高二物理法拉电磁感应定律PPT课件.ppt

法拉第电磁感应定律 1 2 1 在电磁感应现象中 产生的电动势叫感应电动势 产生感应电动势的那部分导体 电源 一 感应电动势 表示磁通量的变化的快慢 3 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变化率 t成正比 二 法拉第电磁感应定律 2 数学表达式 单位为伏 韦伯 秒则k 1 4 二 法拉第电磁感应定律 若线圈有n匝 则相当于有n个电源串联 总电动势为 注意 1 公式中 的计算方法 2 电动势E为平均值 3 感应电流的方向另行判断 5 讨论 磁通量大 磁通量变化一定大吗 磁通量变化大 磁通量的变化率一定大吗 与速度 速度的变化量和加速度的关系类比 磁通量的变化率和磁通量 磁通量的变化量不同 磁通量为零 磁通量的变化率不一定为零 磁通量的变化量大 磁通量的变化率也不一定大 6 能力 思考 方法 例1 如图12 3 5所示 边长为a的正方形闭合线框ABCD在匀强磁场中绕AB边匀速转动 磁感应强度为B 初始时刻线框所在面与磁感线垂直 经过时间t转过1200角 求 1 线框内感应电动势在t时间内的平均值 2 转过1200角时 感应电动势的瞬时值 图12 3 5 7 能力 思考 方法 解析 1 设初始时刻线框朝纸外的一面为正面时 此时刻磁通量磁能量 1 Ba2 磁感线从正面穿入 t时刻后 磁通量 2 1 2 Ba2 且此时刻磁通量的变化量应当是 1 2 而不是 1 2 学生可比较一下转过1200与转过600时的区别 E t求出平均电动势 E 3Ba 2t 2 计算感应电动势的瞬时值要用公式E BLvsina 且a 1200 v2 2 a 3t E a2 3t 8 能力 思考 方法 例2 如图12 3 6所示 导线全部为裸导线 半径为r的圆内有垂直于圆平面的匀强磁场 磁感应强度为B 一根长度大于2r的导线MN以速度v在圆环上无摩擦地自左匀速滑动到右端 电路的固定电阻为R 其余电阻不计 试求MN从圆环的左端滑动到右端的过程中电阻R上的电流的平均值及通过的电量 图12 3 6 9 能力 思考 方法 解析 本题粗看是MN在切割磁感线 属于 切割 类的问题 要用E BLv 但切割杆MN的有效长度在不断变化 用公式E BLv难以求得平均值 事实上 回路中的磁通量在不断变化 平均感应电动势可由磁通量的变化来求 由于 B S B r t 2r v 由法拉第电磁感应定律 E t B rv 2 所以I E R B rv 2R 从而 通过的电量 q B r2 R 10 能力 思考 方法 例3 如图12 3 7所示 abcd是一个固定的U型金属框架 ab和cd边都很长 bc边长为l 框架的电阻可不计 ef是放置在框架上与bc平行的导体杆 它可在框架上自由滑动 无摩擦 它的电阻为R 现沿垂直于框架平面的方向加一恒定的匀强磁场 磁感应强度为B 方向垂直于纸面向里 已知以恒力F向右拉导体ef时 导体杆最后匀速滑动 求匀速滑动时的速度 图12 3 7 11 能力 思考 方法 解析 当导体杆向右滑动时 通过回路efcb的磁通量将发生变化 从而在回路中产生感应电动势E和感应电流I 设导体杆做匀速运动时的速度为v 根据法拉第电磁感应定律和欧姆定律可知 E Blv I E R 而磁场对导体杆的作用力为F安 BlI 且有F F安 解得匀速滑动时的速度为 v FR B2l2 12 能力 思考 方法 例4 如图12 3 8所示 长都为l的金属棒OA OB和圆弧组成闭合回路 磁感应强度为B的匀强磁场和回路所在平面垂直 保持棒OA和圆弧不动 将棒OB绕O点以角速度 顺时针转动 B端一直与圆弧接触 求OB棒上感应动势的大小 图12 3 8 13 能力 思考 方法 解析 方法一 在 t时间内OB扫过的面积 s R2 t 2 回路中磁通量的变化量 B s 再由E t求出感应电动势E B R2 2 方法二 可以将OB看做是切割磁感线运动 切割速度为其中点速度v l 2 则有E Blv B l2 2 可见此方法更为简单 因此在此题中将圆弧和OA去掉后的计算OB产生的感应电动势的结果是一样的 只不过此种情况下无感应电流 14 2020 1 7 15 5 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律如图所示 则 A 线圈中0时刻感应电动势最大B 线圈中D时刻感应电动势为零C 线圈中D时刻感应电动势最大D 线圈中0到D时间内平均感应电动势为0 4V ABD 16 三 导体作切割磁感线运动电动势E大小 如图所示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 回路在时间t内增大的面积为 S L v t 产生的感应电动势为 穿过回路的磁通量的变化为 B S BLv t V是相对于磁场的速度 17 若导体斜切磁感线 为v与B夹角 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 说明 1 导线的长度L应为有效长度 2 V方向和B平行时 0E 0 3 速度V为平均值 E就为平均值 速度V为瞬时值 E就为瞬时值 18 例 如图 匀强磁场的磁感应电动势为B 长为L的金属棒ab在垂直于B的平面内运动 速度v与L成 角 求金属棒ab产生的感应电动势 E BL Vsin E B Lsin V 有效长度 导线在垂直速度方向上的投影长度 19 练习 半径为R的半圆形导线在匀强磁场B中 以速度V向右匀速运动时 E E B 2R V 有效长度 弯曲导线在垂直速度方向上的投影长度 20 1 一般来说 求出的是平均感应电动势 和某段时间或者某个过程对应 求出的是瞬时感应电动势 E和某个时刻或者某个位置对应 区别 21 2 求出的是整个回路的感应电动势 区别 回路中感应电动势为零时 但是回路中某段导体的感应电动势不一定为零 22 1 公式 中的时间趋近于0时 E就为瞬时感应电动势 2 公式 中v若代表平均速度 则求出的E就为平均感应电动势 联系 23 四 反电动势 V 此电动势阻碍电路中原来的电流 故称之为反电动势 24 N S 电动机 安培力方向转动速度方向 25 电动机线圈的转动产生感应电动势是反电动势 这个电动势是削弱了电源电流 阻碍线圈的转动 线圈要维持原来的转动就必须向电动机提供电能