法拉第电磁感应定律课件.pptx

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1、问题问题1 1：电路中存在持续电流的条件是什么？：电路中存在持续电流的条件是什么？问题问题2 2：产生感应电流的条件是什么？：产生感应电流的条件是什么？（1 1）闭合电路）闭合电路（2 2）有电源）有电源 （1 1）闭合电路）闭合电路 （2 2）磁通量变化）磁通量变化第1页/共31页 试试从本质上从本质上比较甲、乙两电比较甲、乙两电路的异同路的异同乙乙甲甲 相同点：相同点：两电路都是闭合的，有电流两电路都是闭合的，有电流不同点：不同点：甲中有电池（甲中有电池（电源电源）乙中有螺线管乙中有螺线管（相当于电源相当于电源）乙图中产生感应电动势的哪部分导体就是电源。第2页/共31页一、感应电动势一、感

2、应电动势E E1.1.定义定义:在电磁感应现象中产生的电动势。在电磁感应现象中产生的电动势。既然闭合电路中有感应电流，这个电路中就一定有感应电动势。第3页/共31页 产生感应电流只不过是一个现象，它表示电路中在输送着电能；而产生感应电动势才是电磁感应现象的本质，它表示电路已经具备了随时输出电能的能力。几点说明：几点说明：不论电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就产生感应电动势，产生感应电动势是电磁感应现象的本质。磁通量是否变化是电磁感应的根本原因。若磁通量变化了，电路中就会产生感应电动势，再若电路又是闭合的，电路中将会有感应电流。第4页/共31页变化变化产生产生E E产生产生I

3、I 总电阻一定时，总电阻一定时，E E越大越大，I I越越大，大，指针偏转角越大指针偏转角越大。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问题1 1：在实验中，电流表指针偏转原因是什么？问题2 2：电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系？观察实验，分析并思考回答下面的问题：问题3 3：该实验中，将条形磁铁从同一高度插入线圈中，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大小不等大小不等第5页/共31页2 2磁通量变化磁通量变化越快越快，感应电动势越大。，感应电动势越大。1.1.内容内容:电路

4、中电路中感应电动势感应电动势的大小，跟的大小，跟穿过这一电路的穿过这一电路的磁通量的变化率磁通量的变化率成成正正比。比。二、法拉第电磁感应定律二、法拉第电磁感应定律 (K(K是一个常数是一个常数)(n(n为线圈的匝数为线圈的匝数)k=1,对n匝线圈就有第6页/共31页(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:是一段时间内磁通是一段时间内磁通量的平均变化率量的平均变化率 算出的是平均感应电动势算出的是平均感应电动势 当磁通量均匀变化时,某一时刻的瞬时感应电动势等于全段时间内导体的平均感应电动势。第7页/共31页巩固练习：巩固练习：1 1穿过一个单匝线圈的磁通量始终为每穿过一

5、个单匝线圈的磁通量始终为每秒钟均匀地增加秒钟均匀地增加2 Wb2 Wb，则：，则：A A线圈中的感应电动势每秒钟增加线圈中的感应电动势每秒钟增加2 V2 V B B线圈中的感应电动势每秒钟减少线圈中的感应电动势每秒钟减少2 V2 V C C线圈中的感应电动势始终是线圈中的感应电动势始终是2 V2 V D D线圈中不产生感应电动势线圈中不产生感应电动势第8页/共31页三、用公式Ent求E的三种情况：1.1.磁感应强度B B不变，垂直于磁场的回路面积S S发生变化，SSS S2 2-S-S1 1，此时，E EnBSnBStt。2.2.垂直于磁场的回路面积S S不变，磁感应强度B B发生变化，BBB

