高中物理 第4章 电磁感应 4 法拉第电磁感应定律课件 新人教版选修32.ppt

4 法拉第电磁感应定律 自学线索 学基础导学 1 感应电动势 1 定义 在 现象中产生的电动势叫做感应电动势 产生感应电动势的那部分导体相当于 2 产生条件 不管电路是否闭合 只要穿过电路的 电路中就会产生感应电动势 3 方向判断 可用 或右手定则判断感应电动势的方向 一 电磁感应定律 电磁感应 电源 磁通量发生变化 楞次定律 变化率 1 导体棒垂直于磁场运动 b l v两垂直时如左下图所示 e 2 导线的运动方向与导线本身垂直 但与磁感线方向夹角为 时 如右下图所示 e 二 导体切割磁感线时的感应电动势 blv blvsin 1 定义 电动机转动时 由于切割磁感线 线圈中产生的 电源电动势作用的电动势 2 作用 线圈的转动 三 反电动势 消弱 阻碍 讲要点例析 法拉第电磁感应定律的理解和应用 一个200匝 面积为20cm2的线圈 放在磁场中 磁场的方向与线圈平面成了30 角 若磁感应强度在0 05s内由0 1t增加到0 5t 在此过程中磁通量变化了多少 磁通量的平均变化率是多少 线圈中感应电动势的大小是多少伏 解析 答案 b 1 对 的理解当b l v三个量方向互相垂直时 90 感应电动势最大 当有任意两个量的方向互相平行时 0 感应电动势为零 导体切割磁感线时的感应电动势 2 对l的理解式中的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 如图所示 则应取与b和v垂直的等效直线长度 即ab的弦长 如图所示 水平放置的平行金属导轨相距l 0 50m 左端接一电阻r 0 20 磁感应强度b 0 40t的匀强磁场方向垂直于导轨平面 导体棒ab垂直放在导轨上 并能无摩擦地沿导轨滑动 导轨和导体棒的电阻均可忽略不计 当ab以v 4 0m s的速度水平向右匀速滑动时 求 1 ab棒中感应电动势的大小 2 回路中感应电流的大小 3 ab棒中哪端电势高 4 维持ab棒做匀速运动的水平外力f的大小 点拨 当电动机转动时 穿过线圈的磁通量会发生变化 因此会产生感应电动势 根据能量守恒和转化定律 感应电动势削弱了电源产生的电流 它阻碍线圈的运动 做一做 教材p17如图所示 将玩具电动机通过开关 电流表接到电池上 闭合开关s 观察电动机启动过程中电流表读数的变化 怎样解释电流的这种变化 在电动机上加一定的负载 观察电流表读数的变化并做出解释 电动机启动时的电流与正常工作时的电流不同 有负载时与空载时的电流不同 这在技术上会引起什么问题 如果有问题 应该沿什么途径去解决 点拨 有负载与空载时的电流不同 启动时与正常工作时的电流不同 负载增大时 电动机的电流也增大 需要注意的是电动机的负载功率不应超过电动机的额定功率 电动机在短时间内有一定的过载能力 过载时间过长 电动机线圈温度升高超过允许范围 就会烧坏电动机的线圈 在电动机启动时转速慢 反电动势小 电流较大 正常工作时电流较小 所以启动时易烧坏电动机线圈 防止启动电流过大的问题就可以通过两个途径来完成 最简单的方法是在电源电压不变的情况下 电动机启动时与可变电阻串联并且取较大阻值 然后逐渐减小电阻值 电动机逐渐增加转速 直到撤去串联电阻 这一方法在电阻上要消耗电源的电能 另一个途径是调节电源电压 启动时加较小电压 达到正常转速后 改为额定电压 电磁感应中 杆 导轨 模型问题模型一 模型二 练随堂演练 1 如图所示的几种情况中 金属导体中产生的感应电动势为blv的是 a 乙和丁b 甲 乙 丁c 甲 乙 丙 丁d 只有乙 解析 公式e blv中的l应指导体的有效切割长度 甲 乙 丁中的有效长度均为l 电动势e blv 而丙有效长度为lsin 电动势e blvsin 故b项正确 答案 b 2 单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动 转轴垂直于磁场 如线圈所围面积里的磁通量随时间变化的规律如图所示 则线圈中 a 0时刻感应电动势最大b 0 05s时感应电动势为零c 0 05s时感应电动势最大d 0 0 05s这段时间内平均感应电动势为0 4v 3 如图所示 a b两闭合线圈用同样导线绕成 a有10匝 b有20匝 两圆线圈半径之比为2 1 均匀磁场只分布在b线圈内 当磁场随时间均匀减弱时 a a中无感应电流b a b中均有恒定的感应电流c a b中感应电动势之比为2 1d a b中感应电流之比为1 2 解析 只要穿过圆线圈内的磁通量发生变化 线圈中就有感应电动势和感应电流 因为磁场变化情况相同 有效面积