第二讲电磁感应定律自感现象PPT讲稿.ppt

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1、第二讲电磁感应定律自感现象第1页，共23页，编辑于2022年，星期二一、法拉第电磁感应定律一、法拉第电磁感应定律1 1、内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过、内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一回路的磁通量的变化率成正比。这一回路的磁通量的变化率成正比。（1 1）是是磁磁通通量量的的平平均均变变化化率率，表表示示磁磁通通量量变变化化的快慢的快慢 E是是t时间内的平均感应电动势时间内的平均感应电动势2、公式：、公式：3、对法拉第电磁感应定律的理解：、对法拉第电磁感应定律的理解：第2页，共23页，编辑于2022年，星期二（2）磁通量变化）磁通量变化的计算方式：的计算方式：若若S变，变，B不变则

2、不变则 若若B变，变，S不变不变若若S不变、不变、B不变，但不变，但S、B的夹角变则的夹角变则若若S变、变、B变以及变以及S、B的夹角变则的夹角变则3、对法拉第电磁感应定律的理解：、对法拉第电磁感应定律的理解：=S B（BS垂直）垂直）=S B（BS垂直）垂直）=2 1=2 1第3页，共23页，编辑于2022年，星期二(3)电量计算式：电量计算式：3、对法拉第电磁感应定律的理解：、对法拉第电磁感应定律的理解：第4页，共23页，编辑于2022年，星期二4、导体切割磁感线运动：导体切割磁感线运动：（1）说明：）说明：此式只适用于匀强磁场此式只适用于匀强磁场.v 恒定时，产生的恒定时，产生的E恒定；

3、恒定；v发生变化时，求出的发生变化时，求出的E是与是与v对应的瞬时值；对应的瞬时值；v为某段时间的平均速度时，求出的为某段时间的平均速度时，求出的E为该段时间内的感应为该段时间内的感应电动势的平均值电动势的平均值 导体平动切割时导体平动切割时L用垂直于用垂直于v 的有效长度；的有效长度；转动切割时，速度转动切割时，速度v用切割部分的平均速度用切割部分的平均速度E=BLV （B、L、V两两垂直）两两垂直）第5页，共23页，编辑于2022年，星期二E=BL V sin说明：说明：式中式中为导体运动速度为导体运动速度v与磁感应强度与磁感应强度B 的夹角或者的夹角或者为导体为导体L与磁感应强度与磁感应

4、强度B的夹角的夹角.（2）若）若B、L、V不垂直，则：不垂直，则：若若V为瞬时速度，为瞬时速度，E为瞬时电动势；为瞬时电动势；若若V为平均速度，则为平均速度，则E为平均电动势。为平均电动势。第6页，共23页，编辑于2022年，星期二例例1、有一边长为有一边长为l、匝数为、匝数为n、电阻为、电阻为R的正方形闭合线框，的正方形闭合线框，处于磁感应强度为处于磁感应强度为B匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，若将线框在磁场中翻转，若将线框在磁场中翻转180,求在这个过程中通过导线横求在这个过程中通过导线横截面的电量。截面的电量。解：解：将线框转过将线框转过180,则穿

5、过线框的磁通量的变化量大小则穿过线框的磁通量的变化量大小是是 =2BS=2Bl 2 这个过程中产生的感应电动势为这个过程中产生的感应电动势为E=n /t 感应电流感应电流 I=E/R所以电量所以电量 q=I t=n /R=2nBl 2/R 第7页，共23页，编辑于2022年，星期二例例2、如图，一圆环与外切正方形线框均由相同的绝缘导如图，一圆环与外切正方形线框均由相同的绝缘导线制成，并各自形成闭合回路，匀强磁场布满整个方形线线制成，并各自形成闭合回路，匀强磁场布满整个方形线框，当磁场均匀变化时，线框和圆环中的感应电动势之比框，当磁场均匀变化时，线框和圆环中的感应电动势之比是多大？感应电流之比等

