高中物理教学课件法拉第电磁感应定律.ppt

1、第四章第四章 电磁感应电磁感应 问题问题1 1：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）磁通量变化）磁通量变化复习复习:问题问题2 2：楞次定律的内容是什么：楞次定律的内容是什么?感应电流的磁场总要阻碍引起感应电感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流磁通量的变化。流磁通量的变化。即增反减同、来拒去留、增缩减扩。即增反减同、来拒去留、增缩减扩。问题问题3：试从本质上比较甲、乙两电路：试从本质上比较甲、乙两电路的异同的异同 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，这个电路中就个电路中就一定有电动势一定有电动势。甲甲NSG乙乙产生电动势的

2、那部分导体相当于电源产生电动势的那部分导体相当于电源1、定义：、定义：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的电动势叫感应电动势（感应电动势（E）.一、感应电动势一、感应电动势产生感应电动势的那部分导体产生感应电动势的那部分导体相相当于当于电源电源.2、产生条件：、产生条件：只要只要穿过电路的穿过电路的磁通量磁通量发生变化发生变化，电路中，电路中就就产生感应电动势。产生感应电动势。观察实验观察实验,分析思考分析思考:问题问题4:在实验中，将条形磁铁从同一高度插在实验中，将条形磁铁从同一高度插入线圈中同一位置，快插入和慢插入有什入线圈中同一位置，快插入和慢插入有什么相同和不同么相同和

3、不同?变化的快慢不同变化的快慢不同 都发生了相同变化都发生了相同变化都产生了都产生了E(I)产生的产生的E(I)大小不等大小不等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。磁通量的变化快慢磁通量的变化快慢t越大越大?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变化变化产生产生E产生产生I 二、法拉第电磁感应定律二、法拉第电磁感应定律电路中感应电动势的大小，跟穿过这电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的一电路的磁通量磁通量的的变化率变化率成成正比正比。1.1.内容内容:tEtnE注意：注意：公式中公式中取绝对值取绝对值，不涉及正负，不涉及正负，感应电流的方向另行

4、判断。感应电流的方向另行判断。2 2.公式公式:n为线圈的匝数为线圈的匝数问题问题5：磁通量大：磁通量大,磁通量变化一定大吗磁通量变化一定大吗?问题问题6：磁通量变化大：磁通量变化大,磁通量的变化率一磁通量的变化率一定大吗定大吗?磁通量的变化率和磁通量、磁通量的变化磁通量的变化率和磁通量、磁通量的变化无直接关系无直接关系:磁通量大磁通量大(小小,零零)，磁通量的变化，磁通量的变化率不一定大率不一定大(小小,零零););磁通量的变化大磁通量的变化大(小小)，磁，磁通量的变化率不一定大通量的变化率不一定大(小小).).思考与讨论思考与讨论 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

5、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感应电动势的势的条件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 决定决定感应电动感应电动势的势的大小大小3、理解、理解:、/t的意义的意义(类比速度、速度的变化和加速度类比速度、速度的变化和加速度.)1.磁感应强度磁感应强度B不变不变,垂直于磁场的回路垂直于磁场的回路面积面积S发生变化发生变化,SS2-S1,此时：此时：2.垂直于磁场的回路面积垂直于磁场的回路面积S不变不变,磁感应磁感应强度强度

6、B发生变化发生变化,BB2-B1,此时：此时：4、应用、应用:用公式用公式 求求E的二种的二种常见情况：常见情况：tnEtSBnEtBSnE例与练例与练1一个一个100匝的线圈，在匝的线圈，在0.5s内穿过它的磁通量内穿过它的磁通量从从0.01Wb增加到增加到0.09Wb。求线圈中的感应。求线圈中的感应电动势。电动势。16V例与练例与练2一个匝数为一个匝数为100、面积为、面积为10cm2的线圈垂直磁的线圈垂直磁场放置场放置,在在0.5s内穿过它的磁场从内穿过它的磁场从1T增加到增加到9T。求线圈中的感应电动势。求线圈中的感应电动势。1.6V例与练例与练3在磁感应强度为在磁感应强度为B的匀强磁

7、场中的匀强磁场中,有一矩形线框有一矩形线框,边长边长ab=L1,bc=L2线框绕中心轴线框绕中心轴00以角速度以角速度由由图示位置逆时针方向转动。求图示位置逆时针方向转动。求:(1)线圈转过线圈转过1/2周的过程中的平均感应电动势周的过程中的平均感应电动势B00adcb212LBLE（2）线圈转过）线圈转过1/4周呢？周呢？ab Gabv回路在时间回路在时间t内增大的面积内增大的面积为：为：S=Lvt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=BLvt产生的感应电动势为：产生的感应电动势为：tE ttBLv BLv（V是相对于磁场的速度）是相对于磁场的速度）三、导体切割磁感线时

8、的三、导体切割磁感线时的感应电动势感应电动势如图所示闭合线框一部分导体如图所示闭合线框一部分导体ab长长l,处于匀处于匀强磁场中，磁感应强度是强磁场中，磁感应强度是B，ab以速度以速度v匀速切匀速切割磁感线，求产生的感应电动势割磁感线，求产生的感应电动势vB BV1V2若导体运动方向跟磁感应强度方向有夹角若导体运动方向跟磁感应强度方向有夹角(导体斜切磁感线导体斜切磁感线)3、速度、速度v为平均值为平均值(瞬时值瞬时值),E就为平均值就为平均值(瞬时值瞬时值)注意：注意：2、导线的长度、导线的长度L应为应为有效长度有效长度1、导线运动方向和磁感线、导线运动方向和磁感线平行平行时时,E=0Lv为为

