高中物理新课标版人教版选修3-2精品课件：44法拉第电磁感应定律1.ppt

感应电动势的大小感应电动势的大小问题问题1 1：据前面所学，电路中存在持续：据前面所学，电路中存在持续电流的条件是什么？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：什么叫电磁感应现象？产生感应电流的条件是什么？应电流的条件是什么？（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。利用利用磁场产生电流磁场产生电流的现象的现象情景探究一v 在有磁铁矿的地方在有磁铁矿的地方,地磁场会地磁场会产生异常产生异常,地质工作者利用这地质工作者利用这一现象探矿一现象探矿.找矿找矿,现在给你一现在给你一个灵敏电流计个灵敏电流计,一个多匝大线一个多匝大线圈圈,你能进行简单的模拟探究你能进行简单的模拟探究吗吗?说明你的探究方法和原理说明你的探究方法和原理引导思考讨论并总结v方法方法:把大线圈与灵敏电流计组合把大线圈与灵敏电流计组合成闭合电路成闭合电路,使大线圈沿平行于地使大线圈沿平行于地面或垂直于地面的方向迅速移动面或垂直于地面的方向迅速移动,若灵敏电流计产生偏转若灵敏电流计产生偏转,则表明周则表明周围有磁铁矿围有磁铁矿.v思考思考:为何要快速移动才能观察到为何要快速移动才能观察到明显的电流计的指针的偏转明显的电流计的指针的偏转?实验探究一v若闭合电路中有感应电流若闭合电路中有感应电流,电路中就一定有电电路中就一定有电动势动势.v演示实验并播放动画演示实验并播放动画v画出等效电路图画出等效电路图实验探究二v若电路断开时，虽然没有感应电流，电若电路断开时，虽然没有感应电流，电动势依然存在。动势依然存在。v演示实验并播放动画演示实验并播放动画v画出等效电路图画出等效电路图实验探究三v有感应电流，有电动势存在。有感应电流，有电动势存在。v演示实验并播放动画演示实验并播放动画v画出等效电路图画出等效电路图 试试从本质上从本质上比较甲、乙两比较甲、乙两电路的异同电路的异同乙乙甲甲相同点：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（甲中有电池（电源电源）乙中有螺线管乙中有螺线管（相当于电源相当于电源）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。产生感应电动势的那部产生感应电动势的那部分导体就分导体就相当于相当于电源电源一、感应电动势一、感应电动势 1 1感感应应电电动动势势：在在电电磁磁感感应应现现象象中中产产生生的的电电动动势势叫叫做做感感应应电电动动势势，产产生生感感应应电电动动势势的那部分导体相当于电源的那部分导体相当于电源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），有感应电流一定存在感应电动势，有感应电流一定存在感应电动势思考与讨论v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？猜想或假设猜想或假设提出问题提出问题v感应电动势很可能与磁通量变化的快感应电动势很可能与磁通量变化的快慢有关（而磁通量变化的快慢可以用慢有关（而磁通量变化的快慢可以用磁通量的变化率表示）磁通量的变化率表示）实验实验1：用导线切割磁感线，产生感应电流的用导线切割磁感线，产生感应电流的实验中，导线运动的速度越快、磁体实验中，导线运动的速度越快、磁体的磁场越强，产生的感应电流越大的磁场越强，产生的感应电流越大v实验探究1:感应电动势2实验实验2：在向线圈中插入条形磁铁的实验中，在向线圈中插入条形磁铁的实验中，磁铁的磁场越强、插入的速度越快，磁铁的磁场越强、插入的速度越快，产生的感应电流就越大。产生的感应电流就越大。v实验实验:电磁感应插磁铁电磁感应插磁铁v实验探究实验探究2:感应电动势感应电动势3v实验探究实验探究3:感应电动势感应电动势1精确实验表明：精确实验表明：电路中感应电动势的大小，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跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。这就是率成正比。这就是法拉第电磁感法拉第电磁感应定律。应定律。