§44法拉第电磁感应定律.ppt

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1、第四章第四章 电磁感应电磁感应4.44.4法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律问题问题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3 3 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律 试试从本质上从本质上比较甲、乙两比较甲、乙两

2、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）1、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感应电动势。产生感应电动势的那部分导体就是。产生感应电动势的那部分导体就是电电源源。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、感应电动势和感应电流关系感应电流关系：感应电动势是感：感应电动势是感应电流存在的必要条件

3、，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。产生感应电流只不过是一个现象产生感应电流只不过是一个现象，它表示电路中在输送，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，电路中就

4、产生感应电动势，产生感应电动势是电磁感应现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磁通量是否变化是电磁感应的根本原因。若磁通量变化。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。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实验探究实验探究3、磁通量的变化率、磁通量的变化率t

5、t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？（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。 1 1、内容：、内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这电路中感应电动势的大小，跟穿过这

6、一电路的磁通量变化率一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Ektt（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，且穿过每匝匝线圈，且穿过每匝线圈的磁通量相同，线圈的磁通量相同，E？ 若有若有n n匝线圈，则相当于有匝线圈，则相当于有n n个电源串个电源串联，总电动势为：联，总电动势为：Ent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。1、有一个、有一个50匝的线圈，如果穿过它的磁通量匝的线圈，如果穿过它的磁通量

7、的变化率为的变化率为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内穿过它的磁内穿过它的磁通量从通量从0.01Wb增加到增加到0.09Wb。求线圈中的感。求线圈中的感应电动势。应电动势。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增加增加到到9T。求线圈中的感应电动势。求线圈中的感应电动势。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？ENt21Nt 21BBNSt21

8、SSNBt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 0t 0时，时，E E为瞬时感应电动势为瞬时感应电动势4 4、 如下图所示，半径为如下图所示，半径为r的金属环绕通过某直径的轴的金属环绕通过某直径的轴OO 以角速度以角速度作匀速转动，匀强磁场的磁感应强度作匀速转动，匀强磁场的磁感应强度为为B，从金属环面与磁场方向重合时开始计时，则在，从金属环面与磁场方向重合时开始计时，则在金属环转过金属环转过30角的过程中，环中产生的电动势的平角的过程中，环中产生的电动势的平均值是多大？均值是多大？ o oOOB三、导体作三、导体作切割磁感线运动切割

9、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=LvtS=Lvt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：=BS=BStE =BLvt=BLvtttBLv BLv （V V是相对于磁场的速度）是相对于磁场的速度）tE v vB BV V1 1=Vsin=Vsin V V2 2=Vcos=Vcos 若导体斜

10、切磁感线若导体斜切磁感线 sinBLvBLvE1（为为v v与与B B夹角）夹角） ttBLv （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）。问题：问题：公式公式 tnEsin BLvE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

11、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： 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

12、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：例例2 2、如下图所示，长为、如下图所示，长为L的铜杆的铜杆OA以以O为轴在为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角速度垂直于匀强磁场的平面内以角速度匀速转动，匀速转动，磁场的磁感应强度为磁场的磁感应强度为B，求杆，求杆OA两端的电势差。两端的电势差。AOA例题例题3 3、在磁感应强度为、在磁感应强度为B B的匀强磁场中的匀强磁场中, ,有一个有一个匝数为匝数为n n的矩形线圈的矩形线圈, ,边长边长abab=L=L1 1,bc=L,bc=L2 2线圈绕中线圈绕中心轴心轴OOOO以角速度以角速度由图示位置逆时针方向转动。由图示位置逆时针方向转动。试求试求: : (1) (1)线圈中产生感应电动势的线圈中产生感应电动势的最大值最大值; ; (2) (2) 线圈转过线圈转过1/41/4周的过程中的周的过程中的平均感应电动势平均感应电动势 。cBdOOab