高中物理选修32第一章全章课件.ppt

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1、划划 时时 代代 的的 发发 现现1 1、奥斯特梦圆、奥斯特梦圆“电生磁电生磁”2 2、法拉第心系、法拉第心系“磁生电磁生电”奥奥 斯斯 特特 梦梦 圆圆“电电 生生 磁磁”1919世纪世纪2020年代之前年代之前,电与磁是独立发展的电与磁是独立发展的.1818世纪末世纪末,人们开始思考自然现象之间的联系人们开始思考自然现象之间的联系.奥斯特寻找电与磁之间的相互联系奥斯特寻找电与磁之间的相互联系.18201820年年4 4月月-奥斯特实验奥斯特实验揭示了揭示了电与磁之间存在相互联系电与磁之间存在相互联系突破了人类对电与磁的突破了人类对电与磁的认识的局限性认识的局限性法拉第心系法拉第心系“磁生电

2、磁生电”对称性思考对称性思考-电生磁电生磁!磁生电磁生电?法拉第法拉第-1822年年,“磁产生电磁产生电”的思的思想想安培安培-将将磁铁磁铁放在导体线圈附近放在导体线圈附近将将恒定电流恒定电流放在导体线圈附近放在导体线圈附近科拉顿科拉顿-遗憾的与成功擦肩而过遗憾的与成功擦肩而过法拉第失败的三次实验法拉第失败的三次实验-原因原因?“有磁场有磁场-有电流有电流”G电源电源1831年年,法拉第的成功实验法拉第的成功实验法拉第寻找法拉第寻找10年的年的”磁生电磁生电”终于发现终于发现“磁生电磁生电”的重要思想的重要思想-“磁生电磁生电”是一种在是一种在变化变化或或运动运动的过的过程中才能产生的效应程中

3、才能产生的效应.在在”变化中变化中”相联系相联系!变化的磁场变化的磁场变化的电流变化的电流运动的恒定电流运动的恒定电流运动的磁铁运动的磁铁在磁场中运动的导体在磁场中运动的导体电磁感应电磁感应感应电流感应电流 关于法拉第，过去说得多的：穷苦、顽强、关于法拉第，过去说得多的：穷苦、顽强、不为名利不为名利现在：除此之外还有，甚至更重要的是现在：除此之外还有，甚至更重要的是（1 1）正确的指导思想（自然现象的相互联系）正确的指导思想（自然现象的相互联系）（2 2）抹去科学学家头上的光环，正确认识失败）抹去科学学家头上的光环，正确认识失败科学是人做的，科学是为人的科学是人做的，科学是为人的 科学中的人文

4、精神。科学中的人文精神。奥斯特发现的电流磁效应，使整个科学界受奥斯特发现的电流磁效应，使整个科学界受到了极大的震动，它证实电现象与磁现象是有联到了极大的震动，它证实电现象与磁现象是有联系的。法拉第赞扬道：系的。法拉第赞扬道：“它突然打开了科学中一它突然打开了科学中一个黑暗领域的大门，使其充满光明。个黑暗领域的大门，使其充满光明。”法拉第发现的电磁感应使人们对电和磁内法拉第发现的电磁感应使人们对电和磁内在联系的认识更加完善，宣告了电磁学作为一在联系的认识更加完善，宣告了电磁学作为一门统一学科的诞生，为电磁学的发展作出了重门统一学科的诞生，为电磁学的发展作出了重大贡献。大贡献。科学史上许多重要发现

5、和发明，常被科学史上许多重要发现和发明，常被人们有意无意地罩上神秘的光环，似乎科人们有意无意地罩上神秘的光环，似乎科学家都是呼风唤雨的魔术师。但是我们在学家都是呼风唤雨的魔术师。但是我们在这里看到，具有闪光思维的奥斯特和法拉这里看到，具有闪光思维的奥斯特和法拉第，在做出伟大发现的过程中也受着历史第，在做出伟大发现的过程中也受着历史局限性的束缚，也有过局限性的束缚，也有过“可笑可笑”的疏忽与的疏忽与失误。他们是伟大的，失误。他们是伟大的，但也是可以学习的但也是可以学习的真实的人真实的人。麦克斯韦曾就法拉第的著作说道：麦克斯韦曾就法拉第的著作说道：“他既告诉我们成功的经验，也告诉我们不他既告诉我们