6、 B2 2-B-B1 1，此时，E EnSBnSBtt。3.3.磁感应强度B B和垂直于磁场的回路面积S S都发生变化，此时E En(Bn(B2 2S S2 2-B-B1 1S S1 1)tt。第9页/共31页四、运动导体产生的感应电动势四、运动导体产生的感应电动势 如图闭合线圈一部分导体如图闭合线圈一部分导体abab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 B，abab以速度以速度v 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。v vB BV V2 2V V1 1=Vsin=Vsin=Vcos=Vcos 若导体斜切磁感线若导体斜切磁感线（为为v

7、 v与与B B夹角）夹角）第10页/共31页v 公式BLv中的L指的是切割磁感线的有效长度。如果导线不和磁场垂直，L是导线在垂直磁场方向上的投影长度。如果导线是弯曲的，应取与B.V垂直的等效直线的长度第11页/共31页思考题思考题 求下面图示情况下，求下面图示情况下，a a、b b、c c三段导体两三段导体两端的感应电动势各为多大？端的感应电动势各为多大？第12页/共31页第13页/共31页第14页/共31页2 2如右图所示的匀强磁场中，如右图所示的匀强磁场中，B=0.4TB=0.4T，导体导体abab长长L=40cmL=40cm，电阻，电阻Rab=0.5Rab=0.5，框架，框架电阻不计，当

8、导体电阻不计，当导体abab以以v=5m/sv=5m/s的速度匀速的速度匀速向左运动时，电路中产生的感应电流为向左运动时，电路中产生的感应电流为 。1.6A1.6A巩固练习第15页/共31页例1 1、如图所示为穿过某线框的磁通量随时间t t变化的关系图，根据图回答：（1 1）穿过某线路的磁通量何时最大？何时最小？（2 2）/t/t何时最大？何时最小？（3 3）感应电动势E E何时最大？何时最小？tOt1t2t3t4注意：/t就是t 图象的斜率 E E只与/t/t有关，而与、无关。第16页/共31页2 2一个矩形线圈，在匀强磁场中绕一个固定轴做匀速转动，穿过某线路的磁通量随时间t t变化的关系如

9、图1 1，当线圈处于如图2 2所示位置时，它的：A.A.磁通量最大,磁通量变化率最大,感应电动势最大B.B.磁通量最小,磁通量变化率最大,感应电动势最大C.C.磁通量最大,磁通量变化率最小,感应电动势最大D.D.磁通量最小,磁通量变化率最小,感应电动势最大巩固练习tOt1t2t3t4图1图2第17页/共31页 例例2.如图如图(a)图所示，一个图所示，一个500匝的线圈的两匝的线圈的两端跟端跟R99 的电阻相连接，置于竖直向下的的电阻相连接，置于竖直向下的匀强磁场中，线圈的横截面积为匀强磁场中，线圈的横截面积为20 cm2，电阻，电阻为为1，磁场的磁感应强度随时间变化的图象，磁场的磁感应强度随

10、时间变化的图象如如(b)图，求磁场变化过程中通过电阻图，求磁场变化过程中通过电阻R的电流的电流为多大？为多大？第18页/共31页第19页/共31页 例例3.如图所示，一水平放置的平行导体框架如图所示，一水平放置的平行导体框架宽度宽度 L0.50 m，接有电阻，接有电阻 R0.20，磁感，磁感应强度应强度B0.40 T的匀强磁场垂直导轨平面方的匀强磁场垂直导轨平面方向向下，有一导体棒向向下，有一导体棒ab跨放在框架上，并能无跨放在框架上，并能无摩擦地沿框架滑动，框架及导体摩擦地沿框架滑动，框架及导体ab电阻不计，电阻不计，当当ab以以v4.0 m/s的速度向右匀速滑动时试的速度向右匀速滑动时试求

