湖南省新田县第一中学高中物理4.4法拉第电磁感应定律课件新人教版选修3_2.ppt

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1、第四章第四章 电磁感应电磁感应第第4 4节节法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律感应电动势的大小感应电动势的大小 比较甲、乙两电路的异同比较甲、乙两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（电源）（电源）有电源就有电动势有电源就有电动势1.1.感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。产生感应电动势的那部分导体就相感应电动势。产生感应电动势的那部分导体就相当于电源。当于电源。一、感应电动势一、感应电动势2 2感应电动势与感应

2、电流的关系：感应电动势与感应电流的关系：有感应电流有感应电流一定一定存在感应电动势；存在感应电动势；IV有感应电动势有感应电动势不一定不一定存在感应电流。存在感应电流。（要看电（要看电路是否闭合）路是否闭合）3.3.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？（1）部分导体切割磁感线）部分导体切割磁感线（2）条形磁铁穿插螺线管）条形磁铁穿插螺线管（3）通电螺线管穿插螺线管）通电螺线管穿插螺线管感应电动势的大小跟磁通量感应电动势的大小跟磁通量变化的快慢变化的快慢有关。有关。导线运动的速度越导线运动的速度越快快,产生感应电流越产生感应电流越大大；磁铁插入的速度越磁铁插入的速度越

3、快快，感应电流就越，感应电流就越大大。结论结论:二、法拉第电磁感应定律二、法拉第电磁感应定律1.1.内容内容: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。注意：注意：公式中公式中取绝对值，不涉及正负，感应取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向另行判断。物理量都取国际单位。电流的方向另行判断。物理量都取国际单位。2.2.公式公式:n n为线圈的匝数为线圈的匝数表示磁通量变化的快慢表示磁通量变化的快慢弄清：弄清：1 1、磁通量大，电动势一定大吗？、磁通量大，电动势一定大吗？2 2、磁通量变化大，电动势一定大吗？、磁通量变

4、化大，电动势一定大吗？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生产生感应电动势感应电动势的条件的条件磁通量变化率磁通量变化率/tt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感应电动势决定感应电动势的大小的大小3.3.、/tt的区别：的区别：磁感应强度磁感应强度B 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 S发生变化发生变化,S SS S2 2-S S1 1,此时：此时：垂直于磁场的回路面积垂直于磁场的回路面

5、积S S不变不变,磁感应强度磁感应强度B B发发生变化生变化,B,BB B2 2-B-B1 1,此时：此时：4.4.应用应用:用公式用公式 求求E E的几种常见情况：的几种常见情况：如果如果B、S都变化呢？都变化呢？1 1、有一个、有一个5050匝的线圈，如果穿过它的磁通量的匝的线圈，如果穿过它的磁通量的变化率为变化率为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内穿过它的磁内穿过它的磁通量从通量从0.01Wb0.01Wb增加到增加到0.09Wb0.09Wb。求线圈中的感应。求线圈中的感应电动势。电动势。3

6、3、一个匝数为、一个匝数为100100、面积为、面积为10cm10cm2 2的线圈垂直磁的线圈垂直磁场放置，在场放置，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。求线圈中的感应电动势。求线圈中的感应电动势。25V25V16V16V1.6V1.6V三、导体切割磁感线运动时的电动势三、导体切割磁感线运动时的电动势导体导体abab处于匀强磁场中，磁感处于匀强磁场中，磁感应强度是应强度是B B，长为，长为L L的导体棒的导体棒abab以速度以速度v v匀速切割磁感线，求匀速切割磁感线，求:产生的感应电动势。产生的感应电动势。a ab b G Ga ab bv v回路

7、在时间回路在时间tt内增大的内增大的面积为：面积为：S=S=LvtLvt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=BS=BLvtBLvtV V是相对于磁场的速度是相对于磁场的速度1 1、V V B B，VL VL ，LB LB 两两垂直两两垂直平均值或瞬时值平均值或瞬时值L L应为有效长度应为有效长度分析：分析：v vB B 找有效速度找有效速度（为为v v与与B B夹角）夹角）2、V B，VL，LBv vB B3、V 与与B成成 角角，VL，LB E=0 E=0vL Lv vB B找有效长度。找有效长度。4、V B ，LB，导体棒不是

8、直线，导体棒不是直线 求下面图示情况下，求下面图示情况下，a a、b b、c c三段导体两端的三段导体两端的感应电动势各为多大？感应电动势各为多大？E=BLv 如下图所示，长为如下图所示，长为L L的铜杆的铜杆OAOA以以O O为轴在垂直于为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角速度匀强磁场的平面内以角速度匀速转动，磁场的匀速转动，磁场的磁感应强度为磁感应强度为B B，求杆，求杆OAOA两端的电势差。两端的电势差。AOA5 5、导体棒转动、导体棒转动四、对比两个公式四、对比两个公式求平均感应电动势求平均感应电动势tt近于近于0 0时，时，E E为瞬时感应电动势为瞬时感应电动势求平均感应电动势求平均感应

9、电动势,v,v是平均速度是平均速度求瞬时感应电动势，求瞬时感应电动势，v v是瞬时速度是瞬时速度1 1、穿过一个电阻为、穿过一个电阻为11的单匝闭合线圈的磁通量始的单匝闭合线圈的磁通量始终是每秒均匀减少终是每秒均匀减少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2v2vB 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2v2vC 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2A2AD D、线圈中的感应电流一定是、线圈中的感应电流一定是2A2A不变！不变！不变！不变！2、匝数为、匝数为n200的线圈回路总电

