第2节感应电动势与电磁感应定律精选文档.ppt

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1、第第2节感应电动势与电磁感节感应电动势与电磁感应定律应定律本讲稿第一页，共三十二页问题问题1 1：据前面所学，电路中存在持续：据前面所学，电路中存在持续 电流的条件是什么？电流的条件是什么？问题问题2 2：什么叫电磁感应现象？产生感：什么叫电磁感应现象？产生感 应电流的条件是什么？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 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。利用利用磁场产生电流磁场产生电流的现象的现象本讲稿第二页，共三十二页 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

2、路的异同乙乙甲甲相同点：相同点：两电路都是闭合的，两电路都是闭合的，有电流有电流不同点：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）思考思考有有电源电源就有就有电动势电动势本讲稿第三页，共三十二页 1 1.在电磁感应现象中产生的电动势叫感应在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。电动势。产生感应电动势的那部分导体就相当于电产生感应电动势的那部分导体就相当于电源源.一.感应电动势感应电动势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，有有感感应应电电动动势势不不一一定定存存在在

3、感感应应电电流流（要要看看电电路路是是否否闭闭合合），有有感感应应电电流流一一定定存存在在感感应应电动势电动势本讲稿第四页，共三十二页电源电源本讲稿第五页，共三十二页NS电源电源本讲稿第六页，共三十二页思考与讨论l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？本讲稿第七页，共三十二页探究感应电动势大小与磁通量变化的关系探究感应电动势大小与磁通量变化的关系提出问题提出问题 既然闭合电路的磁通量发生改变就能产生感应电动势，那么既然闭合电路的磁通量发生改变就能产生感应电动势，那么感应电动势大小与磁通量的变化感应电动势大小与磁通量的变化是否有关呢？是否有关呢？猜想或假设猜想或假设 感应

4、电动势感应电动势E的大小与磁通量的变化量的大小与磁通量的变化量有关。有关。也与完成磁通量变化所用的时间也与完成磁通量变化所用的时间t有关有关。也就是与磁通量变化的快慢有关（而磁通量变也就是与磁通量变化的快慢有关（而磁通量变化的快慢可以用磁通量的变化率表示化的快慢可以用磁通量的变化率表示/t）本讲稿第八页，共三十二页P46图3.1-2实验中：导线切割磁感线，产生感应电流，导线运动的速度越快、磁体的磁场超强，产生的感应电流越大P47图图3.1-3实验中：实验中：向线圈插入条形磁铁，磁向线圈插入条形磁铁，磁铁的磁场越强、插入的速度越铁的磁场越强、插入的速度越快，产生的感应电流就越大快，产生的感应电流

5、就越大本讲稿第九页，共三十二页1、当时间、当时间t相同时相同时,磁通量变化磁通量变化越大越大,感感应电流就越大应电流就越大,表明感应电动势越大。表明感应电动势越大。2、当磁通量变化、当磁通量变化相同时相同时,所用时间所用时间t越短越短,感应电流就越大感应电流就越大,表明感应电动势越大表明感应电动势越大感应电动势的大小跟磁通量变化感应电动势的大小跟磁通量变化和所用时间和所用时间t都有关都有关.现象现象结论结论本讲稿第十页，共三十二页 1 1、内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这、内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量变化率一电路的磁通量变化率/t/t成正比成正比二、法拉第电磁感应

6、定律：二、法拉第电磁感应定律：2 2、数学表达式、数学表达式（单位（单位 为为 伏、韦伯、秒伏、韦伯、秒 则则 k=1 k=1）本讲稿第十一页，共三十二页二、法拉第电磁感应定律：二、法拉第电磁感应定律：若线圈有若线圈有n n匝，则相当于有匝，则相当于有n n个电源串联，个电源串联，总电动势为：总电动势为：注意：（注意：（1 1）公式中公式中的计算方法的计算方法，（2 2）电动势）电动势 E E 为为 平均值平均值 （3 3）感应电流的方向另行判断。）感应电流的方向另行判断。本讲稿第十二页，共三十二页用公式用公式Ent求求E的三种情况：的三种情况：1.磁感应强度磁感应强度B不变，垂直于磁场的回路

