法拉第电磁感应定律 自感讲稿.ppt
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1、走走向向高高考考 高高考考总总复复习习 物物理理(配配统统编编教教材材版版)第十二章第十二章第十二章第十二章 电磁感应电磁感应电磁感应电磁感应首页上页下页末页关于法拉第电磁感应定律 自感第一页,讲稿共五十四页哦一、感应电动势一、感应电动势1 1概念概念:在在_中产生的电动势中产生的电动势(1)(1)感生电动势感生电动势:由于磁场的变化而激发出感生电场,由感生电场而由于磁场的变化而激发出感生电场,由感生电场而产生的感应电动势产生的感应电动势(2)(2)动生电动势动生电动势:由于导体在磁场中运动而产生的感应电动势由于导体在磁场中运动而产生的感应电动势2 2条件条件:无论电路是否闭合,只要穿过电路的
2、无论电路是否闭合,只要穿过电路的_发生变化,电路中就一定有感应电动势发生变化,电路中就一定有感应电动势电磁感应现象电磁感应现象磁通量磁通量第二页,讲稿共五十四页哦电源电源电源内阻电源内阻闭合电路闭合电路3 3方向方向:产生感应电动势的那部分导体就相当于产生感应电动势的那部分导体就相当于_,导体的电阻相当于导体的电阻相当于_,其中电流方向由低电势指向高电势其中电流方向由低电势指向高电势4 4与感应电流的关系与感应电流的关系:遵守遵守_欧姆定律,即欧姆定律,即I I_._.第三页,讲稿共五十四页哦二、法拉第电磁感应定律二、法拉第电磁感应定律1内容:内容:电电路路中中感感应应电电动动势势的的大大小小
3、,跟跟穿穿过过这这一一电电路路的的磁磁通通量量的的成正比成正比2公式:公式:E.其中其中n n为线圈的为线圈的 变化率变化率匝数匝数 第四页,讲稿共五十四页哦第五页,讲稿共五十四页哦穿穿过过闭闭合合回回路路的的磁磁通通量量随随时时间间t变变化化的的图图象象分分别别如如下下图图所所示示,下下列列关关于于回回路路中中产产生生的的感感应应电电动动势势的的论论述述,正正确确的的是是()A图图中,回路中,回路产产生的感生的感应电动势应电动势恒定不恒定不变变B图图中,回路中,回路产产生的感生的感应电动势应电动势一直在一直在变变大大C图图中中,回回路路在在0t1时时间间内内产产生生的的感感应应电电动动势势小
4、小于于在在t1t2时间时间内内产产生的感生的感应电动势应电动势D图图中,回路中,回路产产生的感生的感应电动势应电动势先先变变小再小再变变大大D第六页,讲稿共五十四页哦第七页,讲稿共五十四页哦第八页,讲稿共五十四页哦第九页,讲稿共五十四页哦成功体验成功体验1关关于于电电路路中中感感应应电电动动势势的的大大小小,下下列列说说法法正正确确的的是是()A穿过电路的磁通量越大,感应电动势就越大穿过电路的磁通量越大,感应电动势就越大B电路中磁通量的改变量越大,感应电动势就越大电路中磁通量的改变量越大,感应电动势就越大C电路中磁通量改变越快,感应电动势就越大电路中磁通量改变越快,感应电动势就越大D若若电电路
5、路在在某某时时刻刻磁磁通通量量为为零零,则则该该时时刻刻感感应应电电动动势不一定为零势不一定为零CD第十页,讲稿共五十四页哦第十一页,讲稿共五十四页哦【例例1】如如图图所所示示,导导线线全全部部为为裸裸导导线线,半半径径为为r r的的单单匝匝圆圆环环内内有有垂垂直直于于圆圆平平面面的的匀匀强强磁磁场场,磁磁感感应应强强度度为为B B.一一 根根 长长 度度 大大 于于2 2r r的的 导导 线线MNMN以以 速速 度度v v在在圆圆环环上上无无摩摩擦擦地地自自左左端端匀匀速速滑滑到到右右端端,电电路路的的固固定定电电阻阻为为R R,其其余余电电阻阻不不计计,求求MNMN从从 圆圆 环环 的的