6、成功的经验，也告诉我们不成功的经验；既告诉我们那些成熟的想法，成功的经验；既告诉我们那些成熟的想法，也告诉我们他的粗糙想法。读者的能力可也告诉我们他的粗糙想法。读者的能力可能远不及他，但是感到的共鸣却常常多于能远不及他，但是感到的共鸣却常常多于钦佩，并且会引起这样一种信念：如果自钦佩，并且会引起这样一种信念：如果自己有这样的机会，也会成为一个发现者。己有这样的机会，也会成为一个发现者。”4.2 4.2 探究电磁感应的探究电磁感应的产生条件产生条件复习磁通量复习磁通量1、定义：、定义：面积为面积为S，垂直垂直匀强磁场匀强磁场B放置，则放置，则B与与S乘积，叫做穿过这个面的磁通量，用乘积，叫做穿过

7、这个面的磁通量，用表示。表示。2、公式：、公式：=BS 注：要求注：要求B与面积要垂直。与面积要垂直。3、单位：、单位：韦伯（韦伯（Wb）1Wb=1Tm2 4、说明：、说明：(1)(1)磁通量就是表示穿过这个面的磁感线条数。磁通量就是表示穿过这个面的磁感线条数。(2)(2)磁通量与线圈的匝数无关。磁通量与线圈的匝数无关。=BS sinsin不垂直时：不垂直时：5.5.引起磁通量变化的因素：引起磁通量变化的因素：由由=B=BS S sinsin(1(1）B B发生变化；发生变化；（2 2）S S发生变化；发生变化；（3 3）B B与与S S的夹角发生变化。的夹角发生变化。(3)(3)磁通量不但有

8、大小，而且有方向，但磁磁通量不但有大小，而且有方向，但磁通量是一个标量，遵从代数运算法则通量是一个标量，遵从代数运算法则一个面积是一个面积是S的面，垂直匀强磁场的面，垂直匀强磁场B放置，放置，则穿过该面的磁通量则穿过该面的磁通量=。如果该面。如果该面转动过转动过60则穿过该面的磁通量为则穿过该面的磁通量为 .如果如果该面转该面转动过动过180则穿过该面的磁通量改变了则穿过该面的磁通量改变了 。BS0.5BS2BS课堂练习课堂练习1、下列关于磁通量的说法中正确的有A、磁通量不仅有大小还有方向，所以磁通量是矢量；B、在匀强磁场中，a线圈的面积比线圈b的面积大，则穿过a线圈的磁通量一定比穿过b线圈的

9、大；C、磁通量大磁感应强度不一定大；D、把某线圈放在磁场中的M、N两点，若放在M处的磁通量较在N处的大，则M处的磁感强度一定比N大。2、发现电流磁效应现象的科学家是_，发现通电导线在磁场中受力方向规律的科学家是_，发现电磁感应现象的科学家是_，发现点电荷间的相互作用力规律的科学家是_。1、C ；2、奥斯特，安培，法拉第，库仑；3、关于感应电流，下列说法中正确的有：A、只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生；B、穿过螺线管的磁通量发生变化时，螺线管内部就一定有感应电流产生；C、线框不闭合时，即使穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中也就没有感应电流；D、只要电路的一部分作切割磁感线运动，电

10、路中就一定有感应电流。3、C；4、根据楞次定律可知感应电流的磁场一定是：A、阻碍引起感应电流的磁通量；B、与引起感应电流的磁场反向；C、阻碍引起感应电流的磁通量的变化；D、与引起感应电流的磁场方向相同。4、C 电磁感应的产生条件电磁感应的产生条件1、利用磁场产生电流的现象叫、利用磁场产生电流的现象叫电磁感应电磁感应，产生的电流叫产生的电流叫感应电流感应电流。2、实验观察实验观察3、结论：无论用什么方法，只要使、结论：无论用什么方法，只要使闭合电路闭合电路的的磁通磁通量发生变化量发生变化，闭合电流中就会有感应电流产生，闭合电流中就会有感应电流产生4、产生感应电流的条件：、产生感应电流的条件：（1

