44法拉第电磁感应定律.pptx

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1、1在电磁感应现象中，产生感应电流的条件在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？是什么？2在恒定电流中学过，电路中存在持续电流在恒定电流中学过，电路中存在持续电流的条件是什么？的条件是什么？温故知新温故知新NS甲甲乙乙产生电动势的那部分导体相当于电源产生电动势的那部分导体相当于电源 既然闭合电路中既然闭合电路中有感应电流有感应电流，这，这个电路中就个电路中就一定有电动势一定有电动势。3.3.试从本质上比较甲、乙两电路的异同试从本质上比较甲、乙两电路的异同1 1、定义：、定义：在电磁感应现象中产生的电动势在电磁感应现象中产生的电动势叫叫感应电动势（感应电动势（E E）. .产生感应电动势的那产

2、生感应电动势的那部分导体部分导体相当于相当于电源电源. . 一、感应电动势一、感应电动势2、产生条件：、产生条件：只要只要穿过电路的穿过电路的磁通量发生磁通量发生变化变化，电路中，电路中就就产生感应电动势。产生感应电动势。磁通量变化是电磁感应的根本原因磁通量变化是电磁感应的根本原因; ;产生感应电动势是电磁感应现象的本质产生感应电动势是电磁感应现象的本质. .确定等效电源的正负极确定等效电源的正负极 MNAB发生电磁感应的部分被等效为电源发生电磁感应的部分被等效为电源，利用楞次定律利用楞次定律可判断出这部分的电流的方向可判断出这部分的电流的方向，而在电源的内部，而在电源的内部，电流由负极流向正

3、极。电流由负极流向正极。探究实验：影响感应电动势大小的因素探究实验：影响感应电动势大小的因素实验：实验：将条形磁铁如图所示插入线圈中，电流表将条形磁铁如图所示插入线圈中，电流表指针发生偏转。指针发生偏转。问题问题1、电流表指针偏转原、电流表指针偏转原因是什么？电流表指针偏因是什么？电流表指针偏转程度跟感应电动势的大转程度跟感应电动势的大小有什么关系？小有什么关系？ 问题问题2：将条形磁铁从同：将条形磁铁从同一高度，插入线圈中，快一高度，插入线圈中，快插入和慢插入由什么相同插入和慢插入由什么相同和不同？和不同？磁通量变化的快慢不同磁通量变化的快慢不同 磁通量的变化相同磁通量的变化相同都产生了都产

4、生了E(I)产生的产生的E(I)大小不等大小不等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小结：小结：感应电动势的大小可能与磁通量变化的快感应电动势的大小可能与磁通量变化的快慢有关，磁通量变化得快，感应电动势就大慢有关，磁通量变化得快，感应电动势就大.说明：说明：磁通量的变化快慢用磁通量的变化率来描磁通量的变化快慢用磁通量的变化率来描述，即可表示为述，即可表示为t实验检验：实验检验：实验结论实验结论越大，感应电流越大，感应电流I I越大，感应电动势越大，感应电动势E E越大越大。 t1.内容：内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过电路中感应电动势的大小，跟穿过 这一电路的磁通量的变

5、化率成正比。这一电路的磁通量的变化率成正比。2.表达：表达：E=/t（1 1）式中物理量都取国际单位）式中物理量都取国际单位 （2）表达式）表达式 E=n/t 若闭合电路是一个若闭合电路是一个n n匝线圈，则相当于匝线圈，则相当于n n个相同的电源个相同的电源串联，且穿过每匝线圈的磁通量变化率都相同，所以整个线串联，且穿过每匝线圈的磁通量变化率都相同，所以整个线圈的感应电动势为圈的感应电动势为 实际工作中实际工作中, ,为了获得较大的感应电动势为了获得较大的感应电动势, ,常常采用几常常采用几百匝甚至几千匝的线圈百匝甚至几千匝的线圈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过回

