法拉第电磁感应定律2020-2021学年高二物理人教版选修32ppt课件 .pptx

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1、4.4法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律一、导案独学一、导案独学问题：试从本质上比较甲、乙两电路的异同问题：试从本质上比较甲、乙两电路的异同 既然闭合电路中既然闭合电路中有感应电流有感应电流，这个电路中就，这个电路中就一定有电动势一定有电动势。甲甲NSG乙乙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二、合学展示二、合学展示1、定义：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电、定义：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势（动势（E）.闭合电路闭合电路中中有感应电流有感应电流，这个电路中，这个电路中就就一定一定有感应电动势有感应电动势.一、感应电动势一、感应电动势产生感应电动势

2、的那部分导体相当于电源产生感应电动势的那部分导体相当于电源.2、产生条件：、产生条件：只要只要穿过电路的穿过电路的磁通量发生变化磁通量发生变化，电路中，电路中就就产生感应电动势。产生感应电动势。3、感应电动势与感应电流：、感应电动势与感应电流：只要磁通量变化只要磁通量变化,电路中就产生感应电动势电路中就产生感应电动势;若电路若电路又又闭合闭合,电路中就有感应电流电路中就有感应电流.磁通量变化是电磁感应的根本原因磁通量变化是电磁感应的根本原因;产生感应电动势是电磁感应现象的本质产生感应电动势是电磁感应现象的本质.总结：总结：感应电动势的有无，感应电动势的有无，完全取决于完全取决于穿穿过闭合电路中

3、的磁通量是否发生变化，过闭合电路中的磁通量是否发生变化，与与电路的通断，电路的组成是电路的通断，电路的组成是无关的无关的。二、法拉第电磁感应定律二、法拉第电磁感应定律电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁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。通量的变化率成正比。1 1.内容内容:注意：注意：公式中公式中取绝对值取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向另行判断。，不涉及正负，感应电流的方向另行判断。2 2.公式公式:n为线圈的匝数为线圈的匝数问题问题1：磁通量大：磁通量大,磁通量变化一定大吗磁通量变化一定大吗?问题问题2：磁通量变化大：磁通量变化大,磁通量的变化率一定大吗

4、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、磁通量的变化磁通量的变化率和磁通量、磁通量的变化无直接关系无直接关系:磁通量大磁通量大(小小,零零)，磁通量的变化率不一定大，磁通量的变化率不一定大(小小,零零);磁通磁通量的变化大量的变化大(小小)，磁通量的变化率不一定大，磁通量的变化率不一定大(小小).思考与讨论思考与讨论 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线的条数多少多少无直接关系无直接关系磁通量变化磁通量变化穿过回路的磁通穿过回路的磁通量量变化变化了多少了多少产

5、生产生感应电动感应电动势的势的条件条件磁通量变化率磁通量变化率/t/t穿过回路的穿过回路的磁通磁通量量变化的快慢变化的快慢 决定决定感应电动感应电动势的势的大小大小3、理解、理解:、/t的意义的意义 1.磁感应强度磁感应强度B不变不变,垂直于磁场的回路面积垂直于磁场的回路面积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,磁感应强度磁感应强度B发生变化发生变化,BB2-B1,此时：此时：4、应用、应用:用公式用公式 求求E的二种常见情况：的二种常见情况：（感生电动势）（感生电动势）（动生电动势）（动生电动势）一个一个100匝的线圈，在匝的线

6、圈，在0.5s内穿过它的磁通量从内穿过它的磁通量从0.01Wb增加到增加到0.09Wb。求线圈中的感应电动势。求线圈中的感应电动势。16V例与练例与练1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，从金属环面与磁场方向与磁场方向重合重合时开始计时时开始计时,则在则在 金属环转过金属环转过900角的过角的过程中，环中产生的电动势的程中，环中产生的电动势的 平均值是多大平均值是多大?00B例与练例与练2ab 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：

7、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）三、导体切割磁感线时的三、导体切割磁感线时的感应电动势感应电动势如图所示闭合线框一部分导体如图所示闭合线框一部分导体ab长长l,处于匀强磁场中，处于匀强磁场中，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，求产生的感匀速切割磁感线，求产生的感应电动势应电动势 1对公式对公式EBlvsin 的理解的理解 (1)该公式通常用来求导线运动速度为该公式通常用来求导线运动速度为v时的时的瞬时瞬时电动电动势，随着势，随着v的变化，的

