法拉第电磁感应的定律及其应用精选文档.ppt
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1、法拉第电磁感应的定律及其应用本讲稿第一页,共四十二页(一)知识与技能(一)知识与技能1知道什么叫感应电动势。知道什么叫感应电动势。2知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量,并能区别知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量,并能区别、E=/t。3理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。4知道知道E=BLvsin如何推得。如何推得。5会用会用E=n/t和和E=BLvsin解决问题。解决问题。(二)过程与方法(二)过程与方法通过推导到线切割磁感线时的感应电动势公式通过推导到线切割磁感线时的感应电动势公式E=BLv,掌握运用理论知识探,掌握运用理论
2、知识探究问题的方法。究问题的方法。(三)情感、态度与价值观(三)情感、态度与价值观1从不同物理现象中抽象出个性与共性问题,培养学生对不同事物进行分析,从不同物理现象中抽象出个性与共性问题,培养学生对不同事物进行分析,找出共性与个性的辩证唯物主义思想。找出共性与个性的辩证唯物主义思想。2了解法拉第探索科学的方法,学习他的执著的科学探究精神了解法拉第探索科学的方法,学习他的执著的科学探究精神教学目标教学目标高二物理选修高二物理选修3-23-2教学教学本讲稿第二页,共四十二页1、在电磁感应现象中产生的电动势叫、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相当于产生
3、感应电动势的那部分导体就相当于电源电源。一、感应电动势一、感应电动势2、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注意区分注意区分、高二物理选修高二物理选修3-23-2教学教学本讲稿第三页,共四十二页1、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?2、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、磁通量的变化不同。磁通量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为零,磁通量的变化率不
4、一定为零;磁通量的变化大,磁通磁通量的变化大,磁通量的变化率也不一定大。量的变化率也不一定大。问题与思考问题与思考1高二物理选修高二物理选修3-23-2教学教学本讲稿第四页,共四十二页1、内容:、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中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量变化率/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、数学表达式、数学表达式(注意单位)(注意单位)若有若有n匝线圈,则相当于有匝线圈,则相当于有n个电个电源串联,总电动势为:源串联,总电动势为:注意:注意:公式中公式中应取绝对值,不涉及正负,感应电流的方向应取绝对值,不涉及正负,感
5、应电流的方向另行判断。另行判断。3、方向:、方向:由楞次定律或右手定则确定。由楞次定律或右手定则确定。本讲稿第五页,共四十二页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着电能;,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,它表示电路已经具备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。了随时输出电能的能力。4、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,电路中不论电路是否闭合,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,就产生感应电动势,产生感应电动势是电磁感应现象的本
6、质产生感应电动势是电磁感应现象的本质。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。若磁通量变化了,电路中。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,电路中将会有感应电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。流。高二物理选修高二物理选修3-23-2教学教学本讲稿第六页,共四十二页如图所示为穿过某线路的磁通量如图所示为穿过某线路的磁通量随时间随时间t变化的关系图,试根据变化的关系图,试根据图说明:图说明:(1)穿过某线路的磁通量)穿过某线路的磁通量何时最大?何时最小?何时最大?何时最小?(2)/t何时最大?何时最小?何时最大?何时
7、最小?(3)感应电动势)感应电动势E何时最大?何时最小?何时最大?何时最小?tOt1t2t3t4注意区分几个物理量:注意区分几个物理量:、/t/tEE只与只与/t/t有关,有关,而与而与、无关。无关。问题与思考问题与思考2高二物理选修高二物理选修3-23-2教学教学本讲稿第七页,共四十二页 三、导体作切割磁感线运动三、导体作切割磁感线运动问题与思考(平动切割)问题与思考(平动切割)3: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处于匀强处于匀强磁场中,它的长为磁场中,它的长为L,磁感应强度是,磁感应强度是B,ab以速度以速度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
