第三节 法拉第电磁感应定律1.ppt

法拉第电磁感应定律 感应电动势的大小 问题1 据前面所学 电路中存在持续电流的条件是什么 问题2 什么叫电磁感应现象 产生感应电流的条件是什么 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 情景探究一 在有磁铁矿的地方 地磁场会产生异常 地质工作者利用这一现象探矿 找矿 现在给你一个灵敏电流计 一个多匝大线圈 你能进行简单的模拟探究吗 说明你的探究方法和原理 引导思考讨论并总结 方法 把大线圈与灵敏电流计组合成闭合电路 使大线圈沿平行于地面或垂直于地面的方向迅速移动 若灵敏电流计产生偏转 则表明周围有磁铁矿 思考 为何要快速移动才能观察到明显的电流计的指针的偏转 实验探究一 若闭合电路中有感应电流 电路中就一定有电动势 演示实验并播放动画画出等效电路图 实验探究二 若电路断开时 虽然没有感应电流 电动势依然存在 演示实验并播放动画画出等效电路图 实验探究三 有感应电流 有电动势存在 演示实验并播放动画画出等效电路图 相同点 两电路都是闭合的 有电流 不同点 甲中有电池 电源 乙中有螺线管 相当于电源 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相当于电源 一 感应电动势 1 感应电动势 在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势 产生感应电动势的那部分导体相当于电源 2 感应电动势与感应电流 感应电动势是形成感应电流的必要条件 有感应电动势不一定存在感应电流 要看电路是否闭合 有感应电流一定存在感应电动势 思考与讨论 感应电动势的大小跟哪些因素有关 猜想或假设 提出问题 感应电动势很可能与磁通量变化的快慢有关 而磁通量变化的快慢可以用磁通量的变化率表示 实验1 用导线切割磁感线 产生感应电流的实验中 导线运动的速度越快 磁体的磁场越强 产生的感应电流越大 实验探究1 感应电动势2 实验2 在向线圈中插入条形磁铁的实验中 磁铁的磁场越强 插入的速度越快 产生的感应电流就越大 实验 电磁感应插磁铁 实验探究2 感应电动势3 实验探究3 感应电动势1 精确实验表明 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 这就是法拉第电磁感应定律 得出 1 磁通量的变化率 t 表示磁通量变化的快慢 1 磁通量的变化率跟磁通量 磁通量的变化不同 磁通量为零时 磁通量的变化率不一定为零 磁通量变化大不等于磁通量的变化率大 二 法拉第电磁感应定律 2 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 2 t是指在时间 t内磁通量变化快慢的平均值 t 0 t表示在某瞬时磁通量变化的快慢 式中物理量都取国际单位 若线圈有n匝 则相当于n个相同的电源串联 所以整个线圈中的电动势为 t的意义 后来磁通量减开始磁通量 1 穿过一个电阻为1 的单匝闭合线圈的磁通量始终是每秒均匀减少2wb 则 a 线圈中的感应电动势一定是每秒减少2vb 线圈中的感应电动势一定是2vc 线圈中的感应电流一定是每秒减少2ad 线圈中的感应电流一定是2a 例与练 不变 不变 2 匝数为n 200的线圈回路总电阻r 50 整个线圈平面均有垂直于线框平面的匀强磁场穿过 磁通量 随时间变化的规律如图所示 求 线圈中的感应电流的大小 例与练 3 如图所示 用绝缘导线绕制的闭合线圈 共100匝 线圈总电阻为r 0 5 单匝线圈的面积为30cm2 整个线圈放在垂直线圈平面的匀强磁场中 如果匀强磁场以如图所示变化 求线圈中感应电流的大小 例与练 4 有一面积为s 100cm2的金属环 电阻为r 0 1 环中磁场变化规律如图所示 磁场方向垂直环面向里 则在t1 t2时间内通过金属环某一截面的电荷量为多少 例与练 5 单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动 若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示 正弦图象一部分 则 a 线圈中0时刻感应电动势为0b 线圈中0时刻感应电动势最大c 线圈中d时刻感应电动势为0d 线圈中a时刻感应电动势大于b时刻感应电动势 例与练 斜率表示 的变化率 导线切割磁感线时的感应电动势 1 垂直切割时 如图所示 导体由ab匀速移动到a1b1 这一过程中穿过闭合回路的磁通量变化 blv t 由法拉第电磁感应定律得 2 切割方向与磁场方向成 角时 如图所示 将v分解为垂直b和平行b的两个分量 其中 对切割有贡献 对切割无贡献 所以 4 导体切割磁感线感应电动势大小 匀强磁场 v b l两两垂直 说明 公式e t e n t一般适用于求解平均电动势的大小 而公式e blv一般适用于切割磁感线运动导体的瞬时电动势的大小 讨论 产生感应电流与产生感应电动势的条件一样吗 导体在磁场中做切割线运动或者是穿过某一回路的磁通量发生变化 就一定产生感应电动势 例题1 长为l的金属棒ab 绕b端在垂直于匀强磁场的平面内以角速度 匀速转动 磁感应强度为b 如图所示 求ab两端的电势差 解析 ab两端电势差等于金属棒切割磁感线产生的电动势 因为没有外电路 所以只要求出电动势即可 棒上各处速率不等 不能直接用e blv来求 但棒上各点的速度v r与半径成正比 因此可用棒的中点速度作为平均切割速度代入公式计算 6 如图所示