感应电动势电磁感应定律讲稿.ppt

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1、关于感应电动势电磁关于感应电动势电磁感应定律感应定律第一页，讲稿共六十一页哦复习回顾：复习回顾：1、在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？、在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？2、在电磁感应现象中，磁通量的变化的方式有哪些？、在电磁感应现象中，磁通量的变化的方式有哪些？闭合电路中的磁通量发生变化闭合电路中的磁通量发生变化第二页，讲稿共六十一页哦由于闭合回路中的由于闭合回路中的面积变化面积变化引起磁通量变化引起磁通量变化=2-1=B S第三页，讲稿共六十一页哦由于闭合回路中的由于闭合回路中的磁感应强度变化磁感应强度变化引起磁通量变化引起磁通量变化=2-1=B S第四页，讲稿共六十一

2、页哦电路中产生持续电流的条件是什么？电路中产生持续电流的条件是什么？（1 1）电路闭合）电路闭合（2 2）有电源）有电源第五页，讲稿共六十一页哦 存在感应电流必然存在对应的电动势；存在感应电流必然存在对应的电动势；物理学中，我们把在电磁感应现象中，产生的物理学中，我们把在电磁感应现象中，产生的电动势叫做电动势叫做感应电动势感应电动势。等等 效效产生感应电动势的这部分导体相当于产生感应电动势的这部分导体相当于电源电源第六页，讲稿共六十一页哦当开关断开后，电路中是否有电流呢？当开关断开后，电路中是否有电流呢？电源两端有电压吗？电源的电动势还存在吗？电源两端有电压吗？电源的电动势还存在吗？第七页，讲

3、稿共六十一页哦当导线断开后，电路中是否还有电流呢？当导线断开后，电路中是否还有电流呢？线圈内的感应电动势还存在吗？线圈内的感应电动势还存在吗？第八页，讲稿共六十一页哦总结：总结：感应电动势的有无，感应电动势的有无，完全完全取决于取决于穿过闭合电路中的磁通量穿过闭合电路中的磁通量是否发生变化，是否发生变化，与与电路的通断，电路的通断，电路的组成是电路的组成是无关的无关的。第九页，讲稿共六十一页哦探究项目：探究项目：影响感应电动势大小的因素影响感应电动势大小的因素我们怎样能够我们怎样能够感知到感知到感应电动势的大小？感应电动势的大小？电流计偏转的角度电流计偏转的角度第十页，讲稿共六十一页哦探究项目

4、：探究项目：影响感应电动势大小的因素影响感应电动势大小的因素 电流计指针的电流计指针的偏转角度偏转角度与感应电动势的与感应电动势的大小有什么关系呢？大小有什么关系呢？等等 效效第十一页，讲稿共六十一页哦探究项目：探究项目：影响感应电动势大小的因素影响感应电动势大小的因素 器器 材：材：猜猜 想：想：可能与什么因素有关可能与什么因素有关探究过程：探究过程：第十二页，讲稿共六十一页哦模拟实验一模拟实验一一根磁铁慢速插入一根磁铁慢速插入一根磁铁快速插入一根磁铁快速插入第十三页，讲稿共六十一页哦分析归纳：分析归纳：从条件上看从条件上看从结果上看从结果上看相同相同 不同不同感应电动势大小不同感应电动势大

5、小不同磁通量变化量磁通量变化量 相同相同都产生感应电流都产生感应电流 I磁铁插入的快慢不同磁铁插入的快慢不同T感应电流感应电流 I 大小不同大小不同第十四页，讲稿共六十一页哦模拟模拟实验实验二二一根磁铁快速插入一根磁铁快速插入两根磁铁快速插入两根磁铁快速插入第十五页，讲稿共六十一页哦分析归纳：分析归纳：从条件上看从条件上看从结果上看从结果上看相同相同 不同不同感应电动势大小不同感应电动势大小不同磁通量变化量磁通量变化量 不不同同都产生感应电流都产生感应电流 I磁铁的快慢相同磁铁的快慢相同感应电流感应电流 I 大小不同大小不同第十六页，讲稿共六十一页哦定性结论：定性结论：感应电动势大小与磁通量变