6、路的磁感穿过回路的磁感线的条数线的条数多少多少无直接关系无直接关系磁通量变化磁通量变化穿过回路的磁通穿过回路的磁通量量变化变化了多少了多少磁通量变化率磁通量变化率/t/t穿过回路的穿过回路的磁通磁通量量变化的快慢变化的快慢决定决定感应电动感应电动势的势的大小大小1、理解、理解:、/t的意义的意义弄清：弄清：1 1、磁通量大，电动势一定大吗？、磁通量大，电动势一定大吗？ 2、磁通量变化大，电动势一定大吗？、磁通量变化大，电动势一定大吗？产生产生感应电动感应电动势的势的条件条件 例例1 1下列几种说法中正确的是下列几种说法中正确的是( () ) A A线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的线圈中磁通量

7、变化越大，线圈中产生的 感应电动势一定越大感应电动势一定越大 B B线圈中磁通量越大，产生的感应电动势线圈中磁通量越大，产生的感应电动势 一定越大一定越大 C C线圈放在磁场越强的位置，产生的感应线圈放在磁场越强的位置，产生的感应 电动势一定越大电动势一定越大 D D线圈中磁通量变化越快，线圈中产生的线圈中磁通量变化越快，线圈中产生的 感应电动势越大感应电动势越大D 练习练习1 1闭合电路中产生感应电动势的大小，闭合电路中产生感应电动势的大小，跟穿过这一闭合电路的下列哪个物理量成跟穿过这一闭合电路的下列哪个物理量成正比？（正比？（ ） A A磁通量磁通量 B B磁感应强度磁感应强度 C C磁通

8、量的变化率磁通量的变化率 D D磁通量的变化量磁通量的变化量C 练习练习2 2穿过一个单匝线圈的磁通量始终保穿过一个单匝线圈的磁通量始终保持每秒钟减少持每秒钟减少2 2WbWb，则，则 A A线圈中感应电动势每秒增加线圈中感应电动势每秒增加2 2V V B B线圈中感应电动势每秒减少线圈中感应电动势每秒减少2 2V V C C线圈中无感应电动势线圈中无感应电动势 D D线圈中感应电动势保持不变线圈中感应电动势保持不变 Db.b.磁感应强度磁感应强度B B不变不变, ,垂直于磁场的回路面积垂直于磁场的回路面积S S发发生变化。此时：生变化。此时：a.a.垂直于磁场的回路面积垂直于磁场的回路面积S

9、 S不变不变, ,磁感应强度磁感应强度B B发发生变化。此时：生变化。此时：2 2、用公式用公式 求求E E的二种常见情况：的二种常见情况：（动生电动势）（动生电动势）（感生电动势）（感生电动势） 例例2 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，整个个线圈平面均有垂直于线框平面的匀强磁场穿过，磁通线圈平面均有垂直于线框平面的匀强磁场穿过，磁通量量随时间变化的规律如图所示，求：线圈中的感应随时间变化的规律如图所示，求：线圈中的感应电流的大小。电流的大小。 VVt5 . 01 . 010. 015. 0VtnE100AREI2感生电动势练习感生电动势

10、练习 练习练习1 1：单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转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，则化的规律如图所示，则 ( ) A.A.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 B.B.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 0 C. C.线圈中线圈中D D时刻感应电动势最大时刻感应电动势最大 D.D.线圈中线圈中0 0至至D D时间内平均感应时间内平均感应 电动势为电动势为1.4V1.4VAB 例例3 3、有一面积为、有一面积为S S100cm100cm2 2的

11、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，磁场方向垂，环中磁场变化规律如图所示，磁场方向垂直环面向里，则在直环面向里，则在t t1 1t t2 2时间内通过金属环某一截时间内通过金属环某一截面的电荷量为多少？面的电荷量为多少？tERtIqWbBS001. 0CRq01. 0RtREI感生电动势练习感生电动势练习练习练习2 2、如图，水平固定的光滑金属导轨如图，水平固定的光滑金属导轨abcdabcd，处于竖直向下，处于竖直向下的匀强磁场中，导轨的的匀强磁场中，导轨的adad边与边与bcbc边平行，间距为边平行，间距为L L1 1，电阻可，电阻可忽略不计。一根导体

