高中物理 4.5法拉第电磁感应定律课件 新人教版选修32.ppt

目标定位1 理解法拉第电磁感应定律的内容 数学表达式 第5讲法拉第电磁感应定律 一 法拉第电磁感应定律1 感应电动势在中产生的电动势 叫感应电动势 产生感应电动势的那一部分导体相当于 导体本身的电阻相当于 当电路断开时 无感应电流 但感应电动势 电磁感应现象 电源 电源内阻 有 2 法拉第电磁感应定律 1 内容 闭合电路中感应电动势的大小 跟穿过这一电路的磁通量的成正比 变化率 想一想感应电动势的大小与 或 的大小有没有关系 的大小与n有没有关系 答案e的大小与 或 的大小没有关系 的大小与n没有关系 二 导体切割磁感线时的感应电动势1 导体垂直于磁场运动 b l v两两垂直时 如图1所示 e blv 图1 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2所示 e 图2 blvsin 三 反电动势1 电动机转动时 线圈中会产生 它的作用是 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 2 若电动机工作中由于机械阻力过大而停止转动 这时就没有了 线圈中电流会很大 可能会把 这时应立即 进行检查 反电动势 阻碍线 圈的转动 其他形式能 反电动势 电动机烧毁 切断电源 例1下列几种说法中正确的是 a 线圈中磁通量变化越大 线圈中产生的感应电动势一定越大b 线圈中磁通量越大 线圈中产生的感应电动势一定越大c 线圈放在磁场越强的位置 线圈中产生的感应电动势一定越大d 线圈中磁通量变化越快 线圈中产生的感应电动势一定越大 解析感应电动势的大小和磁通量的大小 磁通量变化量的大小以及磁场的强弱均无关 它由磁通量的变化率决定 故选d d 例2如图3甲所示 一个圆形线圈的匝数n 1000 线圈面积s 200cm2 线圈的电阻r 1 线圈外接一个阻值r 4 的电阻 把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的磁场中 磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示 求 图3 1 前4s内的平均感应电动势的大小以及通过r的电流方向 解析前4s内磁通量的变化 2 1 s b2 b1 200 10 4 0 4 0 2 wb 4 10 3wb 电流方向自下而上 答案1v 2 前5s内的平均感应电动势的大小 解析前5s内磁通量的变化 2 1 s b2 b1 200 10 4 0 2 0 2 wb 0 答案0 针对训练1如图4所示 一两端闭合的正方形线圈共有n 10匝 每边长l 10cm 所用导线每米长的阻值r0 2 一个范围较大的匀强磁场与线圈平面垂直 当磁场以0 5t s均匀增大时 在线圈导线中的电流有多大 图4 答案6 25 10 3a 二 导体切割磁感线时的感应电动势公式e blvsin 的理解 1 该公式可看成法拉第电磁感应定律的一个推论 通常用来求导体做切割磁感线运动时的感应电动势 若b l v两两垂直 则e blv 2 式中l应理解为导线切割磁感线时的有效长度 即导体在与v垂直方向上的投影长度 如图5甲中 感应电动势e blv 2brv b rv 半圆弧形导线做切割磁感线运动 在图乙中 感应电动势e blvsin blv 图5 例3如图6所示 一金属弯杆处在磁感应强度大小为b 方向垂直纸面向里的匀强磁场中 已知ab bc l 当它以速度v向右平动时 a c两点间的电势差为 图6 a blvb blvsin c blvcos d blv 1 sin 解析导体杆切割磁感线的有效长度为lsin b 例4如图7所示 导轨om和on都在纸面内 导体ab可在导轨上无摩擦滑动 若ab以5m s的速度从o点开始沿导轨匀速右滑 导体与导轨都足够长 它们每米长度的电阻都是0 2 磁场的磁感应强度为0 2t 问 1 3s末夹在导轨间的导体长度是多少 此时导体切割磁场产生的感应电动势多大 回路中的电流为多少 图7 解析夹在导轨间的部分导体切割磁感线产生的电动势才是电路中的感应电动势 2 3s内回路中的磁通量变化了多少 此过程中的平均感应电动势为多少 对法拉第电磁感应定律的理解1 关于感应电动势的大小 下列说法正确的是 a 穿过闭合电路的磁通量最大时 其感应电动势一定最大b 穿过闭合电路的磁通量为零时 其感应电动势一定为零c 穿过闭合电路的磁通量由不为零变为零时 其感应电动势一定为零d 穿过闭合电路的磁通量由不为零变为零时 其感应电动势一定不为零 解析磁通量的大小与感应电动势的大小不存在内在的联系 故a b错误 当磁通量由不为零变为零时 闭合电路的磁通量一定改变 一定有感应电流产生 有感应电流就一定有感应电动势 故c错 d对 答案d 2 如图8甲所示 线圈的匝数n 100匝 横截面积s 50cm2 线圈总电阻r 10 沿轴向有匀强磁场 设图示磁场方向为正 磁场的磁感应强度随时间做如图乙所示规律变化 则在开始的0 1s内 图8 a 磁通量的变化量为0 25wbb 磁通量的变化率为2 5 10 2wb sc a b间电压为0d 在a b间接一个理想电流表时 电流表的示数为0 25a 答案bd 3 单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动 穿过线圈的磁通量 随时间t的关系图象如图9所示 则 图9 a 在t 0时刻 线圈中磁通量最大 感应电动势也最大b 在t 1 10 2s时刻 感应电动势最大c 在t 2 10 2s时刻 感应电动势为零d 在0 2 10 2s时间内 线圈中感应电动势的平均值为零 t 1 10 2s时e最大 b对 0 2 10 2s 0 e 0 d错 答案bc 4 某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下 大小为4 5 10 5t 一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸 河宽100m 该河段涨潮和落潮时有海水 视为导体 流过 设落潮时 海水自西向东流 流速为2m s 下列说法正确的是 a 电压表记录的电压为5mvb 电压表记录的电压为9mvc 河南岸的电势较高d 河北岸的电势较高 公式e blv的应用 解析海水在落潮时自西向东流 该过程可以理解为 自西向东运动的导体在切割竖直向下的磁感线 根据右手定则 北岸是正极 电势高 南岸电势低 所以c错误 d正确 根据法拉第电磁感应定律e blv 4 5 10 5 100 2v 9 10 3v 所以a错误 b正确 答案bd 5 图10甲为列车运行的俯视图 列车首节车厢下面安装一块电磁铁 电磁铁产生垂直于地面的匀强磁场 列车经过放在铁轨间的线圈时 线圈产生的电脉冲信号传到控