广东省惠州市惠东县胜利学校高中物理 第一章 第4节法拉第地磁感应定律课件 新人教选修32.ppt
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1、第第4 4节节法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律2021/8/8 星期日1据前面所学，电路中存在持续电流的条件是什么？据前面所学，电路中存在持续电流的条件是什么？什么叫电磁感应现象？产生感应电流的条件是什么？什么叫电磁感应现象？产生感应电流的条件是什么？12复习复习（1 1）闭合电路；）闭合电路；（2 2）有电源）有电源 产生感应电流的条件是：产生感应电流的条件是：（1 1）闭合电路；（）闭合电路；（2 2）磁通量变化。）磁通量变化。利用磁场产生电流的现象利用磁场产生电流的现象2021/8/8 星期日2 法拉第（法拉第（1791187617911876）是英国著名的物理学家、是英国著名的物理
2、学家、化学家。他发现了电磁感化学家。他发现了电磁感应现象，提出电场和磁场应现象，提出电场和磁场的概念。场的概念对近代的概念。场的概念对近代物理的发展的重大意义。物理的发展的重大意义。他家境贫寒，出身于他家境贫寒，出身于铁匠家庭，未受过系统的铁匠家庭，未受过系统的正规教育，但却在众多领正规教育，但却在众多领域中作出惊人成就，堪称域中作出惊人成就，堪称刻苦勤奋、探索真理、不刻苦勤奋、探索真理、不计个人名利的典范，对于计个人名利的典范，对于青少年富有教育意义。青少年富有教育意义。2021/8/8 星期日3甲甲NSG乙乙 既然闭合电路中有感应电流，这个电路中就一定有电既然闭合电路中有感应电流，这个电路
3、中就一定有电动势。动势。比较甲、乙两电路的异同比较甲、乙两电路的异同3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2021/8/8 星期日4学学习目目标运用运用 理解理解 知道知道 法拉第电磁感应定律计算感应电动法拉第电磁感应定律计算感应电动势势 法拉第电磁感应定律的内容和数学表达式法拉第电磁感应定律的内容和数学表达式 磁通量、磁通量变化量、磁通量变化率磁通量、磁通量变化量、磁通量变化率 决定感应电动势大小的因素决定感应电动势大小的因素2021/8/8 星期日5自主学自主学习1 1、有一个、有一个5050匝的线圈，如果穿过它的磁通量的变化率匝的线圈，如果穿过它的磁通量的变化
4、率为为0.5Wb/s0.5Wb/s，求感应电动势。，求感应电动势。2 2、一个、一个100100匝的线圈，在匝的线圈，在0.5s0.5s内穿过它的磁通量从内穿过它的磁通量从0.01Wb0.01Wb增加到增加到0.09Wb0.09Wb。求线圈中的感应电动势。求线圈中的感应电动势。25V25V，16V16V2021/8/8 星期日6问题问题1 1：在实验中，电流表指针偏转原因：在实验中，电流表指针偏转原因是什么？是什么？问题问题2 2：电流表指针偏转程度跟感应电动：电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系？势的大小有什么关系？变化变化产生产生E E产生产生I I 总电阻一定时，总电阻一定时，
5、E E越大，越大，I I越越大，指针偏转越大。大，指针偏转越大。变化的快慢不同变化的快慢不同 都发生了变化都发生了变化一、观察实验，分析并思考回答下面的问题：一、观察实验，分析并思考回答下面的问题：问题问题3 3：该实验中，将条形磁铁从同一高度插入线圈中，：该实验中，将条形磁铁从同一高度插入线圈中，快插入和慢插入有什么相同和不同？快插入和慢插入有什么相同和不同？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都产生了都产生了I I产生的产生的I I大小不等大小不等2021/8/8 星期日7二、感二、感应电动势1 1、感应电动势、感应电动势（E E）1)1)定义定义:在电磁感应现象中产生
