第二讲电磁感应定律自感现象优秀课件.ppt

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1、第二讲电磁感应定律自感现象第1页，本讲稿共23页一、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、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。过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，本讲稿共23页（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不变则不变则 若若B变，变，S不变不变若若S不

2、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：=S B（BS垂直）垂直）=S B（BS垂直）垂直）=2 1=2 1第3页，本讲稿共23页(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：第4页，本讲稿共23页4、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；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

3、为该段时间内的感应电动势的平均值的感应电动势的平均值 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，本讲稿共23页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强度B的夹角的夹角.（2）若B、L、V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

4、，本讲稿共23页例例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的正方形闭合的正方形闭合线框，处于磁感应强度为线框，处于磁感应强度为B匀强磁场中，磁场方向垂直匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，若将线框在磁场中翻转于线圈平面，若将线框在磁场中翻转180,求在这个过求在这个过程中通过导线横截面的电量。程中通过导线横截面的电量。解：解：将线框转过将线框转过180,则穿过线框的磁通量的变化量大则穿过线框的磁通量的变化量大小是小是 =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

5、/R=2nBl 2/R 第7页，本讲稿共23页例例2、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，本讲稿共23页例例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的的匀强磁场中以

6、匀强磁场中以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，匝数为，匝数为100匝，当线框从如图示位置开始转匝，当线框从如图示位置开始转过过90，则线圈中磁通量的变化量，则线圈中磁通量的变化量等于多少？磁通等于多少？磁通量平均变化率为多少？线圈中产生的平均感应电动势量平均变化率为多少？线圈中产生的平均感应电动势E为多少？为多少？ab cdOO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

7、=12.8V 第9页，本讲稿共23页例例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的匀强磁场的匀强磁场中，线圈平面跟磁感强度方向成中，线圈平面跟磁感强度方向成30角，磁感强度随角，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流增加一倍的是线圈中感应电流增加一倍的是 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

8、=N/t=NS sin 30 B/t I=NS sin 30BRt =Nr2 sin 30BN 2rR0t =rsin 30B2 R0t C D第10页，本讲稿共23页例例5、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规律如图所示,则线圈中 A0时刻感应电动势最大BD时刻感应电动势为零CD时刻感应电动势最大D0至D时间内平均感生 电动势为0.4VA B D 1t/s/10-3 WbA0B D20.01第11页，本讲稿共23页例6.用相同导线绕制的边长为L或2L的四个闭合导体线框，以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场，如图所示。在每个线框进入磁场的过程中，M

9、、N两点间的电压分别为Ua、Ub、Uc和Ud.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，本讲稿共23页例7.粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行。现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如图所示，则在移出过程中线框一边a、b两点间的电势差绝对值最大的是 （）BbavbavbavA.B.C.D.bav第13页，本讲稿共23页自感现象自感现象1.由于导体本身的电流发生变化而产生由于导体本身

10、的电流发生变化而产生的电磁感应现象叫做自感现象。的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在自感现象中产生的感应电动势叫做自感电动势。自感电动势。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体现出了感应电流的效果阻碍产生感应电流的原因，果阻碍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

11、大小跟线圈的形的大小跟线圈的形状、长短、匝数及有无铁芯有关，线圈越长，横截面状、长短、匝数及有无铁芯有关，线圈越长，横截面越大，单位长度上匝数越多，自感系数就越大越大，单位长度上匝数越多，自感系数就越大L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与电流的大小、有无以及电流变化的快慢都无关 二、自感现象第14页，本讲稿共23页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，产生的感应电动势（自感电动势

12、）又必将阻碍着电流的生的感应电动势（自感电动势）又必将阻碍着电流的这一变化，正是由于这种阻碍，使得自感现象具备一这一变化，正是由于这种阻碍，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能是逐渐变化而流变化，通过线圈中的电流一般只能是逐渐变化而不不可能发生突变。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电流又很强的电路,瞬间形成电弧，必

13、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，本讲稿共23页 8、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，本讲稿共23页 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

14、化。当电流增加时自感电动势阻碍电流增加。当电流增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，本讲稿共23页三、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，在他附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应电近的任何导体都会产生像涡漩状的感应电流。流。第18页，本讲稿共23页举例说明第19页，本讲稿共2

15、3页例1.在如图所示的电路中，a、b为两个完全相同的灯泡，为自感线圈，为电源，为开关，关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序，下列说法正确的是 （）A.合上开关，a先亮，b后亮；断开开关，a、b同时熄灭 B.合上开关，b先亮，a后亮；断开开关，a先熄灭，b后熄灭C.合上开关，b先亮，a后亮；断开开关，a、b同时熄灭D.合上开关，a、b同时亮；断开开关，b先熄灭，a后熄灭EabLSC第20页，本讲稿共23页例2如图所示 D1、D2是规格相同的两只小灯泡，L 是带有铁芯的电阻忽略不计的电感线圈，下列说法正确的是 ()A 开关 S 接通瞬间，D1、D2 同时亮起来 B 开关 S 接通稳定后，D1、D2同时亮

16、着 C 开关 S 断开瞬间，D1、D 2同时熄灭 D 开关 S 断开瞬间，Dl 立即熄灭，D2闪亮一下D1D2LESA第21页，本讲稿共23页例3如图所示，E为电池，L是电阻可忽略不计、自感系数足够大的线圈，D1、D2是两个规格相同的灯泡，S是控制电路的开关。对于这个电路，下列说法正确的是（）A刚闭合S的瞬间，通过D1、D2的电流大小相等B刚闭合S的瞬间，通过D1、D2的电流大小不等C闭合S待电路达到稳定后，D1熄灭，D2比S刚闭合时亮D闭合S待电路达到稳定后，再将S断开瞬间，D1不立即熄灭，D2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，本讲稿共23页例4如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻r不能忽略。R1和R2是两个定值电阻，L是一个自感系数较大的线圈。开关S原来是断开的。从闭合开关S到电路中电流达到稳定为止的时间内，通过R1的电流I1和通过R2的电流I2的变化情况是 （）AI1开始较大而后逐渐变小BI1开始很小而后逐渐变大CI2开始很小而后逐渐变大DI2开始较大而后逐渐变小E rSLR2R1A C第23页，本讲稿共23页