44法拉第电磁感应定律新课.ppt

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1、第四章第四章 电磁感应电磁感应 复习复习: :电流的磁效应与电磁感应现象的区别电流的磁效应与电磁感应现象的区别电流的磁效应是电流的磁效应是“电生磁电生磁”的现象。的现象。电磁感应现象是电磁感应现象是“磁生电磁生电”的现象。的现象。二者二者因果关系不同，是因果关系不同，是“可逆过程可逆过程”。产生感应电流的条件是什么？产生感应电流的条件是什么？闭合电路闭合电路磁通量变化磁通量变化楞次定律的内容是什么楞次定律的内容是什么? ?如何理解？应用要点。如何理解？应用要点。内容：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流磁通量的变化。内容：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流磁通量的变化。理解：阻碍变化或反抗原因。

2、理解：阻碍变化或反抗原因。应用要点：即增反减同、来拒去留、增缩减扩、增离减靠。应用要点：即增反减同、来拒去留、增缩减扩、增离减靠。探究一：探究一：比较甲、乙两个电路并思考比较甲、乙两个电路并思考 思考一：思考一：图乙中在电键闭合状态，磁铁插入或拔出的过程，图乙中在电键闭合状态，磁铁插入或拔出的过程，电路中有无电路中有无电动势电动势？ 既然闭合电路中既然闭合电路中有感应电流有感应电流，也一定，也一定有电动势有电动势。 思考二：思考二：图乙中在电键断开状态，磁铁插入或拔出的过程，图乙中在电键断开状态，磁铁插入或拔出的过程，电路中有无电路中有无电动势电动势？ 无感应电流，但有无感应电流，但有电动势电

3、动势。 可见可见电磁感应现象的本质是产生电动势。电磁感应现象的本质是产生电动势。 电源电源产生电动势的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。甲甲NG乙乙结论一：感应电动势概念结论一：感应电动势概念u定义：定义： 在在电磁感应现象中电磁感应现象中产生的电动势叫产生的电动势叫感应感应电动势（电动势（E）。 产生电动势的那部分导体相当于产生电动势的那部分导体相当于。u产生条件：产生条件： 只要穿过只要穿过电路电路的的磁通量发生变化磁通量发生变化，电路中电路中就就产生感应电动势。产生感应电动势。u新问题：新问题： 感应电动势大小如何计算？感应电动势大小如何计算？探究二：探究二：感应电

4、动势大小如何计算？感应电动势大小如何计算？实验与观察实验与观察收集信息收集信息分析加工信息分析加工信息综合得出结论综合得出结论NSG实验：实验：将条形磁铁从同一位置抽出线圈，到同一高度。将条形磁铁从同一位置抽出线圈，到同一高度。观察：观察：快抽出和慢抽出有什么相同点和不同点快抽出和慢抽出有什么相同点和不同点?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)变化的快慢不同变化的快慢不同产生的产生的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。 因为因为变化，所以有感应电动势产生，又因为有闭合

5、变化，所以有感应电动势产生，又因为有闭合电路，所以有感应电流产生电路，所以有感应电流产生现象：快抽出指针偏角大；慢抽出指针偏角小。现象：快抽出指针偏角大；慢抽出指针偏角小。猜想猜想感应电动势：跟磁通量有关或感应电动势：跟磁通量有关或跟磁通量的变化有关，还是跟跟磁通量的变化有关，还是跟磁通量的变化快慢有关。磁通量的变化快慢有关。思考与讨论：下列推理正确的是思考与讨论：下列推理正确的是1. 磁通量大，磁通量变化一定大？磁通量大，磁通量变化一定大？2. 磁通量大，磁通量的变化率一定大？磁通量大，磁通量的变化率一定大？3. 磁通量变化大，磁通量的变化率一定大？磁通量变化大，磁通量的变化率一定大？4.

6、磁通量的变化率大，磁通量变化的越快？磁通量的变化率大，磁通量变化的越快？物理意义与电磁感应关系磁通量磁通量穿穿过过回路的磁感回路的磁感线线的条数的条数多少多少无直接关系无直接关系磁通量磁通量变变化化穿穿过过回路的磁通回路的磁通量量变变化化了多少了多少产生产生感应电动势的感应电动势的条件条件磁通量磁通量变变化率化率/t穿穿过过回路的回路的磁通磁通量量变变化的快慢化的快慢决定决定感感应电动势应电动势的的大小大小、/t的比较的比较(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)结论二：法拉第电磁感应定律结论二：法拉第电磁感应定律电路中感应电动势的大小，跟穿过电路中感应电动势的大小，跟穿过

