高中物理_4.4法拉第电磁感应定律1精品课件_新人教版选修3-2.ppt

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1、感应电动势的大小感应电动势的大小情景探究一 在有磁铁矿的地方在有磁铁矿的地方,地磁场会地磁场会产生异常产生异常,地质工作者利用这地质工作者利用这一现象探矿一现象探矿.找矿找矿,现在给你一现在给你一个灵敏电流计个灵敏电流计,一个多匝大线一个多匝大线圈圈,你能进行简单的模拟探究你能进行简单的模拟探究吗吗?说明你的探究方法和原理说明你的探究方法和原理引导思考讨论并总结方法方法:把大线圈与灵敏电流计组合把大线圈与灵敏电流计组合成闭合电路成闭合电路,使大线圈沿平行于地使大线圈沿平行于地面或垂直于地面的方向迅速移动面或垂直于地面的方向迅速移动,若灵敏电流计产生偏转若灵敏电流计产生偏转,则表明周则表明周围有

2、磁铁矿围有磁铁矿.思考思考:为何要快速移动才能观察到为何要快速移动才能观察到明显的电流计的指针的偏转明显的电流计的指针的偏转?实验探究一若闭合电路中有感应电流若闭合电路中有感应电流,电路中就一定有电电路中就一定有电动势动势.演示实验并播放动画演示实验并播放动画画出等效电路图画出等效电路图实验探究二若电路断开时，虽然没有感应电流，电若电路断开时，虽然没有感应电流，电动势依然存在。动势依然存在。演示实验并播放动画演示实验并播放动画画出等效电路图画出等效电路图 试试从本质上从本质上比较甲、乙两比较甲、乙两电路的异同电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

3、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）在电磁感应现象中产生在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势的电动势叫感应电动势。产生感应电动势的那部产生感应电动势的那部分导体就分导体就相当于相当于电源电源一、感应电动势一、感应电动势 1 1感感应应电电动动势势：在在电电磁磁感感应应现现象象中中产产生生的的电电动动势势叫叫做做感感应应电电动动势势，产产生生感感应应电电动动势势的那部分导体相当于电源的那部分导体相当于电源2 2感感应应电电动动势势与与感感应应电电流流：感感应应电电动动势势是是形形成成感感应应电电流流的的必必要要条条件件，有有感感应应电

4、电动动势势不不一一定定存存在在感感应应电电流流，有有感感应应电电流流一一定定存存在感应电动势在感应电动势思考与讨论感应电动势的大小跟哪些因素有关？感应电动势的大小跟哪些因素有关？猜想或假设猜想或假设感应电动势很可能与磁通量变化的快感应电动势很可能与磁通量变化的快慢有关（磁通量的变化率）慢有关（磁通量的变化率）实验实验1：在向线圈中插入条形磁铁的实验中，在向线圈中插入条形磁铁的实验中，磁铁的磁场越强、插入的速度越快，磁铁的磁场越强、插入的速度越快，产生的感应电流就越大。产生的感应电流就越大。实验探究实验探究2:感应电动势感应电动势实验探究实验探究3:感应电动势感应电动势1 1磁通量的变化率磁通量

5、的变化率(/t)：表示磁通：表示磁通量变化的快慢量变化的快慢 （1 1）磁磁通通量量的的变变化化率率(/t)、磁磁通通量量()、磁通量的变化、磁通量的变化()不同不同 磁磁通通量量为为零零时时，磁磁通通量量的的变变化化率率不不一一定定为为零零；磁磁通通量量变变化化大大不不等等于于磁磁通通量量的变化率大的变化率大二、法拉第电磁感应定律二、法拉第电磁感应定律 2法法拉拉第第电电磁磁感感应应定定律律：电电路路中中感感应应电电动动势势的的大大小小，跟跟穿穿过过这这一一电电路路的的磁磁通量的变化率成正比通量的变化率成正比 （2）/t 是指在时间t 内磁通量变化快慢的平均值；t0，/t表示在某瞬时磁通量变

6、化的快慢，得出k=1得出k=1式中物理量都取国际单位 若线圈有n匝，则相当于n个相同的电源串联，所以整个线圈中的电动势为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穿过过回回路路的的磁磁感感线的条数线的条数多少多少没有直接关系没有直接关系磁通量变化磁通量变化 穿穿过过回回路路的的磁磁通通量量变化变化了多少了多少产产生生感感应应电电动动势势的的条件条件磁通量变化率磁通量变化率/t/t穿穿过过回回路路的的磁磁通通量量变化的快慢变化的快慢决决定定感感应应电电动动势势的的大小大小 、/t/t的意义的意义导线切割磁感线时的感应电动势（1 1）垂垂直直切切割割时时：如如图图所所示示，导导体体

