高中物理 第四章 电磁感应 第4节 法拉第电磁感应定律课件 新人教版选修32.ppt

第四节法拉第电磁感应定律 第四章电磁感应 1 要使闭合电路中有电流必须具备什么条件 这个电路中必须有电源 因为电流是由电源的电动势引起的 2 如果电路不是闭合的 电路中没有电流 电源的电动势是否还存在呢 电动势反映了电源提供电能本领的物理量 电路不闭合电源电动势依然存在 复习提问 3 电磁感应现象中 闭合电路中出现了感应电流 那么有电动势存在么 1 感应电动势 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就是电源 一 感应电动势 问题1 感应电动势和感应电流之间存在什么关系 2 感应电动势和感应电流关系 感应电动势是感应电流存在的必要条件 有感应电动势不一定有感应电流 要看电路是否闭合 有感应电流一定有感应电动势 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 问题2 影响感应电动势大小的因素 实验探究 变化 产生e 产生i 总电阻一定时 e越大 i越大 指针偏转越大 变化的快慢不同 都发生了变化 问题3 该实验中 将条形磁铁从同一高度插入线圈中 快插入和慢插入有什么相同和不同 都产生了i 产生的i大小不等 实验结论 感应电动势e的大小与磁通量的变化快慢有关 即与磁通量的变化率有关 3 磁通量的变化率 表示磁通量的变化快慢 问题3 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 磁通量的变化率和磁通量 磁通量的变化不同 磁通量为零 磁通量的变化率不一定为零 磁通量的变化大 磁通量的变化率也不一定大 可以类比速度 速度的变化和加速度 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 注意单位 问题 若闭合电路是n匝线圈 且穿过每匝线圈的磁通量相同 e 若有n匝线圈 相当于有n个电源串联 总电动势为 注意 公式中 应取绝对值 不涉及正负 感应电流的方向另行判断 问题 公式中e表示的是平均感应电动势还是瞬时感应电动势 说明 1 所求e为t时间内的平均感应电动势 例1 关于电磁感应 下述说法中正确的是a 穿过线圈的磁通量越大 感应电动势越大b 穿过线圈的磁通量为零 感应电动势一定为零c 穿过线圈的磁通量的变化越大 感应电动势越大d 穿过线圈的磁通量变化越快 感应电动势越大 答 d 注意 感应电动势e与 t的关系 例2 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 1 有一个50匝的线圈 如果穿过它的磁通量的变化率为0 5wb s 求感应电动势 2 一个100匝的线圈 在0 5s内穿过它的磁通量从0 01wb增加到0 09wb 求线圈中的感应电动势 3 一个匝数为100 面积为10cm2的线圈垂直磁场放置 在0 5s内穿过它的磁场从1t增加到9t 求线圈中的感应电动势 练习 三 导体作切割磁感线运动 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 lv 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 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 导线运动方向和磁感线平行时 e 0 3 速度v为平均值 瞬时值 e就为平均值 瞬时值 1 一般来说 求出的是平均感应电动势 e和某段时间或者某个过程对应 而 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 2 求出的是整个回路的感应电动势 而不是回路中某部分导体的电动势 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 如上图 区别 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 例3 如图 匀强磁场的磁感应强度为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 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 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 n s 电动机 安培力方向转动速度方向 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 电能转化为机械能 正