7、这一电路的这一电路的磁通量磁通量的的变化率变化率成成正正比。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 1.面积变化类：磁感应强度面积变化类：磁感应强度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发生发生变化变化,SS2-S1,此时：此时： 2.磁感应强度变化类：垂直于磁场的回路面积磁感应强度变化类：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B发生变化发生变化,BB2-B1,此时：此时：2、应用、应用:用公式用公式 求

8、求E的二种的二种常见情况：常见情况：tnEtSnBEtBnSE关于电磁感应，下述说法中正确的是关于电磁感应，下述说法中正确的是( )A、穿过线圈的磁通量越大、穿过线圈的磁通量越大,感应电动势越大感应电动势越大B、穿过线圈的磁通量为零、穿过线圈的磁通量为零,感应电动势一定为零感应电动势一定为零C、穿过线圈的磁通量的变化越大、穿过线圈的磁通量的变化越大,感应电动势越大感应电动势越大D、穿过线圈的磁通量变化越快、穿过线圈的磁通量变化越快,感应电动势越大感应电动势越大D练习练习1练习练习2一个一个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0.09

9、Wb。求线圈中的感应。求线圈中的感应电动势。电动势。练习练习3一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。16V1.6V练习练习4在磁感应强度为在磁感应强度为B的匀强磁场中的匀强磁场中,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周周的过程中的平均感应电动势的过程中的平均感应电动势（2）线圈转过）

10、线圈转过1/4周呢？周呢？B00adcb212LBLE 答案： Gabv回路在时间回路在时间t内增大的内增大的面积为：面积为：S=Lvt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=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）探究三：导体切割磁感线时的探究三：导体切割磁感线时的感应电动势计算感应电动势计算思考：如图所示闭合线框一部分导体思考：如图所示闭合线框一部分导体ab长长l,处于处于匀强磁场中，磁感应强度是匀强磁场中，磁感应强度是B，ab以速度以速度v匀速切割磁匀速切割磁感线，求产生的感应电动势感线，求

11、产生的感应电动势V1V2探究四：若导体运动方向跟磁感应强度方向有夹角探究四：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)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=0为为v与与B夹角夹角sin1BLvBLvEvB B导线的长度导线的长度L应为应为有效长度有效长度探究四：若导体形状不规则探究四：若导体形状不规则RvBBRE2ErBvLLL/2L/2BLE212RErBLvE 匀强磁场匀强磁场v 、B B、L L两两垂直两两垂直BLvsin E时：夹角为B与当BBLL结论三：导体切割磁感线时的结论三：导体切割磁感线时的感应电动势计算感应电动势计算导线的长度导

12、线的长度L应为应为有效长度有效长度速度速度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)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=0.30,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,框架电阻均不计框架电阻均不计,导体导体abab电阻为电阻为0.10.1,当当ab以以v=4.0m/s的速度向右匀速滑动时，试求：的速度向右匀速滑动时，试求：(1)导体导体a

13、b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(3)ab两端的电压。两端的电压。练习练习5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产生的感应产生的感应电动势。电动势。abvE=BLVsin练习练习6/10- -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

14、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练习练习7斜率表示斜率表示的变化率的变化率如图如图,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.AOA中或BLELBE221练习练习8结论四：

15、导体转动切割磁感线时，结论四：导体转动切割磁感线时，感应电动势计算感应电动势计算中或BLELBE221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的速的速度向右做匀速运动度向右做匀速运动.(1)ab中的电流多大中的电流多大? ab两点间

16、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练习练习9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)两次线圈中的两次线圈中的平均感应电动势之比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

17、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?12122121ttttEE12212121EEERREII11221121tItIqq1222212121tRItRIQQ练习练习10 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、

18、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tEV2REI A2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VVt5 . 01 . 010. 015. 0VtnE100AREI2 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，

19、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 . 1VtnE3105 . 1AREI3103 4 4、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

20、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 5 5、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

21、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 6 6（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 BMNPQcdab思考题：思

22、考题：如图，光滑导轨如图，光滑导轨MNMN和和PQPQ水平固定在磁感应强度为水平固定在磁感应强度为B B的的匀强磁场中，轨宽匀强磁场中，轨宽L L，电阻不计，裸露的导体棒，电阻不计，裸露的导体棒abab、cdcd电阻均电阻均为为R R，放在导轨上。导体棒，放在导轨上。导体棒cdcd以速度以速度向右匀速运动。试分析向右匀速运动。试分析导体棒导体棒abab的运动情况。的运动情况。课堂小结：课堂小结：1 1理解感应电动势的概念。理解感应电动势的概念。2 2磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量，区别理量，区别、/t t。3 3理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。4 4会推导表达式会推导表达式E E= =BLvBLvsinsin。5 5会用会用E=E=n n/t t和和E E= =BLvBLvsinsin解决问题。解决问题。