6、于多少？是多大？感应电流之比等于多少？解：设正方形边长为解：设正方形边长为2a，则圆环半径为，则圆环半径为a，两者面积之比为两者面积之比为 S1/S2=4a2/a2=4/,电阻之比为电阻之比为 R1/R2=8a/2a=4/E=/t=SB/t S E1/E2=S1/S2=4a2/a2=4/,第8页，共23页，编辑于2022年，星期二例例3、矩形形线框矩形形线框abcd绕绕OO 轴轴在磁感强度为在磁感强度为0.2T的匀强磁场的匀强磁场中以中以2 r/s 的转速匀速转动，已知的转速匀速转动，已知ab=20cm，bd=40cm，匝，匝数为数为100匝，当线框从如图示位置开始转过匝，当线框从如图示位置开

7、始转过90，则线圈中，则线圈中磁通量的变化量磁通量的变化量等于多少？磁通量平均变化率为多少等于多少？磁通量平均变化率为多少？线圈中产生的平均感应电动势？线圈中产生的平均感应电动势E为多少？为多少？ab cdO O解：解：转过转过90时，线圈中磁通量的变化量时，线圈中磁通量的变化量=BS 0=0.016 Wb周期为周期为 T=1/2=0.5st=1/4 T=0.125s /t=0.016/0.125=0.128 Wbs，E=n/t=12.8V 第9页，共23页，编辑于2022年，星期二例例4、一个一个N匝圆线圈，放在磁感强度为匝圆线圈，放在磁感强度为B的匀强磁场中，的匀强磁场中，线圈平面跟磁感强

8、度方向成线圈平面跟磁感强度方向成30角，磁感强度随时间均匀角，磁感强度随时间均匀变化，线圈导线规格不变，下列方法中可使线圈中感应电变化，线圈导线规格不变，下列方法中可使线圈中感应电流增加一倍的是流增加一倍的是 A将线圈匝数增加一倍将线圈匝数增加一倍B将线圈面积增加一倍将线圈面积增加一倍C将线圈半径增加一倍将线圈半径增加一倍D适当改变线圈的取向适当改变线圈的取向解：设线圈单位长度的电阻为解：设线圈单位长度的电阻为R0，线圈的半径为，线圈的半径为r，E=N/t=NS sin 30 B/t I=NS sin 30BRt =Nr2 sin 30BN 2rR0t =rsin 30B2 R0t C D第1

9、0页，共23页，编辑于2022年，星期二例例5、单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂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规律如图所示,则线圈中则线圈中 A0时刻感应电动势最大时刻感应电动势最大BD时刻感应电动势为零时刻感应电动势为零CD时刻感应电动势最大时刻感应电动势最大D0至至D时间内平均感生时间内平均感生 电动势为电动势为0.4VA B D 1t/s/10-3 WbA0B D20.01第11页，共23页，编辑于2022年，星期二例例6.用用相相同同导导线线绕绕制制的的边边长长为为L或

10、或2L的的四四个个闭闭合合导导体体线线框框，以以相相同同的的速速度度匀匀速速进进入入右右侧侧匀匀强强磁磁场场，如如图图所所示示。在在每每个个线线框框进进入入磁磁场场的的过过程程中中，M、N两两点点间间的的电电压压分分别为别为Ua、Ub、Uc和和Ud.下列判断正确的是下列判断正确的是 ()A.UaUbUcUd B.UaUbUdUc C.Ua=UbUc=Ud D.UbUaUdUc dcbaMN MN MNMN解：解：UaUbUdUcB第12页，共23页，编辑于2022年，星期二例例7.粗粗细细均均匀匀的的电电阻阻丝丝围围成成的的正正方方形形线线框框置置于于有有界界匀匀强强磁磁场场中中，磁磁场场方方

11、向向垂垂直直于于线线框框平平面面，其其边边界界与与正正方方形形线线框框的的边边平平行行。现现使使线线框框以以同同样样大大小小的的速速度度沿沿四四个个不不同同方方向向平平移移出出磁磁场场，如如图图所所示示，则则在在移移出出过过程程中中线线框框一一边边a、b两两点点间间的的电电势势差差绝绝对对值值最最大大的的是是 （）BbavbavbavA.B.C.D.bav第13页，共23页，编辑于2022年，星期二自感现象自感现象1.由于导体本身的电流发生变化而产生的由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象叫做自感现象。电磁感应现象叫做自感现象。2.自感电动势自感电动势在自感现象中产生的感应电动势叫做自