得出1 1磁通量的变化率磁通量的变化率 /t ：表示磁通量：表示磁通量变化的快慢变化的快慢 （1 1）磁磁通通量量的的变变化化率率跟跟磁磁通通量量、磁磁通通量量的的变变化化不不同同磁磁通通量量为为零零时时，磁磁通通量量的的变变化化率率不不一一定定为为零零，磁磁通通量量变变化化大不等于磁通量的变化率大大不等于磁通量的变化率大二、法拉第电磁感应定律二、法拉第电磁感应定律 2法法拉拉第第电电磁磁感感应应定定律律：电电路路中中感感应应电电动动势势的的大大小小，跟跟穿穿过过这这一一电电路路的的磁磁通量的变化率成正比通量的变化率成正比 （2）/t 是指在时间t 内磁通量变化快慢的平均值；t0，/t表示在某瞬时磁通量变化的快慢，式中物理量都取国际单位 若线圈有n匝，则相当于n个相同的电源串联，所以整个线圈中的电动势为物理意义物理意义与电磁感应关系与电磁感应关系磁通量磁通量穿穿过过回回路路的的磁磁感感线的条数线的条数多少多少没有直接关系没有直接关系磁通量变化磁通量变化穿穿过过回回路路的的磁磁通通量量变化变化了多少了多少产产生生感感应应电电动动势势的的条件条件磁通量变化率磁通量变化率/t/t穿穿过过回回路路的的磁磁通通量量变化的快慢变化的快慢决决定定感感应应电电动动势势的的大小大小 、/t/t的意义的意义后来后来磁通量磁通量减减开始开始磁通量磁通量v1 1、穿过一个电阻为、穿过一个电阻为11的单匝闭合线圈的磁通量的单匝闭合线圈的磁通量始终是每秒均匀减少始终是每秒均匀减少2Wb2Wb，则，则 （）（）vA A、线圈中的感应电动势一定是每秒减少、线圈中的感应电动势一定是每秒减少2v2vvB B、线圈中的感应电动势一定是、线圈中的感应电动势一定是2v2vvC C、线圈中的感应电流一定是每秒减少、线圈中的感应电流一定是每秒减少2A2AvDD、线圈中的感应电流一定是、线圈中的感应电流一定是2A2A例与练例与练不变！不变！不变！不变！v2 2、匝数为、匝数为n n200200的线圈回路总电阻的线圈回路总电阻R R5050，整个线圈平面均有垂直于线框平面的匀强磁场穿整个线圈平面均有垂直于线框平面的匀强磁场穿过，磁通量过，磁通量随时间变化的规律如图所示，求：随时间变化的规律如图所示，求：线圈中的感应电流的大小。线圈中的感应电流的大小。例与练例与练v3 3、如图所示，用绝缘导线绕制的闭合线圈，共、如图所示，用绝缘导线绕制的闭合线圈，共100100匝，线圈总电阻为匝，线圈总电阻为R=0.5R=0.5，单匝线圈的面，单匝线圈的面积为积为30cm30cm2 2。整个线圈放在垂直线圈平面的匀强。整个线圈放在垂直线圈平面的匀强磁场中，如果匀强磁场以如图所示变化，求线圈磁场中，如果匀强磁场以如图所示变化，求线圈中感应电流的大小。中感应电流的大小。例与练例与练v4 4、有一面积为、有一面积为S S100cm100cm2 2的金属环，电阻为的金属环，电阻为R R0.10.1，环中磁场变化规律如图所示，磁场方向，环中磁场变化规律如图所示，磁场方向垂直环面向里，则在垂直环面向里，则在t t1 1t t2 2时间内通过金属环某时间内通过金属环某一截面的电荷量为多少？一截面的电荷量为多少？例与练例与练v5 5、单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，若线、单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示（正弦图象一部分），则（）（正弦图象一部分），则（）vA.A.线圈中线圈中0 0时刻感应电动势为时刻感应电动势为0 0vB.B.线圈中线圈中0 0时刻感应电动势最大时刻感应电动势最大vC.C.线圈中线圈中D D时刻感应电动势为时刻感应电动势为0 0vD.D.线圈中线圈中A A时刻感应电动势大于时刻感应电动势大于B B时刻感应电动时刻感应电动势势例与练例与练斜率表示斜率表示的变化率的变化率导线切割磁感线时的感应电动势（1 1）垂垂直直切切割割时时：如如图图所所示示，导导体体由由ab匀匀速速移移动动到到a1b1，这这一一过过程程中中穿穿过过闭闭合合回回路路的的磁磁通通量量变变化化 =BLv t，由由法法拉拉第第电电磁磁感应定律得：感应定律得：（2 2）切切割割方方向向与与磁磁场场方方向向成成角角时时：如如图图所所示示，将将v分分解解为为垂垂直直B和和平平行行B的的两个分量，其中：两个分量，其中：对切割有贡献 对切割无贡献 所以：4 4、导体切割磁感线感应电动势大小、导体切割磁感线感应电动势大小匀强磁场匀强磁场v 、B B、L L两两垂直两两垂直v说明：公式说明：公式E=/t，E=n/t一般适用一般适用于求解平均电动势的大小；而公式于求解平均电动势的大小；而公式E=BLV一般适用于切割磁感线运动导体的瞬时电动一般适用于切割磁感线运动导体的瞬时电动势的大小。势的大小。v讨论：产生感应电流与产生感应电动势的条讨论：产生感应电流与产生感应电动势的条件一样吗？件一样吗？（导体在磁场中做切割线运动或者是穿过某（导体在磁场中做切割线运动或者是穿过某一回路的磁通量发生变化，就一定产生感应一回路的磁通量发生变化，就一定产生感应电动势）电动势）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可用棒的中点速度作为平均切割速度代入公式计算：式计算：v6 6、如图所示，电阻不计的裸导体、如图所示，电阻不计的裸导体ABAB与宽为与宽为60cm60cm的平行金属导轨良好接触，电阻的平行金属导轨良好接触，电阻R R1 133，R R2 266，整个装置处在垂直导轨向里的匀强磁，整个装置处在垂直导轨向里的匀强磁场中，磁感应强度场中，磁感应强度B B0.5T0.5T。当。当ABAB向右以向右以V V5m/s5m/s的速度匀速滑动时，求流过电阻的速度匀速滑动时，求流过电阻R R1 1、R R2 2的的电流大小。电流大小。例与练例与练A AR2VB BR1