6、左左 端端 滑滑 到到 右右 端端 的的 过过 程程 中中,电电 阻阻R R的电流的平均值和通过电阻的电流的平均值和通过电阻R R的电荷量的电荷量第十二页,讲稿共五十四页哦【反思反思】利利用用法法拉拉第第电电磁磁感感应应定定律律求求平平均均感感应应电电动动势势,只只需需找找到到这这段段时时间间的的始始、末末两两个个状状态态的的磁磁通通量量,从从而而确确定定出出磁磁通通量量的的变变化化,与与中中间间变变化化过过程程无无关关回回路路中中的的磁磁通通量量发发生生变变化化时时,由由于于感感应应电电场场的的作作用用而使电荷发生定向移动而形成感应电流,在而使电荷发生定向移动而形成感应电流,在tt内转移的电
7、荷量为:内转移的电荷量为:电电荷荷量量仅仅由由电电路路电电阻阻与与磁磁通通量量变变化化决决定定,与与发发生生磁磁通通量量变变化化的的时时间间无无关关,而而回回路路中中的的感感应应电电动动势势和和感感应应电电流流与与磁磁通通量的变化率有关量的变化率有关第十三页,讲稿共五十四页哦(2009安安徽徽高高考考)如如图图甲甲所所示示,一一个个电电阻阻为为R,面面积积为为S的的矩矩形形导导线线框框abcd,水水平平放放置置在在匀匀强强磁磁场场中中,磁磁场场的的磁磁感感应应强强度度为为B,方方向向与与ad边边垂垂直直并并与与线线框框平平面面成成45角角,o、o分分别别是是ab边边和和cd边边的的中中点点现现
8、将将线线框框右右半半边边obco绕绕oo逆逆时时针针旋旋转转90到到图图7乙乙所所示示位位置置在这一过程中,导线中通过的电荷量是在这一过程中,导线中通过的电荷量是()A第十四页,讲稿共五十四页哦如如图图,在在匀匀强强磁磁场场中中固固定定放放置置一一根根串串接接一一电电阻阻R的的直直角角形形金金属属导导轨轨aOb(在在纸纸面面内内)磁磁场场方方向向垂垂直直纸纸面面朝朝里里,另另有有两两根根金金属属导导轨轨c、d分分别别平平行行于于Oa、Ob放放置置保保持持导导轨轨之之间间接接触触良良好好,金金属属导轨导轨的的电电阻不阻不计计现经历现经历以下四个以下四个过过程:程:以速率以速率v v移移动动d,使
9、它与,使它与Ob的距离增大一倍;的距离增大一倍;再以速率再以速率v v移移动动c,使它与,使它与Oa的距离减小一半;的距离减小一半;然后,再以速率然后,再以速率2v v移移动动c,使它回到原,使它回到原处处;最后以速率最后以速率2v v移移动动d,使它也回到原,使它也回到原处处设设上上述述四四个个过过程程中中通通过过电电阻阻R的的电电荷荷量量的的大大小小依依次次为为Q1、Q2、Q3和和Q4,则则()AQ1Q2Q3Q4BQ1Q22Q32Q4C2Q12Q2Q3Q4DQ1Q2Q3Q4A第十五页,讲稿共五十四页哦例例2 2、如图,一个圆形线圈的匝数如图,一个圆形线圈的匝数n n10001000,线圈面
10、积,线圈面积S S200cm200cm2 2,线圈的电阻为线圈的电阻为r r11,在线圈外接一个阻值,在线圈外接一个阻值R R44的电阻,电阻的一端的电阻,电阻的一端b b与地相接,把线圈放入一个方向垂与地相接,把线圈放入一个方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中,磁感强度随时间变化规律直线圈平面向里的匀强磁场中,磁感强度随时间变化规律如图如图B Bt t所示,求:所示,求:(1 1)从计时起在)从计时起在t t3s3s、t t5s5s时穿过线圈的磁通量是多少时穿过线圈的磁通量是多少?(2 2)a a点的最高电势和最低电势各是多少?点的最高电势和最低电势各是多少?BRabB/10-1T024624t