12、感在自感现象中产生的感应电动势叫做自感电动势。电动势。3.自感电动势的大小跟线圈中电流强度的变化率成正比自感电动势的大小跟线圈中电流强度的变化率成正比E自自=n/t=LI/t这符合电磁感应现象的规律这符合电磁感应现象的规律 体现出了感应电流的效果阻碍体现出了感应电流的效果阻碍产生感应电流的原因，产生感应电流的原因，4.自感系数自感系数L简称自感或电感。简称自感或电感。自感的单位是亨利自感的单位是亨利.L是反映线圈本身特征的物理量，是反映线圈本身特征的物理量，L的大小跟线圈的形状、的大小跟线圈的形状、长短、匝数及有无铁芯有关，线圈越长，横截面越大，单长短、匝数及有无铁芯有关，线圈越长，横截面越大

13、，单位长度上匝数越多，自感系数就越大位长度上匝数越多，自感系数就越大L的大小与电流的的大小与电流的大小、有无以及电流变化的快慢都无关大小、有无以及电流变化的快慢都无关 二、自感现象二、自感现象第14页，共23页，编辑于2022年，星期二自感现象中的一个重要特征自感现象中的一个重要特征5.自感现象作为一种特殊的电磁感应现象，是由于流过导体自自感现象作为一种特殊的电磁感应现象，是由于流过导体自身的电流的变化而引起的，由楞次定律知，产生的感应电动身的电流的变化而引起的，由楞次定律知，产生的感应电动势（自感电动势）又必将阻碍着电流的这一变化，正是由于势（自感电动势）又必将阻碍着电流的这一变化，正是由于

14、这种阻碍，使得自感现象具备一个重要的特征：自感现象中这种阻碍，使得自感现象具备一个重要的特征：自感现象中引起自感电动势产生的电流变化，通过线圈中的电流一般只引起自感电动势产生的电流变化，通过线圈中的电流一般只能是逐渐变化而能是逐渐变化而不可能发生突变。不可能发生突变。6.自感现象的应用：日光灯电路、自感现象的应用：日光灯电路、LC振荡电路等，振荡电路等，7.自感现象的危害与防止：在切断自感系数很大、而电流又很自感现象的危害与防止：在切断自感系数很大、而电流又很强的电路强的电路,瞬间形成电弧，必须瞬间形成电弧，必须采用特制的安全开关；采用特制的安全开关；精密线绕电阻为了消除使用过程中电流精密线绕

15、电阻为了消除使用过程中电流变化引起的自感现象，采用双线绕法。变化引起的自感现象，采用双线绕法。第15页，共23页，编辑于2022年，星期二 8、两种自感现象、两种自感现象:LABRR1K结论：闭合结论：闭合K瞬间，瞬间，B 灯灯 先亮，先亮，A灯后亮。灯后亮。（2）断电自感：）断电自感：LKA结论：断开结论：断开K瞬间，瞬间，A灯灯 亮一下再熄灭。亮一下再熄灭。（1）通电自感：）通电自感：第16页，共23页，编辑于2022年，星期二 9、自感电动势的方向：、自感电动势的方向：自感电动势总阻碍导体中原来电流的变化。自感电动势总阻碍导体中原来电流的变化。当电流增加时自感电动势阻碍电流增加。当电流增

16、加时自感电动势阻碍电流增加。（此时（此时E感感与与I原原反向）反向）当电流减小时自感电动势阻碍电流减小。当电流减小时自感电动势阻碍电流减小。（此时（此时E感感与与I原原同向）同向）第17页，共23页，编辑于2022年，星期二三、涡流：三、涡流：2、涡流在生产生活中的应用：、涡流在生产生活中的应用：（1）电磁灶与涡流加热）电磁灶与涡流加热（2）涡流制动与涡流探测）涡流制动与涡流探测1、当线圈中的电流发生变化时，在他当线圈中的电流发生变化时，在他附近的任何导体都会产生像涡漩状的感附近的任何导体都会产生像涡漩状的感应电流。应电流。第18页，共23页，编辑于2022年，星期二举例说明举例说明第19页，

