感应电动势与电磁感应定律.ppt

第2节 感应电动势与电磁感应定律,学习目标：1.知道感应电动势的概念 2理解法拉第电磁感应定律内容和数学表达式 3知道公式EBlv的推导过程及其与一般表达式之间的区别 4会用电磁感应定律解决有关问题,重点难点：1.理解电磁感应定律的内容及应用 2感应电动势和感应电流的区别与联系 易错问题：1.由于对公式EBlv的前提条件不理解，存在乱套公式的现象 2由于对法拉第电磁感应定律理解不到位，易出现由的大小判断电动势大小的现象,基础知识梳理,一、感应电动势 1感应电动势：电磁感应现象都伴随着 的转化，在 现象中产生的电动势产生感应电动势的那部分导体相当于 2感应电动势与感应电流的关系 (1)在电磁感应现象中，闭合电路中有 ，有 ；电路断开时，没有 ，有 ,能量,电磁感应,电源,感应电动势,感应电流,感应电流,感应电动势,(2)感应电动势的产生与电路是否闭合、电路如何组成 ，感应电动势比感应电流更能反映电磁感应现象的 二、电磁感应定律 1影响感应电动势的因素 电路中产生的感应电动势的大小与电路中的磁通量 有关，即与 有关 磁通量的变化率在数值上等于 磁通量的变化量，它是表示磁通量 的物理量,无关,本质,变化的快慢,磁通量的变化率,单位时间内,变化快慢,思考,2法拉第电磁感应定律 (1)内容：电路中感应电动势的大小，与穿过这一电路的 成正比 (2)表达式：对单匝线圈E ，k为比例系数，国际单位制中k1.上式可简化 为 ，对n匝线圈E .,磁通量变化率,(3)单位：在国际单位制中，感应电动势E的单位是 ，磁通量的单位是 ，磁通量变化量的单位是 ，时间t的单位是 3导体切割磁感线时的感应电动势 (1)导体在匀强磁场中运动，如图121所示，B、l、v两两垂直时，E . 导体的横截面,伏特,韦伯,韦伯,秒,Blv,(2)导体的运动方向与导体本身垂直，但与磁感线方向夹角为时(如图122)，E .,图121,图122,Blvsin,2. 切割类产生的电动势E=Blv在任何情况下都适用吗？ 【思考提示】不只有在B、l、v两两相互垂直的情况下适用,思考,一、对法拉第电磁感应定律的理解 1感应电动势与磁通量、磁通量变化量及磁通量变化率的关系,核心要点突破,2电量与磁通量变化量、时间和电阻的关系,二、对公式EBlvsin的理解 1该公式可看成法拉第电磁感应定律的一个推论，通常用来求导体运动速度为v时的瞬时电动势，若v为平均速度，则E为平均电动势 2当B、l、v三个量方向相互垂直时，即90时，EBlv；当有任意两个量的方向平行时，即0时，E0.,3式中的l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，l应是导线在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123所示，则应取B和v垂直的等效直线长度，即ab的弦长,图123,图124,5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，等效于外电路 三、感应电动势与感应电流的比较,一个200匝、面积为20 cm2的线圈放在磁场中，磁场方向与线圈平面成30角，若磁感应强度在0.05 s内由0.1 T增加到0.5 T，在此过程中穿过线圈的磁通量的变化率是_ Wb/s；线圈中的感应电动势为_ V.,课堂互动讲练,【思路点拨】 磁通量的变化率跟线圈的匝数无关，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则跟线圈的匝数有关，即跟匝数成正比 【解析】 磁通量的变化量 BSsin 30(0.50.1)201040.5 Wb 4104 Wb，,【答案】 8103 1.6,【易误警示】 本题磁通量变化率的计算中，易出现nBS的错误，要明确磁通量及磁通量的变化都与线圈匝数无关，感应电动势的大小和匝数成正比,1.如图125所示，矩形线圈面积为S，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间t内将线圈绕bc轴翻转180，则线圈中产生的平均感应电动势是多大？,图125,如图126所示，导体棒ab长L，沿倾角为的斜导轨以速度v下滑，匀强磁场磁感应强度为B. (1)若磁感应强度B的方向垂直于斜导轨向上，导体棒ab中产生的感应电动势为多大？ (2)若磁感应强度B的方向竖直向上，导体棒ab中产生的感应电动势为多大？,【思路点拨】 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EBLvsin 进行计算比较方便，但要注意各种情况中夹角的分析,图126,【解析】 (1)当磁感应强度B的方向垂直于斜轨时，导体棒ab的速度方向与B是垂直的，即v与B的夹角90，则可将感应电动势直接写为E1BLv，,图127,(2)法一：当磁感应强度B竖直向上时，此时v与B的夹角90，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v分解为垂直于B和平行于B的两个分量，只有垂直于B的速度分量vvcos 才对产生感应电动势有贡献，所以感应电动势E2BLvBLvcos . 【答案】 (1)BLv (2)BLvcos .,【点评】 当应用公式EBlvsin进行电动势大小的计算时，一定要结合具体物理情况分析B、l、v三者的关系若B和v不相互垂直，分解是比较好的方法,2如图128所示的几种情况中，金属导体中产生的感应电动势为Blv的是( ),图128,A乙和丁 B甲 、乙、丁 C甲、乙、丙、丁 D只有乙 解析：选B.甲、乙、丁三图中，B、v、l两两垂直，且l为有效切割长度，产生的电动势都为EBlv，丙图中EBlvsin .,把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成一半径为a的圆环，水平固定在竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中，如图129所示一长度为2a、电阻等于R、粗细均匀的金属棒MN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v向右移动，经过圆心O时，求：金属棒上电流的大小及棒两端的电压,【思路点拨】 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后，由闭合电路欧姆定律即可求棒上的电流和棒两端的电压,【点评】 准确分析电路的结构是解答该类问题的关键，要明确哪部分是电路中的电源，哪部分是外