8、变化，E也也相应相应变化；若变化；若v为平均速度，则为平均速度，则E为为平均感应电动势。平均感应电动势。(2)当当B、l、v三个量方向互相垂直时，三个量方向互相垂直时，90，感应，感应电动势最大，当有任意两个量的方向互相平行时，电动势最大，当有任意两个量的方向互相平行时，0，感应电动势为零。感应电动势为零。(3)式中的式中的l应理解为导线切割磁感线时的有效长度，应理解为导线切割磁感线时的有效长度，如果导线不和磁场垂直，如果导线不和磁场垂直，l应是导线在磁场垂直方向投影的应是导线在磁场垂直方向投影的长度，如果切割磁感线的导线是弯曲的，如图所示，则应长度，如果切割磁感线的导线是弯曲的，如图所示，则

9、应取与取与B和和v垂直的等效直线长度，即垂直的等效直线长度，即ab的弦长。的弦长。（4）公式中的）公式中的v应理解为导线和磁场间的相对速度。应理解为导线和磁场间的相对速度。（5）导体运动方向跟磁感应强度方向有夹角导体运动方向跟磁感应强度方向有夹角(导体斜切磁导体斜切磁感线感线)若若。vB BV1V2为为v与与B夹角夹角（6）公式适用于导体各部分切割磁感线速度相同的情况，公式适用于导体各部分切割磁感线速度相同的情况，若导体各部分切割磁感线速度不同，可取其平均速度来求若导体各部分切割磁感线速度不同，可取其平均速度来求。如图如图,长为长为L的铜杆以的铜杆以A为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角为轴在垂直

10、于匀强磁场的平面内以角速度速度匀速转动匀速转动,磁场的磁感应强度为磁场的磁感应强度为B,求杆两端的电势差求杆两端的电势差.如图，匀强磁场的磁感应强度为如图，匀强磁场的磁感应强度为B，长为，长为L的金属棒的金属棒ab在在垂直于垂直于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产产生的感应电动势。生的感应电动势。abvE=BLVsin例与练例与练1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,有一矩形线框有一矩形线框,边长边长ab=L1,bc=L2线框绕中心轴线框绕中心轴00以角速度以角速度由图示位置逆由图示位置逆时针方向转动。求时针方向转动。求:(1)

11、线圈转过线圈转过1/4周周的过程中的平均感应电动势的过程中的平均感应电动势例与练例与练2B00adcb(2)线圈转过线圈转过1/2周周的过程中的平均感应电动势的过程中的平均感应电动势如图如图,一个水平放置的导体框架一个水平放置的导体框架,宽度宽度L=1.50m,接有电阻接有电阻R=0.20,设设匀强磁场和框架平面垂直匀强磁场和框架平面垂直,磁感应强度磁感应强度B=0.40T,方向如图方向如图.今有一导今有一导体棒体棒ab跨放在框架上跨放在框架上,并能无摩擦地沿框滑动并能无摩擦地沿框滑动,框架及导体框架及导体ab电阻均电阻均不计不计,当当ab以以v=4.0m/s的速度向右匀速滑动时，试求：的速度

12、向右匀速滑动时，试求：(1)导体导体ab上的感应电动势的大小上的感应电动势的大小(2)回路上感应电流的大小回路上感应电流的大小E=BLv=0.80V例与练例与练1小结：小结：由于导体运动过程中感应电动势不变，瞬时值等由于导体运动过程中感应电动势不变，瞬时值等于平均值，所以也可用下式求于平均值，所以也可用下式求E.如果这时跨接在电阻两端有一个电压表，测得的就是外如果这时跨接在电阻两端有一个电压表，测得的就是外电路上的电压，即电路上的电压，即V此电动势阻碍电路此电动势阻碍电路中原来的电流中原来的电流.故称故称之为反电动势。之为反电动势。四、反电动势四、反电动势1.作用：削弱了电源电流作用：削弱了电源电流,阻碍阻碍线圈的转动线圈的转动.2.能量转化：线圈要维持原来的能量转化：线圈要维持原来的转动就必须向电动机提供电能，转动就必须向电动机提供电能，电能转化为机械能。电能转化为机械能。3.说明：说明：正因为反电动势的存在正因为反电动势的存在,所以对电动机而言所以对电动机而言,欧姆定律不成立。欧姆定律不成立。电动机停止转动，这时就没有了反电动势，线圈电阻一般都很电动机停止转动，这时就没有了反电动势，线圈电阻一般都很小，线圈中电流会很大，电动机可能会烧毁。这时，应立即切断小，线圈中电流会很大，电动机可能会烧毁。这时，应立即切断电源，进行检查。电源，进行检查。