高中物理 第4章 第5讲 法拉第电磁感应定律课件 新人教版选修32.ppt

第四章电磁感应 第五讲法拉第电磁感应定律 目标定位 法拉第电磁感应定律 1 感应电动势 预习导学 电磁感应现象电源内阻仍有 2 法拉第电磁感应定律 变化率 一 法拉第电磁感应定律 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 的大小无必然联系 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 blv 2 blvsin 三 反电动势 1 反电动势阻碍线圈的转动机械能 2 反电动势电动机烧毁切断电源 法拉第电磁感应定律 一 法拉第电磁感应定律的理解 1 感应电动势e n e只与成正比 与 的大小无关 课堂讲义 1 线圈面积s不变 磁感应强度b均匀变化 e n s 为b t图象上某点切线的斜率 2 磁感应强度b不变 线圈的面积s均匀变化 e nb 2 下列是两种常见的产生感应电动势的情况 其中线圈的匝数为n 3 用e 所求的一般为平均感应电动势 且所求的感应电动势为整个回路的感应电动势 4 感应电动势的方向判断 1 对于由磁场变化产生的电磁感应现象 可用楞次定律判断产生感应电动势的那部分导体中感应电流的方向 若电路断开 可假设将电路闭合 感应电流的方向就是该部分导体中感应电动势的方向 2 对于由导体切割磁感线产生的电磁感应现象 可用右手定则判断做切割运动的导体中感应电动势的方向 四指所指的方向就是感应电动势的方向 法拉第电磁感应定律 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 课堂讲义 感应电动势的大小和磁通量的变化率成正比 法拉第电磁感应定律 例2 如图甲所示 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匀强磁场中 磁感应强度随时间变化规律如图乙所示 求 1 前4s内的感应电动势的大小 以及通过r的电流方向 2 前5s内的感应电动势 课堂讲义 楞次定律 自下而上 法拉第电磁感应定律 针对训练1如图454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 课堂讲义 法拉第电磁感应定律 线圈的电阻 闭合电路欧姆定律 法拉第电磁感应定律 二 导体切割磁感线时的电动势 1 公式e blvsin 的理解 课堂讲义 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 在图乙中 感应电动势e blvsin blv 如图甲中 感应电动势e blv 2brv b rv 法拉第电磁感应定律 例3 如图所示 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 a blvb blvsin c blvcos d blv 1 sin 课堂讲义 导体杆切割磁感线的有效长度为lsin blvsin 法拉第电磁感应定律 三 公式e n与e blvsin 的区别 1 研究对象不同 课堂讲义 2 实际应用不同 3 e的意义不同 e n研究整个闭合回路 适用于各种电磁感应现象 e blvsin 研究的是闭合回路上的一部分 即做切割磁感线运动的导线 e n求得的一般是平均感应电动势 当 t 0时 e n可表示瞬时感应电动势 e blv一般求得的是瞬时感应电动势 当v表示 t时间内的平均速度时 e blv也可表示平均感应电动势 e n应用于磁感应强度变化所产生的感应电动势较方便 e blvsin 应用于导线切割磁感线所产生的感应电动势较方便 法拉第电磁感应定律 例4 如图所示 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 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 课堂讲义 电路电阻为 法拉第电磁感应定律 针对训练2如图4 5 8所示 可绕固定轴oo 转动的正方形线框的边长为l 不计摩擦和空气阻力 线框从水平位置由静止释放 到达竖直位置所用的时间为t ab边的速度为v 设线框始终处在竖直向下 磁感应强度为b的匀强磁场中 试求 1 这个过程中回路中的感应电动势 2 到达竖直位置时回路中的感应电动势 课堂讲义 e blv 瞬时感应电动势 平均感应电动势 法拉第电磁感应定律 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 对点练习 对法拉第电磁感应定律的理解 电路中感应电动势的大小 跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比 不管电路是否闭合 穿过电路的磁通量变化 有感应电动势产生 法拉第电磁感应定律 2 如图甲所示 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变化 则在开始的0 1s内 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 对点练习 法拉第电磁感应定律 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的关系图象如图所示 则 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 对点练习 法拉第电磁感应定律 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 对点练习 公式e blv的应用 右手定则 北岸是正极 电势高 根据法拉第电磁感应定律 法拉第电磁感应定律 5 如图所示 在竖直向下的匀强磁场中 将一个水