7、面积不变，垂直于磁场的回路面积S发发生变化，生变化，SS2-S1，此时，此时，EnBSt。2.垂直于磁场的回路面积垂直于磁场的回路面积S不变，磁感应强不变，磁感应强度度B发生变化，发生变化，BB2-B1，此时，此时，EnSBt。3.磁感应强度磁感应强度B和垂直于磁场的回路面积和垂直于磁场的回路面积S都都发生变化，此时发生变化，此时EnBSt。本讲稿第十三页，共三十二页讨论：讨论：磁通量大，磁通量变化一定大吗？磁通量大，磁通量变化一定大吗？磁通量变化大，磁通量的变化率一定大吗？磁通量变化大，磁通量的变化率一定大吗？（与（与速度速度、速度的变化量速度的变化量和和加速度加速度的关系类比）的关系类比）

8、磁通量的变化率磁通量的变化率和和磁通量磁通量、磁通量的变化磁通量的变化量量不同。不同。磁通量为零，磁通量的磁通量为零，磁通量的变化率变化率不一定为零不一定为零;磁通量的磁通量的变化量变化量大，磁通量的变化率也不一大，磁通量的变化率也不一定大。定大。本讲稿第十四页，共三十二页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匝的线圈，如果穿过它的磁通量的变化率为率为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内穿过它的磁通量内穿过它的磁通量从从0.01Wb0.01Wb增加到增加到0.09Wb0.0

9、9Wb。求线圈中的感应电动势。求线圈中的感应电动势。3 3、一个匝数为、一个匝数为100100、面积为、面积为10cm10cm2 2的线圈垂直磁场的线圈垂直磁场放置，在放置，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。求线圈中的感应电动势。线圈中的感应电动势。本讲稿第十五页，共三十二页/10-2Wbt/sA BD0120.15 5、单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直、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律于磁场。若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示，则：如图所示，则：()()A A、线圈

10、中、线圈中0 0时刻感应电动势最大时刻感应电动势最大B B、线圈中、线圈中D D时刻感应电动势为零时刻感应电动势为零C C、线圈中、线圈中D D时刻感应电动势最大时刻感应电动势最大D D、线圈中、线圈中0 0到到D D时间内平均时间内平均感应电动势为感应电动势为0.4V0.4VABD本讲稿第十六页，共三十二页三、导体作切割磁感线运动三、导体作切割磁感线运动 电动势电动势E大小大小 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，abab以速度以速度v v匀速切割磁感线，求产生的感应电匀速切割磁感线，求产生的感应电动势动

11、势ab Gabv回路在时间回路在时间t t内增大的面积为：内增大的面积为：S=L(vt)S=L(vt)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=BLvt=BLvt（V V是相对于磁场的是相对于磁场的速度）速度）本讲稿第十七页，共三十二页v vB BV V1 1=Vsin=Vsin V V2 2=Vcos=Vcos 若导体若导体斜切斜切磁感线磁感线（为为v v与与B B夹角）夹角）（若导线运动方向与导线本身垂直，但跟磁感强度方向有（若导线运动方向与导线本身垂直，但跟磁感强度方向有夹角）夹角）说明：说明：1 1、导线的长度、导线的长度

12、L L应为有效长度应为有效长度2 2、V V方向和方向和B B平行时，平行时，=0 E=0=0 E=03 3、速度、速度V V为为平均值平均值，E E就为就为平均值平均值.速度速度V为为瞬时值瞬时值，E就为就为瞬时值瞬时值.本讲稿第十八页，共三十二页例：如图，匀强磁场的磁感应电动势为例：如图，匀强磁场的磁感应电动势为B B，长为，长为L L的金属棒的金属棒abab在垂直于在垂直于B B的平面内运动，速度的平面内运动，速度v v与与L L成成角，求金属棒角，求金属棒abab产生的感应电动势。产生的感应电动势。abvE=BLE=BL(Vsin(Vsin)E=BE=B(Lsin(Lsin)V V有效