6、的电动势。在电磁感应现象中产生的电动势。2)2)磁通量变化越快，感应电动势越大。磁通量变化越快，感应电动势越大。电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。电路的磁通量的变化率成正比。2 2、法拉第电磁感应定律、法拉第电磁感应定律 1)1)内容内容:(n(n为线圈的匝数为线圈的匝数)2)2)数学表达式数学表达式:平均磁通平均磁通变化率变化率 平均感应电动势平均感应电动势 2021/8/8 星期日8 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路的磁感穿过回路的磁感线的条数多少线的条数多少无直接关系无直接关系磁通量变化磁通量变
7、化穿过回路的磁通穿过回路的磁通量变化了多少量变化了多少产生感应电动产生感应电动势的条件势的条件磁通量变化率磁通量变化率/t t穿过回路的磁通穿过回路的磁通量变化的快慢量变化的快慢决定感应电动决定感应电动势的大小势的大小三、理解三、理解:、/t t的意义的意义2021/8/8 星期日9 1.磁感应强度磁感应强度B不变不变,垂直于磁场的回路垂直于磁场的回路面积面积S发生变化发生变化,SS2-S1,此时：此时：2.垂直于磁场的回路面积垂直于磁场的回路面积S不变不变,磁感应磁感应强度强度B发生变化发生变化,BB2-B1,此时：此时：四、应用四、应用:用公式用公式 求求E E的二种常的二种常见情况：见情
8、况：（感生电动势）（感生电动势）（动生电动势）（动生电动势）2021/8/8 星期日10当堂训练当堂训练1 11 1、一个匝数为、一个匝数为100100、面积为、面积为10cm210cm2的线圈垂直磁场放的线圈垂直磁场放置，在置，在0.5s0.5s内穿过它的磁场从内穿过它的磁场从1T1T增加到增加到9T9T。求线圈。求线圈中的感应电动势。中的感应电动势。1.6V1.6V2 2、如图所示，一个、如图所示，一个5050匝的线圈的两端跟匝的线圈的两端跟R R9999的电的电阻相连接，置于竖直向下的匀强磁场中，线圈的横截阻相连接，置于竖直向下的匀强磁场中，线圈的横截面积是面积是20202 2，电阻为，
9、电阻为11，磁感应强度以，磁感应强度以100T100Ts s的的变化率均匀减少。在这一过程中通过电阻变化率均匀减少。在这一过程中通过电阻R R的电流为的电流为多大？多大？2021/8/8 星期日112 2、如图所示，一个、如图所示，一个5050匝的线圈的两端跟匝的线圈的两端跟R R9999的的电阻相连接，置于竖直向下的匀强磁场中，线圈的电阻相连接，置于竖直向下的匀强磁场中，线圈的横截面积是横截面积是20202 2，电阻为，电阻为11，磁感应强度以，磁感应强度以100T100Ts s的变化率均匀减少。在这一过程中通过电阻的变化率均匀减少。在这一过程中通过电阻R R的的电流为多大？电流为多大？解析
10、：解析：2021/8/8 星期日123、如图，半径为、如图，半径为r的金属环绕通过某直径的轴的金属环绕通过某直径的轴00以角速度以角速度作匀速转动作匀速转动,匀强磁场的磁感应强度为匀强磁场的磁感应强度为B，从金属环面与磁场方向重合时开始计时，从金属环面与磁场方向重合时开始计时,则在则在 金金属环转过属环转过900角的过程中，环中产生的电动势的角的过程中，环中产生的电动势的 平均值是多大平均值是多大?00B2021/8/8 星期日134、（双选）单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴、（双选）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垂直于磁场。若线圈
11、所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示，则：律如图所示，则：()/10-2Wbt/sA BD0120.1A、线圈中、线圈中0时刻感应电动势最小时刻感应电动势最小 B、线圈中、线圈中D时刻感应电动势为零时刻感应电动势为零 C、线圈中、线圈中D时刻感应电动势最大时刻感应电动势最大 D、线圈中、线圈中0到到D时间内时间内 平均感应电动势为平均感应电动势为0.4VBD斜率表示斜率表示的的变化率变化率2021/8/8 星期日14（课时2）导体作切割磁感体作切割磁感线运运动 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处于匀强磁场中，磁处于匀强磁场中，磁感应强度是感应强度是B，ab以速度以速
