鲁科版选修32 感应电动势与电磁感应定律 第1课时 课件（44张）.ppt

第2节感应电动势与电磁感应定律 1 知道什么是感应电动势 2 掌握法拉第电磁感应定律的内容和表达式 会用法拉第电磁感应定律解答有关问题 3 掌握导体切割磁感线产生的电动势e blvsin 的推导及意义 会用此关系式解答有关问题 感应电动势 电源 电源的内阻 变化率 blv blvsin 四 电磁流量计1 结构 它主要由流量传感器和转换器组成 2 原理 电磁流量计的管道由非磁性材料制成 处于磁场区域中 导电液体流过时 上下管壁间便产生电势差 3 优点 1 可用来测量高黏度和强腐蚀性流体的流量 2 测量范围宽 反应快 易与其他自动控制装置配套 说明 1 是状态量 是在某时刻 某位置 穿过闭合回路的磁感线条数 当磁场与回路平面垂直时 bs 2 是过程量 是表示回路从某一时刻变化到另一时刻磁通量的变化量 即 2 1 常见磁通量变化方式有 b不变 s变 s不变 b变 b和s都变 回路在磁场中相对位置发生改变 如转动等 总之 只要影响磁通量的因素发生变化 磁通量就会变化 二 正确理解法拉第电磁感应定律1 感应电动势 1 定义 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 产生条件 不管电路是否闭合 只要穿过电路的磁通量发生变化 电路中就会产生感应电动势 3 方向判断 可用楞次定律或右手定则判断感应电动势的方向 对于由于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 对于由于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 特别提醒感应电动势与磁通量的变化率成正比 而与磁通量 磁通量的变化量 无关 三 导体切割磁感线时的电动势1 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 若速度v是即时速度 则电动势e即为即时电动势 若速度v是平均速度 则电动势e即为平均电动势 2 式中l应理解为导线切割磁感线时的有效长度 如果导线不和磁场或v垂直 l应是导线在垂直磁场或v方向的投影的长度 如果切割磁感线的导线是弯曲的 则应取与b和v垂直方向上的投影的长度 如图1 2 3甲中 半径为r的半圆形导体垂直切割磁感线时 感应电动势e blv 2brv 教材资料分析讨论与交流如图1 20所示是某同学设计的用来测量风速的装置 请解释这个装置是怎样工作的 迷你实验室制作两个线圈 分别与电池 小灯泡组成闭合回路 并把两个线圈套在铁芯上 如图1 16所示 移动与小灯泡连接的线圈 当改变移动的速度时 观察小灯泡亮度变化并解释原因 点拨连接电池的线圈产生磁场 使与灯泡相连的线圈处于磁场中 当线圈上下移动时 线圈产生感应电动势 又因为线圈与小灯泡组成闭合回路 则有电流通过小灯泡 使小灯泡发光 典例1 如图1 2 5 a 所示的螺线管 匝数n 1500匝 横截面积s 20cm2 电阻r 1 5 与螺线管串联的外电阻r1 3 5 r2 25 方向向右穿过螺线管的匀强磁场的磁感应强度按图1 2 5 b 所示规律变化 试计算电阻r2的电功率 电阻r2消耗的功率为p2 i2r2 0 2 2 25w 1 0w 答案1 0w借题发挥 1 电磁感应问题 由法拉第电磁感应定律求出感应电动势后 就将电磁感应问题转化为电路问题 运用电路有关知识求解 2 利用图象分析问题时 应首先确定纵 横坐标的含义 分析图象的斜率 截距等的含义 变式1 穿过某闭合回路的磁通量 随时间t变化的图象分别如图1 2 6中的 所示 下列说法正确的是 a 图 有感应电动势 且大小恒定不变b 图 产生的感应电动势一直在变大c 图 在0 t1时间内的感应电动势是t1 t2时间内感应电动势的2倍d 图 产生的感应电动势先变大再变小 答案c 典例2 如图1 2 7所示 三角形金属导轨eof上放有一金属杆ab 在外力作用下 使ab保持与of垂直 以速度v匀速从o点开始右移 若导轨与金属棒均为粗细相同的同种金属制成 则下列判断正确的是 a 电路中的感应电流大小不变b 电路中的感应电动势大小不变c 电路中的感应电动势逐渐增大d 电路中的感应电流逐渐减小思路点拨本题考查用公式e blvsin 求感应电动势 解题关键是正确推导出感应电动势和感应电流的表达式 答案ac借题发挥此类题一般采用解析式法 推导感应电动势 感应电流的表达式 求出导体棒切割磁感线的有效长度和三角形的周长很重要 并且注意切割磁感线的有效长度 回路总电阻是随时间变化的 变式2 如图1 2 8所示 两根相距为l的平行直导轨ab cd bd间连有一固定电阻r 导轨电阻可以忽略不计 mn为放在ab和cd上的一导体杆 与ab垂直 其电阻也为r 整个装置处于匀强磁场中 磁感应强度的大小为b 磁场方向垂直于导轨所在平面 指向图中纸面内 现对mn施力使它沿导轨方向以速度v做匀速运动 令u表示mn两端电压的大小 则 答案a 思路点拨本题综合考查电磁感应与电路计算 解题关键是正确画出等效电路 变式3 如图1 2 10甲所示 在匀强磁场中 与磁感应强度b成30 角放置一边长l 10cm的正方形线圈 共100匝 线圈电阻r 1 与它相连的电路中 电阻r1 4 r2 5 电容c 10 f 磁感应强度变化如图1 2 10乙所示 开关s在t 0时闭合 求t 1s时 r2中电流的大小 答案0 025a 法拉第电磁感应定律的应用1 穿过某线圈的磁通量随时间的变化关系如图1 2 11所示 在线圈内产生感应电动势最大值的时间是 a 0 2sb 2 4sc 4 6sd 6 10s 解析在 t图象中 其斜率在数值上等于磁通量的变化率 斜率越大 电动势也越大 故c正确 答案c 2 有一面积为s 100cm2的金属环 电阻为r 0 1 环中磁场的变化规律如图1 2 12所示 且磁场方向垂直纸面向里 在t1到t2时间内 通过金属环的电荷量是多少 运动导体切割磁感线产生的电动势3 如图1 2 13所示 金属导轨间距为d 一端跨接一个电阻r 匀强磁场的磁感应强度为b 方向垂直于平行金属导轨所在的平面 一根长金属棒与导体成 角放置 金属棒与导轨的电阻不计 当金属棒沿垂直于棒的方向 以恒定速度v在金属导轨上滑行时 通过电阻的电流大小为 电阻r的发热功率为 4 在磁感应强度为b的匀强磁场中 长为l的金属棒oa在垂直于磁场方向的平面内绕o点以角速度 匀速转动 如图1 2 14所示 求 金属棒oa上产生的感应电动势 电磁感应与电路综合5 在图1 2 15中 ef gh为平行的金属导轨 其电阻不计 r为电阻 c为电容器 ab为可在ef和gh上滑动的导体横杆 有匀强磁场垂直于导轨平面 若用i1和i2分别表示图中该处导线中的电流 则当横杆ab a 匀速滑动时 i1 0 i2 0b 匀速滑动时 i1