11、）电路闭合）电路闭合（2）磁通量发生变化）磁通量发生变化5.5.引起磁通量变化的因素：引起磁通量变化的因素：由由=B=BS S sinsin(1(1）B B发生变化；发生变化；（2 2）S S发生变化；发生变化；（3 3）B B与与S S的夹角发生变化。的夹角发生变化。新课教学新课教学一、磁通量：一、磁通量：1、定义：、定义：面积为面积为S，垂直垂直匀强磁场匀强磁场B放置，则放置，则B与与S乘积，叫做穿过这个面的磁通量，用乘积，叫做穿过这个面的磁通量，用表示。表示。2、公式：、公式：=BS 注：要求注：要求B与面积要垂直。与面积要垂直。3、单位：、单位：韦伯（韦伯（Wb）1Wb=1Tm2 4、

12、说明：、说明：(1)(1)磁通量就是表示穿过这个面的磁感线条数。磁通量就是表示穿过这个面的磁感线条数。(2)(2)磁通量与线圈的匝数无关。磁通量与线圈的匝数无关。=BS sinsin不垂直时：不垂直时：*特例特例：结论：结论：穿过某个面的穿过某个面的磁感线条数越多磁感线条数越多，就就越大越大磁通量不但磁通量不但有大小有大小，而且，而且有方向有方向，但是确，但是确是一个是一个标量，标量，遵从遵从代数运算代数运算法则法则例：一个面积是例：一个面积是S的面，垂直匀强磁场的面，垂直匀强磁场B放放置，置，则穿过该面的磁通量则穿过该面的磁通量=。如果该面如果该面转动过转动过60则穿过该面的磁通量为则穿过该

13、面的磁通量为 .如果如果该面转该面转动过动过180则穿过该面的磁通量改变了则穿过该面的磁通量改变了 。BS0.5BS2BS 当有相反方向的的磁场（磁感应强度分当有相反方向的的磁场（磁感应强度分别为别为B和和B）穿过同一个平面（与磁场方向）穿过同一个平面（与磁场方向垂直的面积为垂直的面积为S）时，按照磁感应强度的定）时，按照磁感应强度的定义义B和和B合矢量的大小为合矢量的大小为|B-B|，穿过平面，穿过平面S的磁通量为的磁通量为|B-B|S|BS-BS|-|。磁通量的意义可用磁感线的条数形象。磁通量的意义可用磁感线的条数形象地说明，所以穿过平面地说明，所以穿过平面S的磁通量的磁通量|-|可以理解

14、为相反方向穿过平面可以理解为相反方向穿过平面S的磁感线相的磁感线相抵消之后剩余的磁感线的条数。抵消之后剩余的磁感线的条数。例：例：如图所示，在条形磁铁中部垂直套有如图所示，在条形磁铁中部垂直套有A、B两个圆环，试分析穿过两个圆环，试分析穿过A环、环、B环的磁通量谁大。环的磁通量谁大。5.5.引起磁通量变化的因素：引起磁通量变化的因素：由由=B=BS S sinsin(1(1）B B发生变化；发生变化；（2 2）S S发生变化；发生变化；（3 3）B B与与S S的夹角发生变化。的夹角发生变化。二、电磁感应现象：二、电磁感应现象：1.1.产生电磁感应现象的条件：产生电磁感应现象的条件：(1)(1

15、)闭合电路；闭合电路；(2)(2)磁通量发生变化。磁通量发生变化。2 2、电磁感应现象、电磁感应现象由由磁场磁场产生产生电流电流的现象的现象实验一：现象实验一：现象 如图甲所示，处在匀强磁场中的导体框如图甲所示，处在匀强磁场中的导体框架架abcd，当导体棒，当导体棒PQ在框架上滑动时，闭在框架上滑动时，闭合电路中就产生感应电流。合电路中就产生感应电流。如图乙所示，如图乙所示，abcd方框的一部分导体方框的一部分导体在匀强磁场中上下平动，线圈中没有感应电在匀强磁场中上下平动，线圈中没有感应电流。流。由以上讨论可见，由以上讨论可见，导体切割磁感线，不导体切割磁感线，不是在导体中产生感应是在导体中产