8、生的感应电动势?Gabv回路在时间回路在时间t内增大的面积为:内增大的面积为:S=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=BLvt(V是相对于磁场的速度)是相对于磁场的速度)本讲稿第八页,共四十二页vBV1=VsinV2=Vcos若导体斜切磁感线若导体斜切磁感线(为为v与与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)问题与思考问题与思考4本讲稿第九页,共四十二页如图,匀强磁场的磁感应电动势为如图,匀强磁场的磁感应电动势为B,长为,长为L的金属棒的金
9、属棒ab在垂在垂直于直于B的平面内运动,速度的平面内运动,速度v与与L成成角,求金属棒角,求金属棒ab产生的感应电产生的感应电动势。动势。abvE=BLVsin问题与思考问题与思考5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=03、速度、速度V为平均值(瞬时值),为平均值(瞬时值),E就为平均值(瞬时值)就为平均值(瞬时值)本讲稿第十页,共四十二页LvB1、如图,一半圆形导体,半径是、如图,一半圆形导体,半径是R,在垂直于匀强磁场,在垂直于匀强磁场B的平面内以的平面内以速度速度v向右运动,求它产生的感应电动势
10、?向右运动,求它产生的感应电动势?2、求下面图示情况下,、求下面图示情况下,a、b、c三段导体两端的感应电动势各为三段导体两端的感应电动势各为多大?多大?练练习习本讲稿第十一页,共四十二页问题:问题:公式公式与公式与公式的区别和联系?的区别和联系?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和某段时间或和某段时间或者某个过程对应,而者某个过程对应,而求出的是瞬时感应电动势,求出的是瞬时感应电动势,E和某个时刻或和某个时刻或者某个位置对应。者某个位置对应。2、求出的是整个回路的感应电动势,而不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的电动势。回路中感应
11、是回路中某部分导体的电动势。回路中感应电动势为零时,但是回路中某段导体的感应电动势为零时,但是回路中某段导体的感应电动势不一定为零。如右图。电动势不一定为零。如右图。vabcdLL小小结结区别: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就为瞬时感应电动势就为瞬时感应电动势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:本讲稿第十二页,共四十二页如下图所示,长为如下图所示,长为L的铜杆的铜杆OA以以O为轴在垂直于匀强磁场的平面内为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角速度以角速度匀速转动,
12、磁场的磁感应强度为匀速转动,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问题与思考(旋转切割)问题与思考(旋转切割)6本讲稿第十三页,共四十二页在磁感应强度为在磁感应强度为B的匀强磁场中的匀强磁场中,有一个匝数为有一个匝数为n的矩形线圈的矩形线圈,边长边长ab=L1,bc=L2线圈绕中心轴线圈绕中心轴OO以角速度以角速度由图示位置逆时针方向转动。试由图示位置逆时针方向转动。试求求:(1)线圈中产生感应电动势的最大值线圈中产生感应电动势的最大值;(2)线圈转过线圈转过1/4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。(3)设线圈的总电阻为设线圈的总电阻为R,
13、线圈,线圈转过转过1/4周的过程中通过某一截面的电量。周的过程中通过某一截面的电量。cBdOOab问题与思考(线圈旋转切割)问题与思考(线圈旋转切割)7本讲稿第十四页,共四十二页如图所示,长如图所示,长L1宽宽L2的矩形线圈电阻为的矩形线圈电阻为R,处于磁感应强度为,处于磁感应强度为B的匀强磁场边缘,线圈与磁感线垂直。求:将线圈以向右的速的匀强磁场边缘,线圈与磁感线垂直。求:将线圈以向右的速度度v匀速拉出磁场的过程中,匀速拉出磁场的过程中,拉力的大小拉力的大小F;拉力的功率拉力的功率P;拉力做的功拉力做的功W;线圈中产生的电热线圈中产生的电热Q;通过线圈某一截面的通过线圈某一截面的电荷量电荷量
14、q。与与v无关无关练练习习本讲稿第十五页,共四十二页问问题题与与思思考考8、如如图图所所示示,一一水水平平放放置置的的U形形框框,上上面面放放一一质质量量为为m的的金金属属棒棒,它它的的电电阻阻为为R,它它与与轨轨道道的的滑滑动动摩摩擦擦力力为为f,图图中中的的电电源源电电动动势势为为E,电电源源内内阻阻和和导导轨轨电电阻阻均均不不计计。合合上上电电键键后后,(1)请请分分析析棒棒将将如如何何运运动动?(2)速速度度增增大大后后,电路的电流如何变化?(电路的电流如何变化?(3)最终的速度?)最终的速度?fFv解析:解析:当棒运动后,它就要切割磁感线,产生一个与外加电源相反的电动势当棒运动后,它
15、就要切割磁感线,产生一个与外加电源相反的电动势E/=BLV,则,则vto可可知知,棒棒先先做做变变加加速速运运动动,当当a=0时时,做匀速运动,且速度达到最大。做匀速运动,且速度达到最大。四、反电动势四、反电动势本讲稿第十六页,共四十二页问题与思考问题与思考91、电动机线圈的转动会产生感应电动势。这个电动势是加强了电动机线圈的转动会产生感应电动势。这个电动势是加强了电源产生的电流,还是削弱了电源的电流?是有利于线圈转动还电源产生的电流,还是削弱了电源的电流?是有利于线圈转动还是阻碍线圈的转动?是阻碍线圈的转动?电动机转动时产生的感应电动势电动机转动时产生的感应电动势削弱削弱了电源的电流,这个电
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- 法拉第 电磁感应 定律 及其 应用 精选 文档
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