4.4法拉第电磁感应定律ppt.ppt

1.3 法拉第电磁感应定律,问题1：电路中存在持续电流的条件是什么？ 问题2：产生感应电流的条件是什么？,（1）闭合电路,（2）有电源,（1）闭合电路 （2）磁通量变化,相同点：两电路都是闭合的，有电流,不同点：甲中有电池（电源）,乙中有螺线管,（相当于电源）,乙图中产生感应电动势的哪部分导体就是电源。,一、感应电动势e,1.定义:,在电磁感应现象中产生的电动势。,既然闭合电路中有感应电流，这个电路中就一定有感应电动势。,产生感应电流只不过是一个现象，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象的本质，它表示电路已经具备了随时输出电能的能力。,几点说明：,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，产生感应电动势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。若磁通量变化了，电路中就会产生感应电动势，再若电路又是闭合的，电路中将会有感应电流。,变化,产生e,产生i,总电阻一定时，e越大，i越大， 指针偏转角越大。,变化的快慢不同,都发生了变化,都产生了i,产生的i大小不等,2磁通量变化越快，感应电动势越大。,1.内容: 电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。,二、法拉第电磁感应定律,(k是一个常数),(n为线圈的匝数),k=1, 对n匝线圈就有,是一段时间内磁通量的平均变化率,算出的是平均感应电动势,当磁通量均匀变化时,某一时刻的瞬时感应电动势等于全段时间内导体的平均感应电动势。,巩固练习：,1穿过一个单匝线圈的磁通量始终为每秒钟均匀地增加2 wb，则： a线圈中的感应电动势每秒钟增加2 v b线圈中的感应电动势每秒钟减少2 v c线圈中的感应电动势始终是2 v d线圈中不产生感应电动势,三、用公式ent求e的三种情况：,1.磁感应强度b不变，垂直于磁场的回路面积s发生变化，ss2-s1，此时，enbst。,2.垂直于磁场的回路面积s不变，磁感应强度b发生变化，bb2-b1，此时，ensbt。,3.磁感应强度b和垂直于磁场的回路面积s都发生变化，此时en(b2s2-b1s1) t。,四、运动导体产生的感应电动势,如图闭合线圈一部分导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度是b，ab以速度v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势。,v2,v1,=vsin,=vcos,若导体斜切磁感线,（为v与b夹角）,公式blv中的l指的是切割磁感线的有效长度。 如果导线不和磁场垂直，l是导线在垂直磁场方向上的投影长度。 如果导线是弯曲的，应取与b.v垂直的等效直线的长度,思考题,求下面图示情况下，a、b、c三段导体两端的感应电动势各为多大？,六、反电动势,1.既然线圈在磁场中转动,线圈中就会产生感应电动势.感应电动势加强了电源了产生的电流,还是削弱了它?是有得于线圈的转动,还是阻碍了线圈的转动?,电动机转动是时,线圈中产生的感应电动势 总要削弱电源电动势的作用,阻碍线圈的转动.,-反电动势,2.电动机由于机械故障停转,要立即切断电源.,2如右图所示的匀强磁场中，b=0.4t，导体ab长l=40cm，电阻rab=0.5，框架电阻不计，当导体ab以v=5m/s的速度匀速向左运动时，电路中产生的感应电流为 。,1.6a,巩固练习,2一个矩形线圈，在匀强磁场中绕一个固定轴做匀速转动，穿过某线路的磁通量随时间t变化的关系如图1，当线圈处于如图2所示位置时，它的： a.磁通量最大,磁通量变化率最大,感应电动势最大 b.磁通量最小,磁通量变化率最大,感应电动势最大 c.磁通量最大,磁通量变化率最小,感应电动势最大 d.磁通量最小,磁通量变化率最小,感应电动势最大,巩固练习,图1,图2,例2.如图 (a)图所示，一个500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，线圈的横截面积为20 cm2，电阻为1 ，磁场的磁感应强度随时间变化的图象如(b)图，求磁场变化过程中通过电阻r的电流为多大？,例3.如图所示，一水平放置的平行导体框架宽度 l0.50 m，接有电阻 r0.20 ，磁感应强度b0.40 t的匀强磁场垂直导轨平面方向向下，有一导体棒ab跨放在框架上，并能无摩擦地沿框架滑动，框架及导体ab电阻不计，当ab以v4.0 m/s的速度向右匀速滑动时试求： (1)导体ab上的感应电动势的大小 (2)要维持ab向右匀速运行，作用在ab上的水平力为多大？ (3)电阻r上产生的焦耳 热功率为多大？,例4.如图所示，闭合开关s，将条形磁铁插入闭合线圈，第一次用0.2 s，第二次用0.4 s，并且两次的起始和终了位置相同，则( ) a第一次磁通量变化较大 b第一次g的最大偏角较大 c第一次经过g的总电荷量较多 d若断开s，g均不偏转，故均 无感应电动势,b,例5：半径为r、电阻为r的金属环通过某直径的轴oo以角速度做匀速转动，如图所示。匀强磁场的磁感应强度为b，从金属环的平面的磁场方向重合时开始计时，则在转过30的过程中。求：,(1)环中产生的感应电动势的平均值是多大？,(2)金属环某一横截面内 通过的电荷量是多少？,解：求感应电动势的平均值用en/t。,(1)金属环在转过30的过程中，磁通量的变化量,(2)金属环某一横截面内通过的电荷量,由于e/t，ier， iqt，所以,例6：如图所示，裸金属线组成滑框，ab可滑动，其电阻为r，长为l，串接电阻r，匀强磁场为b，当ab以v向右匀速运动过程中，求： （1）ab间感应电动势。 （2）ab间的电压。 （3）保证ab匀速运动，所加外力f。 （4）在2秒的时间内，外力功；ab生热q；电阻 r上生热。,例7：如图所示，导线全部为裸导线，半径为r的圆导线处在垂直于圆平面的匀强磁场中，磁感应强度为b，方向如图。一根长度大于2r的直导线mn，以速率v在圆上自左端匀速滑到右端，电路中定值电阻为r，其余电阻忽略不计。在滑动过程中，通过电阻r的电流的平均值为_;当mn从圆环左端滑到右端的过程中，通过r的电荷量为_,当mn通过圆环中心o时，通过r的电流为_.,2brv/r),brv/2r,br2/r,例8：如图所示，长为l的金属杆oa绕过o点垂直于纸面的固定轴沿顺时针方向匀速转动，角速度为。一匀强磁场垂直于纸面向里，磁感应强度为b，磁场范围足够大。求oa杆产生感应电动势的大小。,解析：,由于oa杆是匀速转动，故oa产生的感应电动势是恒定的，其平均值与瞬时值相同，求感应电动势的两个公式均可以用。,解法一：用eblv求e，v应为平均切割速率，棒上各小段的速率是不相同的，因o点速率v00，由vr知棒上各点