12、棒忽略不计。一根导体棒efef平行于平行于abab边置于导轨上，与导轨保边置于导轨上，与导轨保持良好接触。已知导体棒的电阻为持良好接触。已知导体棒的电阻为R R，与，与abab相距为相距为L L2 2。（1 1）如果磁感应强度按）如果磁感应强度按B BB B0 0ktkt的规律增大（的规律增大（k k为常数），为常数）， 且导体棒在外力作用下操持静止。试求导体棒中的感应且导体棒在外力作用下操持静止。试求导体棒中的感应 电流大小和方向。电流大小和方向。（2 2）在（）在（1 1）的情况下，如果控制棒是水平且与棒垂直的外）的情况下，如果控制棒是水平且与棒垂直的外 力力F F，试求，试求F F的方向

13、和的方向和F F的大小随时间的大小随时间t t变化的规律。变化的规律。（3 3）若在）若在t=0t=0时刻，磁感应强度为时刻，磁感应强度为B B0 0，此时棒以恒定速度，此时棒以恒定速度v v从从 初位置开始向右匀速运动，为确保棒中不产生感应电初位置开始向右匀速运动，为确保棒中不产生感应电 流，磁感应强度应按什么规律变化？流，磁感应强度应按什么规律变化？abdefB12 (1) E=BSKL Ltt解：感应电动势12KL L E I= RR感应电流方向：水平向右2121010F =F =BIL =(2) () ()kL LBkt ILBktR外安12012(3) =BS=BL (L +vt)=

14、B L L棒中无感应电流的条件：回路磁通量不变202 L B=L +Bvt第二课时：导体棒切割磁第二课时：导体棒切割磁感线引起的动生电动势感线引起的动生电动势 G Ga ab bv v 导体导体abab处于匀强磁场中，磁感应强处于匀强磁场中，磁感应强度是度是B B，长为，长为L L的导体棒的导体棒abab以速度以速度v v匀速匀速切割磁感线，求产生的感应电动势切割磁感线，求产生的感应电动势a ab b分析：回路在时间分析：回路在时间tt内增大的面积为：内增大的面积为：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为：穿过回路的磁通量的变化为：=BS=BS=B

15、Lvt=BLvtV V是相对于磁场的速度是相对于磁场的速度平均值或瞬时值平均值或瞬时值L L应为有效长度应为有效长度V2V2V1V1v vB B若导体运动方向跟磁感应强度方向有夹角若导体运动方向跟磁感应强度方向有夹角(导体斜切磁感线导体斜切磁感线)为为v与与B夹角夹角sin1BLvBLvE（2 2）B B与与V V不垂直时的不垂直时的有效速度有效速度中BLVLBLBL)21(212（1 1）. .有效切割有效切割长度长度公式中的公式中的L为有效切割长度，即垂直于为有效切割长度，即垂直于B、垂直于、垂直于v且处于磁场中的直线部分长度且处于磁场中的直线部分长度E=BRvE=Blvsin;E=B2R

16、v例例1 1 如图如图 所示，平行导轨间距为所示，平行导轨间距为 d d ，一端，一端跨接一个电阻跨接一个电阻 R R ，匀强磁场的磁感强度为，匀强磁场的磁感强度为 B , B , 方向与导轨所在平面垂直，一根足够长的金方向与导轨所在平面垂直，一根足够长的金属棒与导轨成属棒与导轨成角放置，棒与导轨接触良好，角放置，棒与导轨接触良好，金属棒与导轨的电阻不计当金属棒沿垂直金属棒与导轨的电阻不计当金属棒沿垂直于棒的方向以速度于棒的方向以速度v v滑行时，通过电阻滑行时，通过电阻 R R电流电流为为( )( ) D 法拉第发电机法拉第发电机书本书本P14法拉第电机原理图法拉第电机原理图看成许多辐条在转