11、/s第十六页,讲稿共五十四页哦(2010高高考考江江苏苏卷卷)一一矩矩形形线线框框置置于于匀匀强强磁磁场场中中,线线框框平平面面与与磁磁场场方方向向垂垂直直先先保保持持线线框框的的面面积积不不变变,将将磁磁感感应应强强度度在在1s时时间间内内均均匀匀地地增增大大到到原原来来的的两两倍倍接接着着保保持持增增大大后后的的磁磁感感应应强强度度不不变变,在在1s时时间间内内,再再将将线线框框的的面面积积均均匀匀地地减减小小到到原原来来的一半先后两个的一半先后两个过过程中,程中,线线框中感框中感应电动势应电动势的比的比值为值为()A.B1C2D4B第十七页,讲稿共五十四页哦图图1 1D第十八页,讲稿共五
12、十四页哦三、部分导体切割磁感线产生感应电动势三、部分导体切割磁感线产生感应电动势1 1常用情况:常用情况:运动速度运动速度v v和磁感线方向垂直,则和磁感线方向垂直,则E E_.2.若直若直导线导线不与不与v、B两两垂直两两垂直例例如如v v与与B B成成角角,则则可可以以等等效效为为导导体体在在垂垂直直于于磁磁场场方方向向上上的的速速度度为为v vsinsin,故产生的感应电动势,故产生的感应电动势E EBlvBlvsinsin.3若若导线导线是曲折的,是曲折的,则则l l应应是是导导线线的的有有效效切切割割长长度度,即即等等效效为为导导线线两两端端点点在在v v和和B B所决定的平面上的投
13、影长度所决定的平面上的投影长度4.4.若是若是n n匝线圈中部分导体切割磁感线,则匝线圈中部分导体切割磁感线,则E EnBLvnBLv.第十九页,讲稿共五十四页哦第二十页,讲稿共五十四页哦第二十一页,讲稿共五十四页哦D第二十二页,讲稿共五十四页哦3v v的意义的意义(1)(1)导体垂直切割磁感线的速度,若不垂直应分解导体垂直切割磁感线的速度,若不垂直应分解(2)(2)导体上各点的速度应是相同的,导体上各点的速度应是相同的,若若不不相相同同应应视视情情况况处处理理如如果果棒棒上上各各点点速速度度是是线线性性变变化化的的,则则可可取取平平均均如如右右图图所所示示:导导体体棒棒转转动动切切割割磁磁感
14、感线线,角速度,角速度,棒长,棒长L L,磁感应强度为,磁感应强度为B B.(3)(3)速度速度v v是导体与磁场间的相对速度是导体与磁场间的相对速度第二十三页,讲稿共五十四页哦4 4线圈的转动轴与磁感线垂直线圈的转动轴与磁感线垂直如图所示,矩形线圈面积为如图所示,矩形线圈面积为S S,向右的匀强磁场的磁感应,向右的匀强磁场的磁感应强度为强度为B B,线圈绕图示的轴以角速度,线圈绕图示的轴以角速度匀速转动线圈的匀速转动线圈的abab、cdcd两边切割磁感线,产生的感应电动势相加可得两边切割磁感线,产生的感应电动势相加可得E EBSBS.如果线圈由如果线圈由n n匝导线绕制而成,则匝导线绕制而成
15、,则E EnBSnBS.从图示位从图示位置开始计时,则感应电动势的瞬时值为置开始计时,则感应电动势的瞬时值为e enBSnBScos cos tt.该该结论与线圈的形状和转动轴的具体位置无关结论与线圈的形状和转动轴的具体位置无关(转动轴与转动轴与B B垂垂直直)第二十四页,讲稿共五十四页哦如图所示,一导体圆环位于纸面内,如图所示,一导体圆环位于纸面内,O O为圆心环内两个圆心角为为圆心环内两个圆心角为9090的扇的扇形区域内分别有匀强磁场,两磁场磁感应强度的大小相等,方向相反且均与形区域内分别有匀强磁场,两磁场磁感应强度的大小相等,方向相反且均与纸面垂直导体杆纸面垂直导体杆OMOM可绕可绕O