6、化的快慢有关感应电动势大小与磁通量变化的快慢有关感应电动势大小与感应电动势大小与磁通量变化的快慢磁通量变化的快慢有关有关磁通量变化率磁通量变化率第十七页，讲稿共六十一页哦法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的电路的磁通量变化率磁通量变化率成正比成正比。1 1、内容：、内容：2 2、公式：、公式：（单位为（单位为 伏、韦伯、秒伏、韦伯、秒 则则 k=1k=1）注意：注意：公式中公式中取绝对值取绝对值，不涉及正负，感应电，不涉及正负，感应电流的方向流的方向 判断。判断。右手定则右手定则 或楞次定律或楞次定律第十八页，讲稿共六十

7、一页哦当闭合电路中的线圈匝数是1匝时，感应电动势大小的表达式第十九页，讲稿共六十一页哦思考：思考：当闭合电路中的线圈匝数是n时，感应电动势大小的表达式该怎么写呢？第二十页，讲稿共六十一页哦思考：思考：穿过线圈内的磁通量穿过线圈内的磁通量一样吗？一样吗？1 1匝线圈匝线圈n n匝线圈匝线圈穿过线圈内的磁通量穿过线圈内的磁通量一样一样第二十一页，讲稿共六十一页哦思考：思考：当闭合电路中的线圈匝数是n时，感应电动势大小的表达式该怎么写呢？第二十二页，讲稿共六十一页哦 法拉第电磁感应定律：法拉第电磁感应定律：若线圈有若线圈有n n匝匝，电动势为：，电动势为：若线圈有若线圈有1 1匝匝，电动势为：，电动

8、势为：第二十三页，讲稿共六十一页哦 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穿过过回回路路的的磁磁感感线的条数线的条数多少多少没有直接关系没有直接关系磁通量变化磁通量变化穿穿过过回回路路的的磁磁通通量量变化变化了多少了多少决决定定是是否否产产生生感感应电动势应电动势磁通量变化率磁通量变化率/t/t穿穿过过回回路路的的磁磁通通量量变化的快慢变化的快慢 决决定定产产生生感感应应电电动势的动势的大小大小对于对于 、/t/t的理解的理解第二十四页，讲稿共六十一页哦判断题：判断题：（1）越大，越大，一定越大；一定越大；（2）越大，越大，一定越大；一定越大；不一定不一定第二十五页，讲稿共

9、六十一页哦1 1、下列说法正确的是（、下列说法正确的是（）A.A.线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大感应电动势一定越大 B.B.线圈中的磁通量越大，线圈中产生的感线圈中的磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大应电动势一定越大 C.C.线圈处在磁场越强的位置，线圈中产线圈处在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大生的感应电动势一定越大 D.D.线圈中磁通量变化得越快，线圈中产线圈中磁通量变化得越快，线圈中产生的感应电动势越大生的感应电动势越大反馈练习反馈练习D第二十六页，讲稿共六十一页哦1 1、有一个、有一个5050匝的线圈，如果穿

10、过它的磁通量的变化率为匝的线圈，如果穿过它的磁通量的变化率为0.5Wb/s0.5Wb/s，求，求感应电动势。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内穿过它的磁通量从内穿过它的磁通量从0.01Wb0.01Wb增加到增加到0.09Wb0.09Wb。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的线圈垂直磁场放置，在的线圈垂直磁场放置，在0.5s0.5s内穿内穿过它的磁场从过它的磁场从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。25V16V1.6V第

11、二十七页，讲稿共六十一页哦2、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：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时间内平均时间内平均 感应电动势为感应电动势为0.4V/10-2Wbt/sA BD0120.1ABD第二十八页，讲稿共六十一页哦小结：小结：1.知道什么叫感应电

12、动势。知道什么叫感应电动势。2.知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量，并能区别物理量，并能区别、。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。第二十九页，讲稿共六十一页哦3、思考题、思考题 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ab处于匀强磁处于匀强磁场中，磁感应强度是场中，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，求产生的感应电动势？GabvL第三十页，讲稿共六十一页哦三、三、导线切割磁感线时的电动势导线切割磁感线时的电动势 如图所示闭合线圈一部

