0120.1例2、单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场。若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示，则：()A、线圈中0时刻感应电动势最大B、线圈中D时刻感应电动势为零C、线圈中D时刻感应电动势最大D、线圈中0到D时间内平均感应电动势为0.4VABD2021/8/11 星期三111、有一个、有一个50匝的线圈，如果穿过它的磁通量的匝的线圈，如果穿过它的磁通量的变化率为变化率为0.5Wb/s，求感应电动势。，求感应电动势。2、一个、一个100匝的线圈，在匝的线圈，在0.5s内穿过它的磁通内穿过它的磁通量从量从0.01Wb增加到增加到0.09Wb。求线圈中的感应电。求线圈中的感应电动势。动势。3、一个匝数为、一个匝数为100、面积为、面积为10cm2的线圈垂直的线圈垂直磁场放置，在磁场放置，在0.5s内穿过它的磁场从内穿过它的磁场从1T增加到增加到9T。求线圈中的感应电动势。求线圈中的感应电动势。练习练习2021/8/11 星期三12三、导体作切割磁感线运动三、导体作切割磁感线运动 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ab处于匀强磁场中，磁处于匀强磁场中，磁感应强度是感应强度是B，ab以速度以速度v匀速切割磁感线，求产生的匀速切割磁感线，求产生的感应电动势感应电动势ab Gabv回路在时间回路在时间t t内增大的面积内增大的面积为：为：S=LvS=Lvt t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穿过回路的磁通量的变化为：为：=B BS S=BLv=BLvt t（V V是相对于磁场的速度）是相对于磁场的速度）2021/8/11 星期三13v vB BV V1 1=Vsin=Vsin V V2 2=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）（若导线运动方向与导线本身垂直，但跟磁感强度方向有夹角）（若导线运动方向与导线本身垂直，但跟磁感强度方向有夹角）说明：说明：1、导线的长度、导线的长度L应为有效长度。应为有效长度。2、导线运动方向和磁感线平行时，、导线运动方向和磁感线平行时，E=0.3、速度、速度V为平均值（瞬时值），为平均值（瞬时值），E就为平均就为平均值（瞬时值）。值（瞬时值）。2021/8/11 星期三14问题：公式问题：公式 与公式与公式 的区别和联系？的区别和联系？1 1、一般来说，、一般来说，求出的是平均感应电动势，求出的是平均感应电动势，E E和某段时间或者某个过程对应，而和某段时间或者某个过程对应，而求出的是求出的是瞬时感应电动势，瞬时感应电动势，E E和某个时刻或者某个位置对和某个时刻或者某个位置对应。应。2 2、求出的是整个回路的感应求出的是整个回路的感应电动势，而不是回路中某部分导体电动势，而不是回路中某部分导体的电动势。回路中感应电动势为零的电动势。回路中感应电动势为零时，但是回路中某段导体的感应电时，但是回路中某段导体的感应电动势不一定为零。如上图。动势不一定为零。如上图。vabcdLL区别：区别：2021/8/11 星期三15 1 1、公式、公式中的时间趋近于中的时间趋近于0 0时，时，E E就为瞬时感就为瞬时感应电动势应电动势 2 2、公式、公式中中v v若代表平均速度，则求出的若代表平均速度，则求出的E E就为平均感应电动势。就为平均感应电动势。联系：联系：2021/8/11 星期三16例例3 3：如图，匀强磁场的磁感应强度为：如图，匀强磁场的磁感应强度为B B，长为，长为L L的金属的金属棒棒abab在垂直于在垂直于B B的平面内运动，速度的平面内运动，速度v v与与L L成成角，求金角，求金属棒属棒abab产生的感应电动势。产生的感应电动势。abvE=BL(VsinE=BL(Vsin)E=B(LsinE=B(Lsin)V V有效长度有效长度-导线在垂直速度方向上导线在垂直速度方向上 的投影长度的投影长度2021/8/11 星期三17练习：半径为练习：半径为R R的半圆形导线在匀强磁场的半圆形导线在匀强磁场B B中，中，以速度以速度V V向右匀速运动时，向右匀速运动时，E=E=？RE=E=B2RVB2RV有效长度有效长度-弯曲导线在垂直速度方向上弯曲导线在垂直速度方向上 的投影长度的投影长度2021/8/11 星期三18四、反电动势四、反电动势V V 此电动势阻碍电路中原此电动势阻碍电路中原来的电流来的电流.故称之为反电动势故称之为反电动势2021/8/11 星期三19NS电电动动机机安安 培培 力力 方方 向向 转转 动动 速速 度度 方方 向向2021/8/11 星期三20 电动机线圈的转动产生感应电动势是反电电动机线圈的转动产生感应电动势是反电动势。这个电动势是削弱了电源电流动势。这个电动势是削弱了电源电流,阻碍线阻碍线圈的转动。圈的转动。线圈要维持原来的转动就必须向电动机提线圈要维持原来的转动就必须向电动机提供电能，电能转化为机械能。供电能，电能转化为机械能。正因为反电动势正因为反电动势 的存在的存在,所以对电动机所以对电动机,欧姆定律不成立。欧姆定律不成立。2021/8/11 星期三21 如果电动机因机械阻力过大而停止转动，如果电动机因机械阻力过大而停止转动，这时就没有了反电动势，线圈电阻一般都很小，这时就没有了反电动势，线圈电阻一般都很小，线圈中电流会很大，电动机会烧毁。这时，应线圈中电流会很大，电动机会烧毁。这时，应立即切断电源，进行检查。立即切断电源，进行检查。2021/8/11 星期三22作作业业:P13P13P14 P14 第第1 1题题 第第7 7题题 2021/8/11 星期三232021/8/11 星期三24