16、生感应电流的充要条件，归电流的充要条件，归根结底还得看穿过闭根结底还得看穿过闭合回路的磁通量是否合回路的磁通量是否发生变化。发生变化。应用举例：应用举例：（1）闭合电路的一部分导体切割磁感线：）闭合电路的一部分导体切割磁感线：（2）磁场不变，闭合电路的面积变化：）磁场不变，闭合电路的面积变化：（3）线圈面积不变，线圈在不均匀磁场中运动。）线圈面积不变，线圈在不均匀磁场中运动。（4）线圈面积不变，磁场不断变化。）线圈面积不变，磁场不断变化。【例1】电阻为R的矩形线框abcd，边长ab=L，ad=h，质量为m，自某一高度自由落下，通过一匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁场区域的宽度为h，如图所示，

17、若线框恰好以恒定速度通过磁场，线框中产生的焦耳热是_（不考虑空气阻力）【分析】线框通过磁场的过程中，动能不变。根据能的转化和守恒，重力对线框所做的功全部转化为线框中感应电流的电能，最后又全部转化为焦耳热所以，线框通过磁场过程中产生的焦耳热为Q=WG=mg*2h=2mgh【解答】2mgh。【说明】本题也可以直接从焦耳热公式Q=I2Rt进行推算：设线框以恒定速度v通过磁场，运动时间从线框的cd边进入磁场到ab边离开磁场的过程中，因切割磁感线产生的感应电流的大小为cd边进入磁场时的电流从d到c，cd边离开磁场后的电流方向从a到b整个下落过程中磁场对感应电流产生的安培力方向始终向上，大小恒为据匀速下落

18、的条件，有因线框通过磁场的时间，也就是线框中产生电流的时间，所以据焦耳定律，联立（l）、（2）、（3）三式，即得线框中产生的焦耳热为Q=2mgh【例2】一个质量m=0.016kg、长L=0.5m，宽d=0.1m、电阻R=0.1的矩形线圈，从离匀强磁场上边缘高h1=5m处由静止自由下落进入磁场后，由于受到磁场力的作用，线圈恰能做匀速运动（设整个运动过程中线框保持平动），测得线圈下边通过磁场的时间t=0.15s，取g=10m/s2，求：（1）匀强磁场的磁感强度B；（2）磁场区域的高度h2；（3）通过磁场过程中线框中产生的热量，并说明其转化过程【分析】线圈进入磁场后受到向上的磁场力，恰作匀速运动时必

19、满足条件：磁场力=重力由此可算出B并由运动学公式可算出h2。由于通过磁场时动能不变，线圈重力势能的减少完全转化为电能，最后以焦耳热形式放出【解答】线圈自由下落将进入磁场时的速度（l）线圈的下边进入磁场后切割磁感线产生感应电流，其方向从左至右，使线圈受到向上的磁场力匀速运动时应满足条件（2）从线圈的下边进入磁场起至整个线圈进入磁场做匀速运动的时间以后线圈改做a=g的匀加速运动，历时所对应的位移所以磁场区域的高度（3）因为仅当线圈的下边在磁场中、线圈做匀速运动过程时线圈内才有感应电流，此时线圈的动能不变，由线圈下落过程中重力势能的减少转化为电能，最后以焦耳热的形式释放出来，所以线圈中产生的热量【例

20、3】如图，匀强磁场的磁感应强度为B，方向竖直向下。在磁场中有一个边长为L的正方形刚性金属框。ab边质量为m，其他三边的质量不计。金属框的总电阻为R，cd边上装有固定的水平轴。现在将金属框从水平位置由静止释放。不计一切摩擦。金属框经t时间恰好通过竖直位置abcd。若在此t时间内，金属框中产生的焦耳热为Q，求ab边通过最低位置时受到的安培力。【分析】本题线框释放后重力做功，同时ab边切割磁感线运动而产生感应电动势，因而线框中有感应电流。整个过程遵守能的转化与守恒定律。【解答】由能量守恒，在t时间内ab杆重力势能的减少最后转化为它的动能和框中产生的焦耳热，即又考虑到由、【例4】用电阻为18的均匀导线