17、共23页，编辑于2022年，星期二例例1.在在如如图图所所示示的的电电路路中中，a、b为为两两个个完完全全相相同同的的灯灯泡泡，为为自自感感线线圈圈，为为电电源源，为为开开关关，关关于于两两灯灯泡泡点点亮亮和和熄熄灭灭的的先后次序，下列说法正确的是先后次序，下列说法正确的是 （）A.合上开关，合上开关，a先亮，先亮，b后亮；后亮；断开开关，断开开关，a、b同时熄灭同时熄灭 B.合上开关，合上开关，b先亮，先亮，a后亮；后亮；断开开关，断开开关，a先熄灭，先熄灭，b后熄灭后熄灭C.合上开关，合上开关，b先亮，先亮，a后亮；后亮；断开开关，断开开关，a、b同时熄灭同时熄灭D.合上开关，合上开关，a

18、、b同时亮；同时亮；断开开关，断开开关，b先熄灭，先熄灭，a后熄灭后熄灭EabLSC第20页，共23页，编辑于2022年，星期二例例2如如图图所所示示 D1、D2是是规规格格相相同同的的两两只只小小灯灯泡泡，L 是是带带有有铁铁芯芯的的电电阻阻忽忽略略不不计计的的电电感感线线圈圈，下下列列说说法法正正确确的的是是 ()A 开关开关 S 接通瞬间，接通瞬间，D1、D2 同时亮起来同时亮起来 B 开关开关 S 接通稳定后，接通稳定后，D1、D2同时亮着同时亮着 C 开关开关 S 断开瞬间，断开瞬间，D1、D 2同时熄灭同时熄灭 D 开关开关 S 断开瞬间，断开瞬间，Dl 立即熄灭，立即熄灭，D2闪

19、亮一下闪亮一下D1D2LESA第21页，共23页，编辑于2022年，星期二例例3如如图图所所示示，E为为电电池池，L是是电电阻阻可可忽忽略略不不计计、自自感感系系数数足足够够大大的的线线圈圈，D1、D2是是两两个个规规格格相相同同的的灯灯泡泡，S是是控控制制电电路路的的开开关关。对对于于这这个个电电路路，下下列列说说法法正正确确的的是是（）A刚闭合刚闭合S的瞬间，通过的瞬间，通过D1、D2的电流大小相等的电流大小相等B刚闭合刚闭合S的瞬间，通过的瞬间，通过D1、D2的电流大小不等的电流大小不等C闭闭合合S待待电电路路达达到到稳稳定定后后，D1熄熄灭灭，D2比比S刚刚闭闭合合时时亮亮D闭闭合合S

20、待待电电路路达达到到稳稳定定后后，再再将将S断断开开瞬瞬间间，D1不不立立即即熄灭，熄灭，D2立即熄灭立即熄灭ED1D2LSA C D点拨：点拨：通过线圈的通过线圈的 电流不能突变。电流不能突变。闭合闭合S的瞬间，的瞬间，L相当于断路，相当于断路，S断开瞬间，电流不能突变为断开瞬间，电流不能突变为0。电路稳定后，电路稳定后，L相当于短路，相当于短路，第22页，共23页，编辑于2022年，星期二例例4如如图图所所示示的的电电路路中中，电电源源电电动动势势为为E，内内阻阻r不不能能忽忽略略。R1和和R2是是两两个个定定值值电电阻阻，L是是一一个个自自感感系系数数较较大大的的线线圈圈。开开关关S原原来来是是断断开开的的。从从闭闭合合开开关关S到到电电路路中中电电流流达达到到稳稳定定为为止止的的时时间间内内，通通过过R1的的电电流流I1和和通通过过R2的的电电流流I2的的变变化情况是化情况是 （）AI1开始较大而后逐渐变小开始较大而后逐渐变小BI1开始很小而后逐渐变大开始很小而后逐渐变大CI2开始很小而后逐渐变大开始很小而后逐渐变大DI2开始较大而后逐渐变小开始较大而后逐渐变小E rSLR2R1A C第23页，共23页，编辑于2022年，星期二