17、动切割看成许多辐条在转动切割例例3.3.一导体圆环的电阻为一导体圆环的电阻为44，半径为半径为0.05m0.05m，圆环平面垂，圆环平面垂直匀强磁场，如图所示放直匀强磁场，如图所示放置磁感应强度为置磁感应强度为4T4T，两根，两根电阻均为电阻均为22的导线的导线OaOa和和ObOb，OaOa固定，固定，a a端端b b端均与环接触，端均与环接触，ObOb以以4rad/s4rad/s的角速度的角速度逆时针逆时针沿圆环转动沿圆环转动 求求：当：当ObOb的的b b端从端从a a端滑过端滑过180180时，通过导线时，通过导线OaOa中的中的电流是多少？电流是多少？ bV中中Oba 练习练习. .如

18、图是发拉第圆盘发电机的示意图：铜盘安如图是发拉第圆盘发电机的示意图：铜盘安装在水平的铜轴上，它的边缘正好在两磁极之间，装在水平的铜轴上，它的边缘正好在两磁极之间，两块铜片、分别与转动轴和铜盘的边缘接触。两块铜片、分别与转动轴和铜盘的边缘接触。使铜盘转动，电阻中就有电流通过。已知圆盘使铜盘转动，电阻中就有电流通过。已知圆盘的半径为的半径为r,r,其转动的角速度为其转动的角速度为，磁场的磁感应，磁场的磁感应强度的大小为，当圆盘如图示方向转动时，通强度的大小为，当圆盘如图示方向转动时，通过的电流方向为自上而下。过的电流方向为自上而下。 请在图中标出磁感应强度的方向。请在图中标出磁感应强度的方向。 计

19、算通过电阻的电流大小计算通过电阻的电流大小 （圆盘的电阻不计）（圆盘的电阻不计） 一直升机停在南半球的地磁极上空该处地磁场一直升机停在南半球的地磁极上空该处地磁场的方向竖直向上，磁感应强度为的方向竖直向上，磁感应强度为B.直升机螺旋桨直升机螺旋桨叶片的长度为叶片的长度为L，螺旋桨转动的频率为，螺旋桨转动的频率为f，顺着地，顺着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨顺时针方向转磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨顺时针方向转动螺旋桨叶片的近轴端为动螺旋桨叶片的近轴端为a，远轴端为，远轴端为b，如果，如果忽略忽略a到转轴中心线的距离，用到转轴中心线的距离，用表示每个叶片中表示每个叶片中的感应电动势，如图所示则的感应电

20、动势，如图所示则()AfL2B，且，且a点电势低于点电势低于b点电势点电势B2fL2B，且，且a点电势低于点电势低于b点电势点电势CfL2B，且，且a点电势高于点电势高于b点电势点电势D2fL2B，且，且a点电势高于点电势高于b点电势点电势练习练习.粗细均匀的金属环的电阻为粗细均匀的金属环的电阻为R，可转动的金，可转动的金属杆属杆OA的电阻为的电阻为R/4，杆长为，杆长为L，A端与环面接端与环面接触，一阻值为触，一阻值为R/2的定值电阻分别与杆端点的定值电阻分别与杆端点O及及环连接，杆环连接，杆OA在垂直于环面向里的磁感应强度在垂直于环面向里的磁感应强度为为B的匀强磁场中，以角速度的匀强磁场中

21、，以角速度顺时针转动，如顺时针转动，如图所示，求通过棒图所示，求通过棒OA中电流的变化范围。中电流的变化范围。RAD:0R/4R总总:3R/4RI:RlBRlB32222例例4 4. .如图，矩形线圈在匀强磁场中绕如图，矩形线圈在匀强磁场中绕OOOO轴轴转动时，线圈中的感应电动势是否变化：转动时，线圈中的感应电动势是否变化：为什么？设线圈的两个边长分别是为什么？设线圈的两个边长分别是L L1 1和和L L2 2，转动时角速度是转动时角速度是，磁场的磁感应强度为，磁场的磁感应强度为B B。试证明试证明：在图示位置时，线：在图示位置时，线 圈中的感应电动势为圈中的感应电动势为E=BSE=BS 式中

