广东省惠州市惠东县胜利学校高中物理 第一章 第4节法拉第地磁感应定律课件 新人教版选修32.ppt

第4节法拉第电磁感应定律 据前面所学 电路中存在持续电流的条件是什么 什么叫电磁感应现象 产生感应电流的条件是什么 1 2 复习 1 闭合电路 2 有电源 产生感应电流的条件是 1 闭合电路 2 磁通量变化 利用磁场产生电流的现象 法拉第 1791 1876 是英国著名的物理学家 化学家 他发现了电磁感应现象 提出电场和磁场的概念 场的概念对近代物理的发展的重大意义 他家境贫寒 出身于铁匠家庭 未受过系统的正规教育 但却在众多领域中作出惊人成就 堪称刻苦勤奋 探索真理 不计个人名利的典范 对于青少年富有教育意义 既然闭合电路中有感应电流 这个电路中就一定有电动势 比较甲 乙两电路的异同 3 产生电动势的那部分导体相当于电源 学习目标 运用 理解 知道 法拉第电磁感应定律计算感应电动势 法拉第电磁感应定律的内容和数学表达式 磁通量 磁通量变化量 磁通量变化率决定感应电动势大小的因素 5 自主学习 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 25v 16v 问题1 在实验中 电流表指针偏转原因是什么 问题2 电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系 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 一 观察实验 分析并思考回答下面的问题 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 二 感应电动势 1 感应电动势 e 1 定义 在电磁感应现象中产生的电动势 2 磁通量变化越快 感应电动势越大 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 2 法拉第电磁感应定律 1 内容 平均磁通变化率 平均感应电动势 三 理解 t的意义 1 磁感应强度b不变 垂直于磁场的回路面积s发生变化 s s2 s1 此时 2 垂直于磁场的回路面积s不变 磁感应强度b发生变化 b b2 b1 此时 四 应用 用公式求e的二种常见情况 感生电动势 动生电动势 当堂训练1 1 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 1 6v 2 如图所示 一个50匝的线圈的两端跟r 99 的电阻相连接 置于竖直向下的匀强磁场中 线圈的横截面积是20 2 电阻为1 磁感应强度以100t s的变化率均匀减少 在这一过程中通过电阻r的电流为多大 2 如图所示 一个50匝的线圈的两端跟r 99 的电阻相连接 置于竖直向下的匀强磁场中 线圈的横截面积是20 2 电阻为1 磁感应强度以100t s的变化率均匀减少 在这一过程中通过电阻r的电流为多大 解析 3 如图 半径为r的金属环绕通过某直径的轴00 以角速度 作匀速转动 匀强磁场的磁感应强度为b 从金属环面与磁场方向重合时开始计时 则在金属环转过900角的过程中 环中产生的电动势的平均值是多大 4 双选 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时刻感应电动势最小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 bd 斜率表示 的变化率 课时2 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 感应电动势 公式blv中的l指的是切割磁感线的有效长度 在上图中e blv l是圆弧切割磁感线的有效长度 例1 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 blvsin 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 2brv 思考题 求下面图示情况下 a b c三段导体两端的感应电动势各为多大 问题 公式 与公式 的区别和联系 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 2 求出的是整个回路的感应电动势 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 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 1 如下图所示 是一个水平放置的导体框架 宽度l 0 50m 接有电阻r 0 20 磁感应强度b 0 40t 方向如图所示 今有一导体棒ab横放在框架上 并能无摩擦的沿框滑动 其他部分电阻均不计 当ab以v 4tm s的速度向右匀加速滑动时 试求 1 导体棒ab在5s内产生的感应电动势的大小2 导体棒ab在5s末产生的感应电动势的大小 2 如图 水平面上有两根相距0 5m的足够长的平行金属导轨mn和pq 它们的电阻可忽略不计 在m和p之间接有阻值为r 3 0 的定值电阻 导体棒ab长 0 5m 其电阻为r 1 0 与导轨接触良好 整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中 b 0 4t 现使ab以v 10m s的速度向右做匀速运动 1 ab中的电流大 ab两点间的电压多大 2 维持ab做匀速运动的外力多大 3 ab向右运动1m的过程中 外力做的功是多少 电路中产生的热量是多少 1 0 5a1 5v 2 0 1n 3 0 1j0 1j 一台电动机 线圈电阻是0 4 当电动机两端加220v电压时 通过电动机的电流是50a 这台电动机每分钟所做的机械功有多少 解 电动机消耗的电功率p 电动机的发热功率p热 转化为机械能的功率p机 三者之间遵从能量守恒定律 p p热 p机由焦耳定律 电动机的热功率为p热 i2r 消耗的电功率为p ui电动机所做机械功的功率p机 p p热 ui i2r根据功率与做功的关系 电动机每分钟所做的机械功为w p机t iu一i2r t 50x220 502x0 4 x60j 6x105j 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 课时3 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 正因为反电动势的存在 所以对电动机 欧姆定律不成立 1 关于电磁感应 下列说法正确的是 a 穿过线圈的磁通量越大 感应电动势越大 b 某时刻穿过线圈的磁通量为零 感应电动势一定为零 c 穿过线圈的磁通量变化越快 感应电动势越大 d 穿过线圈的磁通量变化越大 感应电动势越大 c 2 关于感应电动势的大小 下列说法正确的是a 穿过闭合回路的磁通量最大时 其感应电动势一定最大 b 穿过闭合回路的磁通量为零时 其感应电动势一定为零 c 穿过闭合回路的磁通量由不为零变为零时 其感应电动势一定为零 d 穿过闭合回路的磁通量由不为零变为零时 其感应电动势一定不为零 d 3 下列几种说法中正确的是 a 闭合线圈中磁通量的变化越大 线圈中产生的感应电动势一定越大b 闭合线圈中磁通量越大 线圈中产生的感应电动势一定越大c 闭合线圈放在磁场越强的地方 线圈产生的感应电动势一定越大d 闭合线圈中磁通量的变化越快 线圈中产生的感应电动势一定越大 d 4 关于感应电动势的大小 下列说法正确的是a 跟穿过闭合电路的磁通量有关b 跟穿过闭合电路的磁通量的变化大小有关c 跟穿过闭合电路的磁通量的变化快慢有关d 跟电路中电阻大小有关 c 5 把一条形磁铁插入同一个闭合线圈中 第一次快插 第二次慢插 两次的初末位置相同 则两次中 a 磁通量的变化率相同b 磁通量的变化量相同c 产生的感应电流相同d 产生的感应电动势相同 b 6 如图面积为0 2m2的100匝线圈处在匀强磁场中 磁场方问垂直于线圈平面 已知磁感应强度随时间变化的规律为b 2 0 2t t 定值电阻r1 6 线圈电阻r2 4 求 1 磁通量变化率 回路的感应电动势 2 a b两点间电压uab 1 0 04wb s 4v 2 2 4v 7 两块水平放置的板间距为d 用导线与一n匝线圈连接 线圈置于