16、O转动,转动,M M端通过滑动触点与圆环接触良好在圆心端通过滑动触点与圆环接触良好在圆心和圆环间连有电阻和圆环间连有电阻R R.杆杆OMOM以匀角速度以匀角速度逆时针转动,逆时针转动,t t0 0时恰好在图示位置时恰好在图示位置规定从规定从a a到到b b流经电阻流经电阻R R的电流方向为正,圆环和导体杆的电阻忽略不计,的电流方向为正,圆环和导体杆的电阻忽略不计,则杆从则杆从t t0 0开始转动一周的过程中,电流随开始转动一周的过程中,电流随tt变化的图象是变化的图象是 ()C第二十五页,讲稿共五十四页哦在在范范围围足足够够大大,方方向向竖竖直直向向下下的的匀匀强强磁磁场场中中,B0.2T,有
17、有一一水水平平放放置置的的光光滑滑框框架架,宽宽度度为为L0.4m,如如右右图图所所示示,框框架架上上放放置置一一质质量量为为0.05kg、电电阻阻为为1的的金金属属杆杆cd,框框架架电电阻阻不不计计若若杆杆cd以恒定加速度以恒定加速度a2m/s2,由静止开始做匀,由静止开始做匀变变速运速运动动,求:,求:(1)在在5s内平均感内平均感应电动势应电动势是多少?是多少?(2)第第5s末回路中的末回路中的电电流多大?流多大?(3)第第5s末作用在杆末作用在杆cd上的水平外力多大?上的水平外力多大?【答案答案】(1)0.4V(2)0.8A(3)0.164N第二十六页,讲稿共五十四页哦【例例2】(20
18、09北北京京理理综综,23)单单位位时时间间内内流流过过管管道道横横截截面面的的液液体体体体积积叫叫做做液液体体的的体体积积流流量量(以以下下简简称称流流量量)有有一一种种利利用用电电磁磁原原理理测测量量非非磁磁性性导导电电液液体体(如如自自来来水水、啤啤酒酒等等)流流量量的的装装置置,称称为为电电磁磁流流量量计计它它主主要要由由将将流流量量转转换换为为电电压压信信号号的的传传感感器器和和显显示示仪仪表表两两部部分分组组成成传传感感器器的的结结构构如如图图所所示示,圆圆筒筒形形测测量量管管内内壁壁绝绝缘缘,其其上上装装有有一一对对电电极极a和和c,a、c间间的的距距离离等等于于测测量量管管内内
19、径径D,测测量量管管的的轴轴线线与与a、c的的连连线线方方向向以以及及通通电电线线圈圈产产生生的的磁磁场场方方向向三三者者相相互互垂垂直直当当导导电电液液体体流流过过测测量量管管时时,在在电电极极a、c间间出出现现感感应应电电动动势势E,并并通通过过与与电电极极连连接接的的仪仪表表显显示出液体的流量示出液体的流量Q.设设磁磁场场均匀恒定,磁感均匀恒定,磁感应应强强度度为为B.第二十七页,讲稿共五十四页哦第二十八页,讲稿共五十四页哦(1)已已知知D0.40m,B2.5103T,Q0.12m3/s.设设液体在液体在测测量管内各量管内各处处流速相同,流速相同,试试求求E的大小的大小(取取3.0);(
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- 法拉第电磁感应定律 自感讲稿 法拉第 电磁感应 定律 自感 讲稿
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