13、长度有效长度-导线在导线在垂直速度方向垂直速度方向上上 的投影长度的投影长度本讲稿第十九页，共三十二页练习：半径为练习：半径为R R的半圆形导线在匀强磁场的半圆形导线在匀强磁场B B中，中，以速度以速度V V向右匀速运动时，向右匀速运动时，E=E=？RE=BE=B2R2RV V有效长度有效长度-弯曲导线在弯曲导线在垂直速度方向垂直速度方向上上 的投影长度的投影长度本讲稿第二十页，共三十二页问题：问题：公式公式 与公式与公式 的区别和联系？的区别和联系？1 1、一般来说，、一般来说，求出的是平均感应电动势，求出的是平均感应电动势，和和某段时间某段时间或者或者某个过程某个过程对应，对应，求出的是求

14、出的是瞬时瞬时感应电动势，感应电动势，E E和和某个时刻某个时刻或或者者某个位置某个位置对应。对应。区别：区别：本讲稿第二十一页，共三十二页 2 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vabcdL区别：区别：回路中感应电动势为零时，但是回路中某段导体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。的感应电动势不一定为零。本讲稿第二十二页，共三十二页1 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就为瞬时感应电动势就为瞬时感应电动势2 2、公式、公式中中v v若代表平均速度，若代表平均速度，则求出的则求出的E E就为平均感应电动势。就为平

15、均感应电动势。联系：联系：问题：问题：公式公式 与公式与公式 的区别和联系？的区别和联系？本讲稿第二十三页，共三十二页小结：小结：l法拉第电磁感应定律：电路中感应电动势的大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通量变化率小，跟穿过这一电路的磁通量变化率/t成正比成正比本讲稿第二十四页，共三十二页本讲稿第二十五页，共三十二页四、反电动势四、反电动势V V 此电动势阻碍电路中原来此电动势阻碍电路中原来的电流的电流.故称之为反电动势故称之为反电动势本讲稿第二十六页，共三十二页NS电电动动机机安安培培力力方方向向 转转 动动 速速 度度 方方 向向本讲稿第二十七页，共三十二页

16、电动机线圈的转动产生感应电动势是电动机线圈的转动产生感应电动势是反电动反电动势势。这个电动势是。这个电动势是削弱了削弱了电源电流电源电流,阻碍线圈的阻碍线圈的转动转动.线圈要维持原来的转动就必须向电动机提供线圈要维持原来的转动就必须向电动机提供电能，电能，电能转化为机械能。电能转化为机械能。正因为正因为反电动势反电动势 的存在的存在,所以对电动机所以对电动机,欧欧姆定律不成立姆定律不成立.本讲稿第二十八页，共三十二页 如果电动机因机械阻力过大而如果电动机因机械阻力过大而停止转动停止转动，这，这时就没有了时就没有了反电动势反电动势，线圈电阻一般都很小，线，线圈电阻一般都很小，线圈中圈中电流会很大

17、电流会很大，电动机会烧毁。这时，应，电动机会烧毁。这时，应立即立即切断电源切断电源，进行检查。，进行检查。本讲稿第二十九页，共三十二页 例：如图所示，一个例：如图所示，一个50匝的线圈的两端跟匝的线圈的两端跟R99的电阻相连接，置于竖直向下的匀强磁场中，的电阻相连接，置于竖直向下的匀强磁场中，线圈的横截面积是线圈的横截面积是202，电阻为，电阻为1，磁感应强，磁感应强度以度以100Ts的变化率均匀减少。在这一过程中的变化率均匀减少。在这一过程中通过电阻通过电阻R的电流为多大？的电流为多大？解析：解析：本讲稿第三十页，共三十二页 两块水平放置的板间距为两块水平放置的板间距为d，用导线与一，用导线

18、与一n匝线匝线圈连接，线圈置于方向竖直向上的匀强磁场中，如圈连接，线圈置于方向竖直向上的匀强磁场中，如图所示，两板间有一质量为图所示，两板间有一质量为m、带电量为、带电量为q的油的油滴恰好静止，则线圈中的磁通量的变化率是多少？滴恰好静止，则线圈中的磁通量的变化率是多少？（mgd/nq）本讲稿第三十一页，共三十二页 法拉第法拉第（17911876）是英国著名的物理学家、化学家。他发现了电磁感应现象，提出电场和磁场的概念。场的概念对近代物理的发展的重大意义。他家境贫寒，出身于铁匠家庭，未受过系统的正规教育，但却在众多领域中作出惊人成就，堪称刻苦勤奋、探索真理、不计个人名利的典范，对于青少年富有教育意义。本讲稿第三十二页，共三十二页