21、弯成图1中直径D=0.80m的封定在磁感应强度B=0.50T的匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里。一根每米电阻为1.25的直导线PQ，沿圆环平面向左以3.0m/s的速度匀速滑行（速度方向与PQ垂直），滑行中直导线与圆环紧密接触（忽略接触处电阻），当它通过环上A、B位置时，求：(l)直导线AB段产生的感应电动势，并指明该段直导线中电流的方向(2)此时圆环上发热损耗的电功率【分析】直导线在磁场中做切割磁感线的运动，产生感应电动势。产生感应电动势的这部分电路是电源。这部分电路端点的电压为路端电压。根据电磁感应的规律可以确定感应电动势的大小和方向。直导线与圆环组成闭合回路，其等效电路为图。由几何关系，

22、确定AB的长及R1、R2电阻的大小。圆环上发热损耗的功率即电源输出功率或外电阻上消耗的功率。【解答】(1)设直导线AB段的长度为l,圆环的直径为D，直导线AB段产生的感应电动势为E，则：根据题设几何关系，l=D/2=0.40m。所以，电动势 运用右手定则可判定，直导线AB段中感应电流的方向由A向B，B端电势高于A端运用右手定则可判定，直导线AB段中感应电流的方向由A向B，B端电势高于A端AB段直导线电阻为电源内电阻r，r=1.250.40=0.50中电流之和）应为设圆环上发热损耗的电功率为P，则P=I2总R外=0.2022.5=0.10W【说明】电磁感应现象常与其他现象一起出现，就形成许多综合

23、题。这些综合题常涉及到安培力、欧姆定律、电功率、牛顿定律、动量定理、动能定理、热和功等。一道综合题出现许多物理现象，这些物理现象或者一先一后出现或者同时出现，互相制约。解综合题时，在弄清题意后重要的是分析题目由哪些基本物理现象组成，再选用相应的规律，分析物理过程，建立解题方程求解。1、如图所示，线圈平面与水平方向成角，磁感线竖直向下，设磁感强度为B，线圈面积为S，则穿过线圈的磁通量为多大？1、分析和解答：此题的线圈平面abcd与磁感强度B方向不垂直，不能直接用=BS计算。处理时可以用以下两种之一：（1）把S投影到与B垂直的方向即水平方向（如图中的abcd），所以S投=Scos，故=BScos

24、；（2）把B分解为平行于线圈平面的分量和垂直于线圈平面分量，显然平行方向的磁场并不穿过线圈，且B垂直=Bcos，故=BScos。2、如图所示，竖直放置的长直导线通以恒定的电流，有一矩形线框与导线在同一平面，在下列情况中线圈产生感应电流的是：A、导线中电流强度变大；B、线框向右平动；C、线框向下平动；D、线框以ab边为轴转动；E、线框以直导线为轴转动。2、A、B、D 分析与解答：分析是否产生感应电流，关键就是分析穿过闭合线框的磁通量是否变化，而分析磁通量是否变化，关键就是分清磁感线的分布，亦即分清磁感线的疏密变化和磁感线方向的变化。来源:学_科_网 对A选项，因I增大而引起周围的磁场增强，使线框

25、的磁通量增加，故A正确。对B选项，因离开直导线方向越远，磁感线分布越疏。因此线框向右平动时，穿过线框的磁通量变小，故B正确。对C选项，线框向下平动时穿过线框的磁通量不变，故C不合适。对D选项，可用一些特殊位置来分析，当线框与直导线在同一个平面上时，穿过线框的磁通量最大，当线框转过90度时，穿过线框的磁通量减小，因此可以判定线框以ab轴转动时磁通量一定变化，故D正确。对E选项，由于线框绕直导线转动时，穿过线框的磁通量不变，因此无感应电流，故E错。3、如图所示，试判断当开关S闭合和断开瞬间，线圈ABCD中的电流方向。3、分析与解答：按照应用楞次定律的应用步骤进行判定：当S闭合时：（1）研究回路是A

26、BCD，穿过回路的磁场是电流I产生的磁场，方向由右手螺旋定则判断出是指向读者，且磁通量增大；（2）由楞次定律得知感应电流的磁场方向应是和原磁场方向相反即离开读者方向向内。（3）由右手螺旋定则判知感应电流方向是B到A到D到C。当S断开时：（1）研究回路仍是线圈ABCD，穿过回路的原磁场仍是I产生的磁场，方向由右手螺旋定则判知是指向读者，且磁通量减小；（2）由楞次定律知感应电流磁场方向应是和原磁场方向相同即指向读者；（3）由右手螺旋定则判知感应电流方向是A到B到C到D。小结：小结：电电磁磁感感应应现现象象定义：定义：磁通量的概念；磁通量的概念；产生条件：产生条件：利用磁场产生电流的现象叫电磁感应，