13、分导体如图所示闭合线圈一部分导体abab处于匀强磁场中，磁感应强处于匀强磁场中，磁感应强度是度是B B，abab以速度以速度v v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势匀速切割磁感线，求产生的感应电动势ab Gabv回路在时间回路在时间tt内增大的面积为：内增大的面积为：S=L(S=L(vt)t)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=BL=BLvttV V是导体棒相对于是导体棒相对于磁场的速度磁场的速度第三十一页，讲稿共六十一页哦v vB BV V1 1=Vsin=Vsin V V2 2=Vcos=Vcos 若导体若导体斜切斜切磁

14、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（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）方向有夹角）说明：说明：3 3、导线的长度、导线的长度 L L应为有效长度应为有效长度1 1、V V方向和方向和B B平行时，平行时，=0=0，E=0E=02 2、速度、速度V为为平均值平均值，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.第三十二页，讲稿共六十一页哦例：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的的金属棒金属棒abab在垂直于在垂直于B B的平面内运动，速度

15、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=B(E=B(LsinLsin)V)V有效长度：有效长度：导线在垂直速度方向上的投影长度导线在垂直速度方向上的投影长度第三十三页，讲稿共六十一页哦练习：练习：半径为半径为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=E=B B2R2RV V有效长度：有效长度：弯曲导线在垂直速度方向上弯曲导线在垂直速度方向上 的投影长度的投影长度第三十四页，讲稿共六十一页哦 一、法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律

16、(1)内容：电路中感应电动势的大小，与穿过这一电路的内容：电路中感应电动势的大小，与穿过这一电路的 成正比成正比 (2)表达式：对单匝线圈表达式：对单匝线圈E ，k为比例系数，国际单为比例系数，国际单位制中位制中k1.上式可简化上式可简化为为 ，对，对n匝线圈匝线圈E .磁通量变化率磁通量变化率第二课时第二课时第三十五页，讲稿共六十一页哦(3)单位：在国际单位制中，感应电动势单位：在国际单位制中，感应电动势E的单位是的单位是 ，磁通量磁通量的单位是的单位是 ，磁通量变化量，磁通量变化量的单位是的单位是 ，时，时间间t的单位是的单位是 3导体切割磁感线时的感应电动势导体切割磁感线时的感应电动势(

17、1)导体在匀强磁场中运动，如图导体在匀强磁场中运动，如图121所示，所示，B、l、v两两两垂直时，两垂直时，E .导体的横截面导体的横截面伏特伏特韦伯韦伯韦伯韦伯秒秒Blv第三十六页，讲稿共六十一页哦(2)导体的运动方向与导体本身垂直，但与磁感线导体的运动方向与导体本身垂直，但与磁感线方向夹角为方向夹角为时时(如图如图122)，E .图图121图图122Blvsin第三十七页，讲稿共六十一页哦2.切割类产生的电动势切割类产生的电动势E=Blv在任何情况下都在任何情况下都适用吗？适用吗？【思考思考提示提示】不只有在不只有在B、l、v两两相互垂直的两两相互垂直的情况下适用情况下适用思考第三十八页，

18、讲稿共六十一页哦四、对公式四、对公式EBlvsin的理解的理解1该公式可看成法拉第电磁感应定律的一个推论，通该公式可看成法拉第电磁感应定律的一个推论，通常用来求导体运动速度为常用来求导体运动速度为v时的瞬时电动势，若时的瞬时电动势，若v为平为平均速度，则均速度，则E为平均电动势为平均电动势2当当B、l、v三个量方向相互垂直时，即三个量方向相互垂直时，即90时，时，EBlv；当有任意两个量的方向平行时，即；当有任意两个量的方向平行时，即0时，时，E0.第三十九页，讲稿共六十一页哦3式中的式中的l应理解为导线切割磁感线时的有效应理解为导线切割磁感线时的有效长度，如果导线不和磁场垂直，长度，如果导线