10、阻的线圈回路总电阻R50，整，整个线圈平面均有垂直于线框平面的匀强磁场穿过，个线圈平面均有垂直于线框平面的匀强磁场穿过，磁通量磁通量随时间变化的规律如图所示，求：线圈中随时间变化的规律如图所示，求：线圈中的感应电流的大小。的感应电流的大小。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100匝，线圈总电阻为匝，线圈总电阻为R=0.5，单匝线圈的面积，单匝线圈的面积为为30cm2。整个线圈放在垂直线圈平面的匀强磁场。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，求线圈中感应中，如果匀强磁场以如图所示变化，求线圈中感应电流的大小。电流的大小。

11、4、有一面积为、有一面积为S100cm2的金属环，电阻为的金属环，电阻为R0.1，环中磁场变化规律如图所示，磁场方向垂，环中磁场变化规律如图所示，磁场方向垂直环面向里，则在直环面向里，则在t1t2时间内通过金属环某一截时间内通过金属环某一截面的电荷量为多少？面的电荷量为多少？斜率表示斜率表示的变化率的变化率5、单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，若线圈、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（正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（）弦图象一部分），则（）A.线圈中线圈中0时刻感应电动势为时刻感应电动势为0B.线圈中线圈中0时刻

12、感应电动势最大时刻感应电动势最大C.线圈中线圈中D时刻感应电动势为时刻感应电动势为0D.线圈中线圈中A时刻感应电动势大于时刻感应电动势大于B时刻感应电动势时刻感应电动势6.6.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？mgd/nq 7.两块水平放置的板间

13、距为两块水平放置的板间距为d，用导线与一，用导线与一n匝线圈匝线圈连接，线圈置于方向竖直向上的匀强磁场中，如图连接，线圈置于方向竖直向上的匀强磁场中，如图所示，两板间有一质量为所示，两板间有一质量为m、带电量为、带电量为q的油滴的油滴恰好静止，则线圈中的磁通量的变化率是多少？恰好静止，则线圈中的磁通量的变化率是多少？A A R2VB BR18.如图所示，电阻不计的裸导体如图所示，电阻不计的裸导体AB与宽为与宽为60cm的的平行金属导轨良好接触，电阻平行金属导轨良好接触，电阻R13，R26，整个装置处在垂直导轨向里的匀强磁场中，磁感应整个装置处在垂直导轨向里的匀强磁场中，磁感应强度强度B0.5T

14、。当。当AB向右以向右以V5m/s的速度匀速滑的速度匀速滑动时，求流过电阻动时，求流过电阻R1、R2的电流大小。的电流大小。9.9.如图所示，金属导轨上的导体棒如图所示，金属导轨上的导体棒abab在匀强磁场中在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时，线圈沿导轨做下列哪种运动时，线圈c c中将有感应电流中将有感应电流产生（产生（）A A向右做匀速运动向右做匀速运动 B B向左做匀速运动向左做匀速运动C C向右做减速运动向右做减速运动 D D向右做加速运动向右做加速运动变速变速10.10.如图所示，裸金属线组成滑框，如图所示，裸金属线组成滑框，abab可滑动，其电阻为可滑动，其电阻为r r，长为，长为L

15、 L，串接电阻，串接电阻R R，匀强磁场为，匀强磁场为B B，当，当abab以以V V向右匀速运向右匀速运动过程中，求：动过程中，求：（1 1）abab间感应电动势。间感应电动势。（2 2）abab间的电压。间的电压。（3 3）保证）保证abab匀速运动，所加外力匀速运动，所加外力F F。（4 4）在）在2 2秒的时间内，外力功；秒的时间内，外力功；abab生热；电阻生热；电阻R R上生热。上生热。ABCRO11.11.如图所示，在磁感应强度为如图所示，在磁感应强度为B B的匀强磁场中，有的匀强磁场中，有半径为半径为r r的光滑半圆形导体框架。的光滑半圆形导体框架。OCOC为一端绕为一端绕O

16、O点在点在框架上滑动的导体棒，框架上滑动的导体棒，OAOA之间连一个阻值为之间连一个阻值为R R的电的电阻（其余电阻都不计），若使阻（其余电阻都不计），若使OCOC以角速度以角速度匀速转匀速转动。试求：动。试求：（1 1）图中哪部分相当于电源？）图中哪部分相当于电源？（2 2）感应电动势）感应电动势E E为多少？为多少？（3 3）流过电阻）流过电阻R R的电流的电流I I为多少？为多少？导体棒导体棒OCOC1831年年10月月28日日,法拉第在一次会议上展示的法拉第在一次会议上展示的圆盘发电机。圆盘发电机。V V 此电动势阻碍电路中此电动势阻碍电路中原来的电流原来的电流.故称之为反电动势。故称

17、之为反电动势。五、反电动势五、反电动势1.作用：削弱了电源电流作用：削弱了电源电流,阻碍线圈的转动阻碍线圈的转动.2.能量转化：线圈要维持原来的转动就必须向电能量转化：线圈要维持原来的转动就必须向电动机提供电能，电能转化为机械能。动机提供电能，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,欧姆欧姆定律不成立。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，应立即切断电源，进行检查。会烧毁。这时，应立即切断电源，进行检查。