7、由由ab匀匀速速移移动动到到a1b1，这这一一过过程程中中穿穿过过闭闭合合回回路路的的磁磁通通量量变变化化 =BLv t，由由法法拉拉第第电电磁磁感应定律得：感应定律得：（2 2）切切割割方方向向与与磁磁场场方方向向成成角角时时：如如图图所所示示，将将v分分解解为为垂垂直直B和和平平行行B的的两个分量，其中：两个分量，其中：对切割有贡献 对切割无贡献 所以：说明：说明：公式公式 适用于求解平均电动势适用于求解平均电动势的大小；公式的大小；公式E=BLV适用于适用于求求切割磁感线切割磁感线运动导体的瞬时电动势的大小。运动导体的瞬时电动势的大小。1 1、穿过一个电阻为、穿过一个电阻为11的单匝闭合

8、线圈的磁通量的单匝闭合线圈的磁通量始终是每秒均匀减少始终是每秒均匀减少2Wb2Wb，则，则 （）（）A A、线圈中的感应电动势一定是每秒减少、线圈中的感应电动势一定是每秒减少2v2v B B、线圈中的感应电动势一定是、线圈中的感应电动势一定是2v2v C C、线圈中的感应电流一定是每秒减少、线圈中的感应电流一定是每秒减少2A2A DD、线圈中的感应电流一定是、线圈中的感应电流一定是2A2A例与练例与练不变！不变！不变！不变！2 2、匝数为、匝数为n n200200的线圈回路总电阻的线圈回路总电阻R R5050，整个线圈平面均有垂直于线框平面的匀强磁场穿整个线圈平面均有垂直于线框平面的匀强磁场穿

9、过，磁通量过，磁通量随时间变化的规律如图所示，求：随时间变化的规律如图所示，求：线圈中的感应电流的大小。线圈中的感应电流的大小。例与练例与练3 3、如图所示，用绝缘导线绕制的闭合线圈，共、如图所示，用绝缘导线绕制的闭合线圈，共100100匝，线圈总电阻为匝，线圈总电阻为R=0.5R=0.5，单匝线圈的面，单匝线圈的面积为积为30cm30cm2 2。整个线圈放在垂直线圈平面的匀强。整个线圈放在垂直线圈平面的匀强磁场中，如果匀强磁场以如图所示变化，求线圈磁场中，如果匀强磁场以如图所示变化，求线圈中感应电流的大小。中感应电流的大小。例与练例与练4 4、有一面积为、有一面积为S S100cm100cm

10、2 2的金属环，电阻为的金属环，电阻为R R0.10.1，环中磁场变化规律如图所示，磁场方向，环中磁场变化规律如图所示，磁场方向垂直环面向里，则在垂直环面向里，则在t t1 1t t2 2时间内通过金属环某时间内通过金属环某一截面的电荷量为多少？一截面的电荷量为多少？例与练例与练5 5、单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，若线、单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示（正弦图象一部分），则（）（正弦图象一部分），则（）A.A.线圈中线圈中0 0时刻感应电动势为时刻感应电动势为0 0 B.B.线圈中线圈中0 0时刻感

11、应电动势最大时刻感应电动势最大 C.C.线圈中线圈中D D时刻感应电动势为时刻感应电动势为0 0 D.D.线圈中线圈中A A时刻感应电动势大于时刻感应电动势大于B B时刻感应电动势时刻感应电动势例与练例与练斜率表示斜率表示的变化率的变化率例题例题1：长为L的金属棒ab，绕b端在垂直于匀强磁场的平面内以角速度匀速转动，磁感应强度为B，如图所示，求ab两端的电势差解析：解析：ab两两端端电电势势差差等等于于金金属属棒棒切切割割磁磁感感线线产产生生的的电电动动势势（因因为为没没有有外外电电路路），所所以以只只要求出电动势即可要求出电动势即可棒上各处速率不等，不能直接用棒上各处速率不等，不能直接用E=

12、BLv来求，来求，但棒上各点的速度但棒上各点的速度v=r与半径成正比，因此与半径成正比，因此可用棒的中点速度作为平均切割速度代入公可用棒的中点速度作为平均切割速度代入公式计算：式计算：6 6、如图所示，电阻不计的裸导体、如图所示，电阻不计的裸导体ABAB与宽为与宽为60cm60cm的平行金属导轨良好接触，电阻的平行金属导轨良好接触，电阻R R1 133，R R2 266，整个装置处在垂直导轨向里的匀强磁，整个装置处在垂直导轨向里的匀强磁场中，磁感应强度场中，磁感应强度B B0.5T0.5T。当。当ABAB向右以向右以V V5m/s5m/s的速度匀速滑动时，求流过电阻的速度匀速滑动时，求流过电阻R R1 1、R R2 2的的电流大小。电流大小。例与练例与练A AR2VB BR1