19、不和磁场垂直，l应是导线在应是导线在磁场垂直方向投影的长度，如果切割磁感线的磁场垂直方向投影的长度，如果切割磁感线的导线是弯曲的，如图导线是弯曲的，如图123所示，则应取所示，则应取B和和v垂直的等效直线长度，即垂直的等效直线长度，即ab的弦长的弦长第四十页，讲稿共六十一页哦图图1245切割磁感线的导体中产生感应电动势，等效切割磁感线的导体中产生感应电动势，等效为电源；导轨和电阻上不产生感应电动势，等为电源；导轨和电阻上不产生感应电动势，等效于外电路效于外电路遵循闭合电路欧姆定律，即遵循闭合电路欧姆定律，即IE/R第四十一页，讲稿共六十一页哦求解电荷量问题求解电荷量问题l正方形线圈正方形线圈a

20、bcd位于纸面内，边长为位于纸面内，边长为L，匝数为，匝数为N，线圈电阻不计，两端接有阻值为，线圈电阻不计，两端接有阻值为R的电阻，过的电阻，过ab中点和中点和cd中点的连线中点的连线os恰好位于垂直纸面向里恰好位于垂直纸面向里的匀强磁场的右边界上，磁场的磁感应强度为的匀强磁场的右边界上，磁场的磁感应强度为B，在线圈以在线圈以os轴转过轴转过90度的过程中，通过电阻度的过程中，通过电阻R的的电荷量为（）电荷量为（）lA.B.C.D.第四十二页，讲稿共六十一页哦五电量与磁通量变化量、时间和电阻的关系五电量与磁通量变化量、时间和电阻的关系第四十三页，讲稿共六十一页哦一个一个200匝、面积为匝、面积

21、为20 cm2的线圈的线圈放在磁场中，磁场方向与线圈平面成放在磁场中，磁场方向与线圈平面成30角，若磁感应强度在角，若磁感应强度在0.05 s内由内由0.1 T增增加到加到0.5 T，在此过程中穿过线圈的磁，在此过程中穿过线圈的磁通量的变化率是通量的变化率是_ Wb/s；线圈；线圈中的感应电动势为中的感应电动势为_ V.课堂互动讲练课堂互动讲练类型一类型一例例例例1 1第四十四页，讲稿共六十一页哦【思路点拨思路点拨】磁通量的变化率跟磁通量的变化率跟线圈的匝数无关，即每一匝的磁通量变线圈的匝数无关，即每一匝的磁通量变化率都相等；但整个线圈的感应电动势化率都相等；但整个线圈的感应电动势则跟线圈的匝

22、数有关，即跟匝数成正比则跟线圈的匝数有关，即跟匝数成正比【解析解析】磁通量的变化量磁通量的变化量BSsin 30(0.50.1)201040.5 Wb4104 Wb，第四十五页，讲稿共六十一页哦【答案答案】81031.6第四十六页，讲稿共六十一页哦1.如图如图125所示，矩形线圈面所示，矩形线圈面积为积为S，线圈平面垂直于磁感应强度为，线圈平面垂直于磁感应强度为B的范围足够大的匀强磁场放置若在时的范围足够大的匀强磁场放置若在时间间t内将线圈绕内将线圈绕bc轴翻转轴翻转180，则线圈中，则线圈中产生的平均感应电动势是多大？产生的平均感应电动势是多大？变式拓展变式拓展图图125第四十七页，讲稿共六

23、十一页哦第四十八页，讲稿共六十一页哦如图如图126所示，导体棒所示，导体棒ab长长L，沿倾角为，沿倾角为的斜导轨以速的斜导轨以速度度v下滑，匀强磁场磁感应强度为下滑，匀强磁场磁感应强度为B.(1)若磁感应强度若磁感应强度B的方向垂直于斜导轨向上，导体棒的方向垂直于斜导轨向上，导体棒ab中产中产生的感应电动势为多大？生的感应电动势为多大？(2)若磁感应强度若磁感应强度B的方向竖直向上，导体棒的方向竖直向上，导体棒ab中产生的感应中产生的感应电动势为多大？电动势为多大？类型二类型二公式公式EBlvsin 的理解及应用的理解及应用例例例例2 2第四十九页，讲稿共六十一页哦【思路点拨思路点拨】这是导体