12、度v匀速切割磁感线，求产生的匀速切割磁感线，求产生的感应电动势感应电动势ab Gabv回路在回路在时间t t内增大的面内增大的面积为：S=LvS=Lvt t产生的感生的感应电动势为：穿穿过回路的磁通量的回路的磁通量的变化化为：=B BS S=BLv=BLvt t（V V是相是相对于磁于磁场的速度）的速度）2021/8/8 星期日15v vB BV V1 1=Vsin=Vsin V V2 2=Vcos=Vcos 若导体斜切磁感线若导体斜切磁感线（为v v与与B B夹角）角）（若（若导线运运动方向与方向与导线本身垂直，但跟磁感本身垂直，但跟磁感强度方向有度方向有夹角）角）说明：明：1 1、导线的的
13、长度度L L应为有效有效长度度2 2、导线运运动方向和磁感方向和磁感线平行平行时，E=0E=03 3、速度、速度V V为平均平均值（瞬（瞬时值），），E E就就为平均平均值（瞬（瞬时值）2021/8/8 星期日16感应电动势感应电动势LvB公式公式BLvBLv中的中的L L指的是切割磁感线的有效长度。指的是切割磁感线的有效长度。在上图中在上图中E=BLvE=BLv，L L是圆弧切割磁感线的有效是圆弧切割磁感线的有效长度。长度。2021/8/8 星期日17例例1 1：如：如图，匀，匀强磁磁场的磁感的磁感应电动势为B B，长为L L的金的金属棒属棒abab在垂直于在垂直于B B的平面内运的平面内运
14、动，速度，速度v v与与L L成成角，求角，求金属棒金属棒abab产生的感生的感应电动势。abvE=BLVsinE=BLVsin2021/8/8 星期日18练习：半径：半径为R R的半的半圆形形导线在匀在匀强磁磁场B B中，以速度中，以速度V V向右匀速运向右匀速运动时，E=E=？RE=2 B R VE=2 B R V2021/8/8 星期日19思考题思考题 求下面图示情况下，求下面图示情况下，a a、b b、c c三段三段导体两端的感应电动势各为多大？导体两端的感应电动势各为多大？2021/8/8 星期日20问题：公式问题：公式 与公式与公式 的区别和联系？的区别和联系？1 1、一般来说，、
15、一般来说，求出的是平均感应电动势，和某段时间或者求出的是平均感应电动势，和某段时间或者某个过程对应。某个过程对应。求出的是瞬时感应电动势，求出的是瞬时感应电动势，E E和某个时刻或者某个位置对应。和某个时刻或者某个位置对应。区别：区别：vabcdL2 2、求出的是整个回路的感应电动势，求出的是整个回路的感应电动势，回路中感应电动势为零时，但是回路中某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不一定为零。段导体的感应电动势不一定为零。2021/8/8 星期日211 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就为瞬时感应电就为瞬时感应电动势动势2 2、公式、公式中中
16、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就为就为平均感应电动势。平均感应电动势。联系：联系：问题：公式问题：公式 与公式与公式 的区别和联系？的区别和联系？2021/8/8 星期日221 1、如下图所示、如下图所示,是一个水平放置的导体框架是一个水平放置的导体框架,宽度宽度L=0.50m,L=0.50m,接有电阻接有电阻R=0.20,R=0.20,磁感应强度磁感应强度B=0.40T,B=0.40T,方方向如图所示向如图所示.今有一导体棒今有一导体棒abab横放在框架上横放在框架上,并能无摩并能无摩擦的沿框滑动擦的沿框滑动,其他部分电阻均不计其他部分电阻均不计,当当abab以
17、以v=4t m/sv=4t m/s的速度向右匀加速滑动时的速度向右匀加速滑动时,试求试求:1)1)导体棒导体棒abab在在5s5s内产生内产生的感应电动势的大小的感应电动势的大小2)2)导体棒导体棒abab在在5s5s末产生末产生的感应电动势的大小的感应电动势的大小2021/8/8 星期日23 2 2、如图，水平面上有两根相距、如图，水平面上有两根相距0.5m0.5m的足够的足够长的平行金属导轨长的平行金属导轨MNMN和和PQPQ，它们的电阻，它们的电阻可忽略不计，在可忽略不计，在MM和和 P P之间接有阻值为之间接有阻值为R R 3.03.0的定值电阻，导体棒的定值电阻，导体棒abab长长0
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