27、利用磁场产生电流的现象叫电磁感应，产生的电流叫感应电流。产生的电流叫感应电流。电路必须闭合；电路必须闭合；磁通量发生变化磁通量发生变化 4.3 4.3 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律1 1、在电磁感应现象中产生的电动势叫、在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势感应电动势。产生感应电动势的那部分导体就相当于产生感应电动势的那部分导体就相当于电源电源。一、感应电动势一、感应电动势2 2、磁通量的变化率、磁通量的变化率表示磁通量的变化快慢表示磁通量的变化快慢 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

28、成正比成正比二、法拉第电磁感应定律二、法拉第电磁感应定律：2 2、数学表达式、数学表达式（注意单位）（注意单位）若有若有n n匝线圈，则相当于有匝线圈，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：公式中注意：公式中应取绝对值，不涉及正负，感应应取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向另行判断。电流的方向另行判断。问题：磁通量大，磁通量变化一定大吗？问题：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？（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、磁通量的磁通量的

29、变化率和磁通量、磁通量的变化不同。磁通量为零，磁通量的变化率变化不同。磁通量为零，磁通量的变化率不一定为零不一定为零;磁通量的变化大，磁通量的变磁通量的变化大，磁通量的变化率也不一定大。化率也不一定大。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 3、一个匝数为

30、、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。25V16V1.6V4 4、如下图所示，半径为如下图所示，半径为r r的金属环绕通过某直径的的金属环绕通过某直径的轴轴OOOO 以角速度以角速度作匀速转动，匀强磁场的磁感应强作匀速转动，匀强磁场的磁感应强度为度为B B，从金属环面与磁场方向重合时开始计时，则，从金属环面与磁场方向重合时开始计时，则在金属环转过在金属环转过3030角的过程中，环中产生的电动势的角的过程中，

31、环中产生的电动势的平均值是多大？平均值是多大？o oOOB/10-2Wbt/sA BD0120.15 5、单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴、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垂直于磁场。若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示，则：变化的规律如图所示，则：()A A、线圈中、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

32、.4VABD三、导体作切割磁感线运动三、导体作切割磁感线运动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ab Gabv回路在时间回路在时间t t内增大的面积内增大的面积为：为：S=LvtS=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穿过回路的磁通量的变化为：为：=BS=BS=BLvt=BLvt（V V是相对于磁场的速度）是相对于磁场的速度）v vB BV V1 1=Vsin=VsinV V2 2=

33、Vcos=Vcos若导体斜切磁感线若导体斜切磁感线（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夹角）说明：说明：1 1、导线的长度、导线的长度L L应为有效长度应为有效长度2 2、导线运动方向和磁感线平行时，、导线运动方向和磁感线平行时，E=0E=03 3、速度、速度V V为平均值（瞬时值），为平均值（瞬时值），E E就为平均值就为平均值（瞬时值）（瞬时值）例例1 1：如图，匀强磁场的磁感应电动势为：如图，匀强磁场的磁感应电动势为B B，长为，长为L L的金的金属棒属棒abab在垂直于在垂直于B B

34、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，求角，求金属棒金属棒abab产生的感应电动势。产生的感应电动势。abvE=BLVsinE=BLVsin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，以速度中，以速度V V向右匀速运动时，向右匀速运动时，E=E=？RE=2 B R VE=2 B R V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，E E和某段时间或者某个过程对应，而和某段时间或者某个过程对应，而求出的是求出的是瞬时感应电动势，瞬时感应电动势，

35、E E和某个时刻或者某个位置对和某个时刻或者某个位置对应。应。2 2、求出的是整个回路的感应求出的是整个回路的感应电动势，而不是回路中某部分导体电动势，而不是回路中某部分导体的电动势。回路中感应电动势为零的电动势。回路中感应电动势为零时，但是回路中某段导体的感应电时，但是回路中某段导体的感应电动势不一定为零。如右图。动势不一定为零。如右图。vabcdLL区别：区别：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就为就为瞬时感应电动势瞬时感应电动势2 2、公式、公式中中v v若代表平均速度，则求若代表平均速度，则求出的出的E E就为平均感应电动势就为平均感应电动势。联系：联系