22、式中S= LS= L1 1L L2 2，为线圈面积。，为线圈面积。（3 3）. .线框在磁场中转动时的电磁感应线框在磁场中转动时的电磁感应练习练习、如图，边长为、如图，边长为a a的正方形闭合线框的正方形闭合线框ABCDABCD在匀强磁场中绕在匀强磁场中绕ABAB边匀速转动，磁感应强度为边匀速转动，磁感应强度为B B，初始时刻线框所在的平面与磁感线垂直，初始时刻线框所在的平面与磁感线垂直，经过经过t t时间转过时间转过1201200 0角，求：角，求：（1 1）线框内感应电动势在时间）线框内感应电动势在时间t t内的平均值内的平均值. .（2 2）转过）转过1201200 0角时感角时感 应电

23、动势的瞬时值应电动势的瞬时值. .3Ba2/(2t) 例例1.1.如图所示，水平放置的两条光滑轨道如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒上有可自由移动的金属棒PQPQ、MNMN，当，当PQPQ在在外力的作用下运动时，外力的作用下运动时，MNMN在磁场力的作用在磁场力的作用下向右运动，则下向右运动，则PQPQ所做的运动可能是所做的运动可能是（ ）A向右加速运动向右加速运动B向左加速运动向左加速运动C向右减速运动向右减速运动D向左减速运动向左减速运动BC4.左右手定则的应用左右手定则的应用总结评述 (2)执因索果法执因索果法：将上面的箭头倒过来即可 练习练习1.1.如图所示，在匀强

24、磁场中放有平行铜导如图所示，在匀强磁场中放有平行铜导轨，它与大导线圈轨，它与大导线圈M M相连接，要使小导线圈相连接，要使小导线圈N N获获得顺时针方向的感应电流，则放在导轨中的裸得顺时针方向的感应电流，则放在导轨中的裸金属棒金属棒abab的运动情况是的运动情况是( (两导线圈共面位置两导线圈共面位置) ) ( () ) A A向右匀速运动向右匀速运动 B B向左加速运动向左加速运动 C C向右减速运动向右减速运动 D D向右加速运动向右加速运动BC 如果所示，通电线圈在磁场中受力转动，线圈中如果所示，通电线圈在磁场中受力转动，线圈中就会产生感应电动势。感应电动势加强了电源产生就会产生感应电动

25、势。感应电动势加强了电源产生的电流，还是削弱了它？是有利于线圈的转动，还的电流，还是削弱了它？是有利于线圈的转动，还是阻碍了线圈的转动？是阻碍了线圈的转动？思考与讨论思考与讨论四、反电动势四、反电动势E FS N 电机转动电机转动 例例5：如图所示，裸金属线组成滑框，金属棒如图所示，裸金属线组成滑框，金属棒abab可滑动，可滑动，其电阻为其电阻为r r，长为，长为L L，串接电阻，串接电阻R R，匀强磁场为，匀强磁场为B B，当，当abab以以V V向右匀速运动过程中，求：向右匀速运动过程中，求：（1 1）棒）棒abab产生的感应电动势产生的感应电动势E?E?（2 2）abab间的电压间的电压U?U?（3 3）若保证）若保证abab匀速运动，所加外力匀速运动，所加外力F F的的大小大小，在时间在时间t t秒内的外力做功秒内的外力做功W W大小大小 ，功率，功率P?P?（4 4）时间）时间t t秒内棒秒内棒abab生热生热 , ,电阻电阻R R上生热上生热 ? ?BlvE 、11Q2QRtrRBlvRtIQrtrRBlvrtIQ2222214、