9、v与与B夹角夹角sin1BLvBLvEBLvE 匀强磁场匀强磁场v 、B B、L L两两垂直两两垂直sinBLvE vBLL、夹角为与Bv三、导体切割磁感线时的三、导体切割磁感线时的感应电动势感应电动势如图如图,一个水平放置的导体框架一个水平放置的导体框架,宽度宽度L=0.50m,接有电阻接有电阻R=0.20,设匀强磁场和框架平面垂直设匀强磁场和框架平面垂直,磁感应强度磁感应强度B=0.40T,方向如图方向如图.今有一导体棒今有一导体棒ab跨放在框架上跨放在框架上,并能并能无摩擦地沿框滑动无摩擦地沿框滑动,框架及导体框架及导体ab电阻均不计电阻均不计,当当ab以以v=4.0m/s的速度向右匀速

10、滑动时，试求：的速度向右匀速滑动时，试求：(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)回路上感应电流的大小回路上感应电流的大小E=BLv=0.80VA0.4rREI例与练例与练4问题：问题：公式公式 tnEsin BLvE与公式与公式 的的区别和联系区别和联系？(1)求出的是平均感应电动势求出的是平均感应电动势,E和某段时间和某段时间或某个过程对应；或某个过程对应；求出的是瞬时感应电动势，求出的是瞬时感应电动势，E和和某个时刻或某个位置对应某个时刻或某个位置对应.(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；求出的是某部求出的是某部分导体的电动势。

11、回路中感应电动势为零时，回路中某分导体的电动势。回路中感应电动势为零时，回路中某段导体的感应电动势不一定为零。段导体的感应电动势不一定为零。vabcdL1、区别：区别：(1)公式公式中的时间趋近于中的时间趋近于0时，则时，则E为瞬为瞬时感应电动势时感应电动势(2)公式公式中中v若代表平均速度，则若代表平均速度，则E为平均为平均感应电动势。感应电动势。2、联系：、联系：公式公式和公式和公式是统一的是统一的.如图，匀强磁场的磁感应强度为如图，匀强磁场的磁感应强度为B，长为，长为L的金属棒的金属棒ab在垂直于在垂直于B的平面内运动，的平面内运动，速度速度v与与L成成角，求金属棒角，求金属棒ab产生的

12、感应产生的感应电动势。电动势。abvE=BLVsin例与练例与练5/10-2Wbt/sA B D0120.1单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂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：化的规律如图所示，则：()A、线圈中、线圈中0时刻感应电动势最大时刻感应电动势最大 B、线圈中、线圈中D时刻感应电动势为零时刻感应电动势为零 C、线圈中、线圈中D时刻感应电动势最大时刻感应电动势最大 D、线圈中、线圈中0到到D时间内时间内 平均感应电动势为平均感应电动势为0.4VABD例与练例与练6斜率表示斜

13、率表示的变化率的变化率如图如图,水平面上有两根相距水平面上有两根相距0.5m的足够长的平行金的足够长的平行金属导轨属导轨MN和和PQ,它们的电阻不计它们的电阻不计,在在M和和P之间接之间接有有R=3.0的定值电阻的定值电阻,导体棒长导体棒长ab=0.5m,其电阻为其电阻为r=1.0,与导轨接触良好与导轨接触良好.整个装置处于方向竖直向整个装置处于方向竖直向下的匀强磁场中下的匀强磁场中,B=0.4T.现使现使ab以以v=10ms的速度的速度向右做匀速运动向右做匀速运动.(1)ab中的电流多大中的电流多大?ab两点间的电压多大两点间的电压多大?(2)维持维持ab做匀速运动的外力多大做匀速运动的外力

14、多大?(3)ab向右运动向右运动1m的过程中的过程中,外力做的功是多少外力做的功是多少?电路中产生的热量是多少电路中产生的热量是多少?RBrPMNaQbvWF=0.1JI=0.5AF=0.1NQ=0.1JU=1.5V例与练例与练7如图，将一条形磁铁插入某一闭合线圈，第如图，将一条形磁铁插入某一闭合线圈，第一次用一次用0.05s，第二次用，第二次用0.1s。试求：。试求：(1)两次线圈中的平均感应电动势之比两次线圈中的平均感应电动势之比?(2)两次线圈中两次线圈中 电流之比电流之比?(3)两次通过线圈两次通过线圈电荷量之比电荷量之比?(4)两次在两次在R中产生中产生热量之比热量之比?121221

15、21ttttEE12212121EEERREII11221121tItIqq1222212121tRItRIQQ例与练例与练8 1010、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STsTtB/005.0/401.003.0VtBSt5105.1

16、VtnE3105.1AREI3103 1111、有一面积为、有一面积为S S100cm100cm2 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tERtIqWbBS001.0CRq01.0RtREI 1212、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 1

17、33，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 A R2VB BR1VBLvE5.1AREI5.011AREI25.022 1313（思考题）如图所示，金属导轨上的导体棒（思考题）如图所示，金属导轨上的导体棒abab在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时，线圈在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时，线圈c c中将有感应电流产生（中将有感应电流产生（）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 DD向右做加速运动向右做加速运动例与练例与练变速变速如图如图,长为长为L的铜杆的铜杆OA以以O为轴在垂直于匀为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角速度强磁场的平面内以角速度匀速转动匀速转动,磁场磁场的磁感应强度为的磁感应强度为B,求杆求杆OA两端的电势差两端的电势差.AOA221LBE例与练例与练14作业：作业：1 1、完成课本习题。、完成课本习题。2 2、完成步步高的课时作业。、完成步步高的课时作业。