36、：例例2 2、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为轴在垂为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角速度直于匀强磁场的平面内以角速度匀速转动，磁匀速转动，磁场的磁感应强度为场的磁感应强度为B B，求杆，求杆OAOA两端的电势差。两端的电势差。AOA例题例题3 3、在磁感应强度为、在磁感应强度为B B的匀强磁场中的匀强磁场中,有一个有一个匝数为匝数为n n的矩形线圈的矩形线圈,边长边长ab=Lab=L1 1,bc=L,bc=L2 2线圈绕中线圈绕中心轴心轴OOOO以角速度以角速度由图示位置逆时针方向转动。由图示位置逆时针方向转动。试求试求:(1):(1)线圈中产生感应电动

37、势的最大值线圈中产生感应电动势的最大值;(2)(2)线圈转过线圈转过1/41/4周的过程中的周的过程中的平均感应电动势。平均感应电动势。(3)(3)设线圈的总电阻为设线圈的总电阻为R R，线圈，线圈转过转过1/41/4周的过程中通过某一截面的电量。周的过程中通过某一截面的电量。cBdOOab(1(1)（2 2）（3 3）例例4 4：如图，水平面上有两根相距：如图，水平面上有两根相距0.5m0.5m的足够长的平行的足够长的平行金属导轨金属导轨MNMN和和PQPQ，它们的电阻可忽略不计，在，它们的电阻可忽略不计，在MM和和 P P之间接有阻值为之间接有阻值为R R 3.03.0的定值电阻，导体棒的

38、定值电阻，导体棒abab长长0.5m0.5m，其电阻为，其电阻为r r 1.01.0 ，与导轨接触良好，与导轨接触良好.整个装置整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，处于方向竖直向上的匀强磁场中，B B0.4T0.4T。现使。现使abab以以v v10m10ms s的速度向右做匀速运动。的速度向右做匀速运动。（1 1）a ba b中的电流大中的电流大?a b?a b两点间的电压多大？两点间的电压多大？（2 2）维持）维持a ba b做匀速运动的外力多大？做匀速运动的外力多大？（3 3）a ba b向右运动向右运动1m1m的过程中，外力做的功是多少？电路的过程中，外力做的功是多少？电路中产生的热

39、量是多少？中产生的热量是多少？RBrPMNaQbv（1）0.5A1.5V（2）0.1N（3）0.1J0.1J1 1、电动机线圈的转动会产生感应电动势。这个电动、电动机线圈的转动会产生感应电动势。这个电动势是加强了电源产生的电流，还是削弱了电源的电势是加强了电源产生的电流，还是削弱了电源的电流？是有利于线圈转动还是阻碍线圈的转动？流？是有利于线圈转动还是阻碍线圈的转动？电动机转动时产生的感应电动势电动机转动时产生的感应电动势削弱削弱了电源的电了电源的电流，这个电动势称为流，这个电动势称为反电动势反电动势。反电动势的作用是。反电动势的作用是阻碍线圈的转动阻碍线圈的转动。这样，线圈要维持原来的转动就

40、。这样，线圈要维持原来的转动就必须向电动机提供电能，必须向电动机提供电能，电能转化为其它形式的能。电能转化为其它形式的能。2 2、如果电动机因机械阻力过大而停止转动，会发生、如果电动机因机械阻力过大而停止转动，会发生什么情况？这时应采取什么措施？什么情况？这时应采取什么措施？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，线圈中电阻一般都很小，线圈中电流会很大电流会很大，电动机可能，电动机可能会烧毁。这时，应会烧毁。这时，应立即切断电源立即切断电源，进行检查。，进行检查。四、反电动势四、反电动势感应电动势的大小感应电动势的大小问题问题1 1：

41、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16.2 16.2 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

42、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）而产生电动势的哪部分导体就相当于电源。而产生电动势的哪部分导体就相当于电源。一、感应电动势一、感应电动势（E E）16.2 16.2 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1.1.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。既然闭合电路中既然闭合电路中有感应电流有感应电流，这个电路，这个电路中就中就一定有感应电动势一定有感应电动势。产生感应电流只不过是一个现象产生感应电流只不过是一个现象，它表示电路