24、做切割磁感线运动产生感应电这是导体做切割磁感线运动产生感应电动势的问题，使用公式动势的问题，使用公式EBLvsin 进行计算比较方便，但进行计算比较方便，但要注意各种情况中夹角要注意各种情况中夹角的分析的分析图图126第五十页，讲稿共六十一页哦【解析解析】(1)当磁感应强度当磁感应强度B的方向垂直于斜轨时，的方向垂直于斜轨时，导体棒导体棒ab的速度方向与的速度方向与B是垂直的，即是垂直的，即v与与B的夹角的夹角90，则可将感应电动势直接写为则可将感应电动势直接写为E1BLv，图图127第五十一页，讲稿共六十一页哦(2)法一：当磁感应强度法一：当磁感应强度B竖直向上时，此时竖直向上时，此时v与与

25、B的夹的夹角角90，我们可直接套用公式写出此时的感应电动势，我们可直接套用公式写出此时的感应电动势E2BLvsin(90)BLvcos.法二：将棒的速度法二：将棒的速度v分解为垂直于分解为垂直于B和平行于和平行于B的两个的两个分量，只有垂直于分量，只有垂直于B的速度分量的速度分量vvcos 才对产生感应电动才对产生感应电动势有贡献，所以感应电动势势有贡献，所以感应电动势E2BLvBLvcos.【答案答案】(1)BLv(2)BLvcos.第五十二页，讲稿共六十一页哦2如图如图128所示的几种情况中，金属导体中所示的几种情况中，金属导体中产生的感应电动势为产生的感应电动势为Blv的是的是()变式拓

26、展变式拓展图图128第五十三页，讲稿共六十一页哦A乙和丁乙和丁 B甲甲、乙、乙、C甲、乙、丙、丁甲、乙、丙、丁 D只有乙只有乙解析解析：选选B.甲、乙、二图中，甲、乙、二图中，B、v、l两两垂直，两两垂直，且且l为有效切割长度，产生的电动势都为为有效切割长度，产生的电动势都为EBlv，丙图，丙图中中EBlvsin.丁图中为零。丁图中为零。第五十四页，讲稿共六十一页哦把总电阻为把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成一半径为的均匀电阻丝焊接成一半径为a的的圆环，水平固定在竖直向下、磁感应强度为圆环，水平固定在竖直向下、磁感应强度为B的匀的匀强磁场中，如图强磁场中，如图129所示一长度为所示一长度为2a、

27、电阻等、电阻等于于R、粗细均匀的金属棒、粗细均匀的金属棒MN放在圆环上，它与圆放在圆环上，它与圆环始终保持良好的接触，当棒以恒定速度环始终保持良好的接触，当棒以恒定速度v向右移向右移动，经过圆心动，经过圆心O时，求：金属棒上电流的大小及棒时，求：金属棒上电流的大小及棒两端的电压两端的电压类型三类型三电磁感应中的电路问题电磁感应中的电路问题例例例例3 3第五十五页，讲稿共六十一页哦【思路点拨思路点拨】首先要明确其等效电路，可知首先要明确其等效电路，可知棒两端的电压为闭合回路的外电压求出感应电动势棒两端的电压为闭合回路的外电压求出感应电动势后，由闭合电路欧姆定律即可求棒上的电流和棒两端后，由闭合电

28、路欧姆定律即可求棒上的电流和棒两端的电压的电压第五十六页，讲稿共六十一页哦【点评点评】准确分析电路的结构是准确分析电路的结构是解答该类问题的关键，要明确哪部分是解答该类问题的关键，要明确哪部分是电路中的电源，哪部分是外电路电路中的电源，哪部分是外电路第五十七页，讲稿共六十一页哦3.如图如图1210所示，在磁感应强度为所示，在磁感应强度为0.2 T的匀强磁场中，有一长为的匀强磁场中，有一长为0.5 m、电阻为、电阻为1.0 的导的导体体AB在金属框架上以在金属框架上以 10 m/s的速度向右滑动，的速度向右滑动，R1R22.0，其他电阻不计，求流过，其他电阻不计，求流过AB的电流的电流I.变式拓展变式拓展图图1210第五十八页，讲稿共六十一页哦答案答案：0.5 A第五十九页，讲稿共六十一页哦四、反电动势四、反电动势V V 此电动势阻碍电路中原来的此电动势阻碍电路中原来的电流电流.故称之为反电动势故称之为反电动势第六十页，讲稿共六十一页哦感感谢谢大大家家观观看看第六十一页，讲稿共六十一页哦