选修3-2 4.4高中物理新课标版人教版选修3-2精品课件：4.3《法拉第电磁感应定律》PPT课件(共45页).ppt

4 3法拉第电磁感应定律 宣九中冯波 1 闭合电路 利用磁场产生电流的现象 问题1 什么叫电磁感应现象 问题2 产生感应电流的条件是什么 2 磁通量变化 思考 问题3 试从本质上比较甲 乙两电路的异同 既然闭合电路中有感应电流 这个电路中就一定有电动势 产生电动势的那部分导体相当于电源 观察实验 分析思考 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 问题3 在实验中 将条形磁铁从同一高度插入线圈中同一位置 快插入和慢插入有什么相同和不同 1 定义 在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势 E 闭合电路中有感应电流 这个电路中就一定有感应电动势 一 感应电动势 产生感应电动势的那部分导体相当于电源 2 产生条件 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 3 感应电动势与感应电流 只要磁通量变化 电路中就产生感应电动势 若电路又闭合 电路中就有感应电流 磁通量变化是电磁感应的根本原因 产生感应电动势是电磁感应现象的本质 二 法拉第电磁感应定律 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 1 内容 注意 公式中 取绝对值 不涉及正负 感应电流的方向另行判断 2 公式 n为线圈的匝数 问题1 磁通量大 磁通量变化一定大吗 问题2 磁通量变化大 磁通量的变化率一定大吗 可以类比速度 速度的变化和加速度 磁通量的变化率和磁通量 磁通量的变化无直接关系 磁通量大 小 零 磁通量的变化率不一定大 小 零 磁通量的变化大 小 磁通量的变化率不一定大 小 思考与讨论 3 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 4 应用 用公式求E的二种常见情况 感生电动势 动生电动势 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 16V 例与练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 例与练2 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 例与练3 在磁感应强度为B的匀强磁场中 有一矩形线框 边长ab L1 bc L2线框绕中心轴00 以角速度 由图示位置逆时针方向转动 求 1 线圈转过1 4周的过程中的平均感应电动势 例与练4 10 2Wb t s A B D 0 1 2 0 1 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 例与练6 斜率表示 的变化率 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 三 导体切割磁感线时的感应电动势 如图所示闭合线框一部分导体ab长l 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 V1 V2 若导体运动方向跟磁感应强度方向有夹角 导体斜切磁感线 注意 2 导线的长度L应为有效长度 1 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 L 为v与B夹角 三 导体切割磁感线时的感应电动势 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 BLVsin 例与练7 1 求出的是平均感应电动势 E和某段时间或某个过程对应 求出的是瞬时感应电动势 E和某个时刻或某个位置对应 2 求出的是整个回路的感应电动势 求出的是某部分导体的电动势 回路中感应电动势为零时 回路中某段导体的感应电动势不一定为零 1 区别 1 公式 中的时间趋近于0时 则E为瞬时感应电动势 2 公式 中v若代表平均速度 则E为平均感应电动势 2 联系 公式 和公式 是统一的 如图 长为L的铜杆OA以O为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角速度 匀速转动 磁场的磁感应强度为B 求杆OA两端的电势差 例与练9 问题1 在P16图4 4 3中 电源在电动机线圈中产生电流的方向怎样 AB边 CD边受力方向怎样 线圈的运动方向怎样 直流电动机的原理 通电导线在磁场中 受安培力而运动 问题2 电动机线圈在磁场中转动会产生感应电动势吗 方向怎样 问题3 感应电动势是加强了电源产生的电流 还是削弱了电源的电流 是有利于线圈转动还是阻碍了线圈的转动 四 反电动势 1 定义 电动机转动时产生的感应电动势总要削弱电源产生的电流 这个电动势叫反电动势 2 作用 阻碍线圈的转动 线圈要维持转动 电源就要向电动机提供电能 电能转化为其它形式的能 问题4 如果电动机因机械阻力过大而停止转动 会发生什么情况 这时应采取什么措施 四 反电动势 3 应用 电动机停止转动 就没有反电动势 线圈中电流会很大 电动机会烧毁 要立即切断电源 进行检查 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 D 注意 感应电动势E与 t的关系 例与练11 如图 一个水平放置的导体框架 宽度L 1 50m 接有电阻R 0 20 设匀强磁场和框架平面垂直 磁感应强度B 0 40T 方向如图 今有一导体棒ab跨放在框架上 并能无摩擦地沿框滑动 框架及导体ab电阻均不计 当ab以v 4 0m s的速度向右匀速滑动时 试求 1 导体ab上的感应电动势的大小 2 回路上感应电流的大小 E BLv 0 80V 例与练12 小结 由于导体运动过程中感应电动势不变 瞬时值等于平均值 所以也可用下式求E 如果这时跨接在电阻两端有一个电压表 测得的就是外电路上的电压 即 如图 有一匀强磁场B 1 0 10 3T