11、：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)要维持要维持ab向右匀速运行，作用在向右匀速运行，作用在ab上的水平上的水平力为多大？力为多大？(3)电阻电阻R上产生的焦耳上产生的焦耳 热功率为多大？热功率为多大？第20页/共31页第21页/共31页 例例4.如图所示，闭合开关如图所示，闭合开关S，将条形磁，将条形磁铁插入闭合线圈，第一次用铁插入闭合线圈，第一次用0.2 s，第二次，第二次用用0.4 s，并且两次的起始和终了位置相同，并且两次的起始和终了位置相同，则则()A第一次磁通量变化较大第一次磁通量变化较大B第一次第一次G的最大偏角较大的最大偏角较大C第一次经过第一

12、次经过G的总电荷量较多的总电荷量较多D若断开若断开S，G均不偏转，故均均不偏转，故均无感应电动势无感应电动势第22页/共31页第23页/共31页六、反电动势 1.1.既然线圈在磁场中转动既然线圈在磁场中转动,线圈中就会产生感应电动势线圈中就会产生感应电动势.感应电动势加强了电源了产生的电流感应电动势加强了电源了产生的电流,还是削弱了它还是削弱了它?是是有得于线圈的转动有得于线圈的转动,还是阻碍了线圈的转动还是阻碍了线圈的转动?电动机转动是时电动机转动是时,线圈线圈中产生的感应电动势中产生的感应电动势总要削弱电源电动势总要削弱电源电动势的作用的作用,阻碍线圈的转阻碍线圈的转动动.-反电动势反电动

13、势 2.2.电动机由于机械电动机由于机械故障停转故障停转,要立即切断要立即切断电源电源.第24页/共31页 例5：半径为r、电阻为R的金属环通过某直径的轴OO以角速度做匀速转动，如图所示。匀强磁场的磁感应强度为B，从金属环的平面的磁场方向重合时开始计时，则在转过30的过程中。求：(1)环中产生的感应电动势的平均值是多大？(2)金属环某一横截面内通过的电荷量是多少？第25页/共31页解：求感应电动势的平均值用En/t。(1)金属环在转过30的过程中，磁通量的变化量(2)金属环某一横截面内通过的电荷量由于E E/t/t，I IE ER R，I IQ Qtt，所以第26页/共31页 例6：如图所示，

14、裸金属线组成滑框，ab可滑动，其电阻为r，长为L，串接电阻R，匀强磁场为B，当ab以V向右匀速运动过程中，求：（1）ab间感应电动势。（2）ab间的电压。（3）保证ab匀速运动，所加外力F。（4）在2秒的时间内，外力功；ab生热Q；电阻 R上生热。第27页/共31页 例7：如图所示，导线全部为裸导线，半径为r的圆导线处在垂直于圆平面的匀强磁场中，磁感应强度为B，方向如图。一根长度大于2r的直导线MN，以速率V在圆上自左端匀速滑到右端，电路中定值电阻为R，其余电阻忽略不计。在滑动过程中，通过电阻R的电流的平均值为_;当MN从圆环左端滑到右端的过程中，通过R的电荷量为_,当MN通过圆环中心O时，通

15、过R的电流为_.2Brv/R)Brv/2RBr2/R第28页/共31页 例8：如图所示，长为L的金属杆OA绕过O点垂直于纸面的固定轴沿顺时针方向匀速转动，角速度为。一匀强磁场垂直于纸面向里，磁感应强度为B，磁场范围足够大。求OA杆产生感应电动势的大小。解析：由于OA杆是匀速转动，故OA产生的感应电动势是恒定的，其平均值与瞬时值相同，求感应电动势的两个公式均可以用。解法一：用EBLV求E，V应为平均切割速率，棒上各小段的速率是不相同的，因O点速率V00，由Vr知棒上各点线速度跟旋转半径成正比，第29页/共31页所以棒切割磁感线的平均速率为V（V0VA）2L2则EBLVBL22解法二：用En/t求E。设经过t时间，OA棒扫过的扇形面积为S，如图所示，SLtL2L2t2，变化的磁通量为E/tBStBL22.直导线绕其一端转动时产生的感应电动势：EBL22第30页/共31页感谢您的欣赏第31页/共31页