43、中，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象的本质，它表示电路已经具备了随时输出电能的能力。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，变化，电路中就产生感应电动势，产生感应电动势产生感应电动势是电磁感应现象的本质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磁通量是否变化是电磁感应的根本原因。若磁通。若磁通量变化了，电路中就会产生感应电动势，再若电路量变化了，电路中就会产生感应电动势

44、，再若电路又是闭合的，电路中将会有感应电流。又是闭合的，电路中将会有感应电流。变化变化产生产生E E产生产生I 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，指针偏转越大指针偏转越大。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问题1 1：在实验中，电流表指针偏转原因：在实验中，电流表指针偏转原因是什么？是什么？问题问题2 2：电流表指针偏转程度跟感应电动：电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系？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：观察实验，分析并思考回答下面的问题：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，：该实验

45、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？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大小不等大小不等一、感应电动势一、感应电动势（E E）16.2 16.2 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1.1.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。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。磁通量变化磁通量变化磁通量变化快慢磁通量变化快慢磁通量磁通量 磁通量磁通量与时刻与时刻t对应，磁通量的变化量是两

46、对应，磁通量的变化量是两个时刻穿过这个面的磁通量之差，即个时刻穿过这个面的磁通量之差，即2-1，磁通量的变化率是单位时间内磁通量的变，磁通量的变化率是单位时间内磁通量的变化量，计算公式是化量，计算公式是t，磁通量变化率的，磁通量变化率的大小不是单纯由磁通量的变化量决定，还跟发大小不是单纯由磁通量的变化量决定，还跟发生这个变化所用的时间有关。生这个变化所用的时间有关。穿过一个面的磁通量大，但磁通量的变化穿过一个面的磁通量大，但磁通量的变化量不一定大，磁通量的变化率也不一定大；量不一定大，磁通量的变化率也不一定大；同理，穿过一个面的磁通量的变化量大，但同理，穿过一个面的磁通量的变化量大，但磁通量不

47、一定大，磁通量的变化率也不一定磁通量不一定大，磁通量的变化率也不一定大；穿过一个面的磁通量的变化率大，但磁大；穿过一个面的磁通量的变化率大，但磁通量和磁通量的变化量都不一定大。通量和磁通量的变化量都不一定大。应用举例应用举例例例1 1、如图所示为穿过某线路的磁通量、如图所示为穿过某线路的磁通量随随时间时间t t变化的关系图，试根据图说明：变化的关系图，试根据图说明：（1 1）穿过某线路的磁通量）穿过某线路的磁通量何时最大？何时最大？何时最小？何时最小？（2 2）/t/t何时最大？何时最小？何时最大？何时最小？（3 3）感应电动势）感应电动势E E何时最大？何时最小？何时最大？何时最小？tOt1

48、t2t3t4注意区分几个物理量：注意区分几个物理量：、/t/tEE只与只与/t/t有关，有关，而与而与、无关。无关。一、感应电动势一、感应电动势（E E）16.2 16.2 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1.1.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。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。电路中电路中感应电动势感应电动势的大小，跟穿过这一的大小，跟穿过这一电路的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 1.1.内容内容:(K(K是一个常数是

49、一个常数)(n(n为线圈的匝数为线圈的匝数)一、感应电动势一、感应电动势（E E）16.2 16.2 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 电路中电路中感应电动势感应电动势的大小，跟穿过这一的大小，跟穿过这一电路的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 1.1.内容内容:(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:平均磁通平均磁通变化率变化率 平均感应电动势平均感应电动势 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秒钟穿过一个单匝线圈的磁通量始终为每秒钟均匀地增加均匀地

50、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2 2一个矩形线圈，在匀强磁场中绕一个固定轴做一个矩形线圈，在匀强磁场中绕一个固定轴做匀速转动，当线圈处于如图所示位置时，它的：匀速转动，当线圈处于如图所示位置时，它的：A.A.磁通量最大磁通量最大,磁通量变化率最大磁通量变化率最大,感应电动势最大感应电动势最大B.B.磁通量最小磁通量最小,磁通量