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电磁感应定律 1 用楞次定律判断感应电流和感应电动势方向 2 自感现象及有关计算 教学重点 1 理解感应电动势的概念 掌握电磁感应定律及有关的计算 教学难点 6 2感应电流的方向 一 右手定则 二 楞次定律 三 右手定则与楞次定律的一致性 当闭合回路中一部分导体作切割磁感线运动时 所产生的感应电流方向可用右手定则来判断 伸开右手 使拇指与四指垂直 并都跟手掌在一个平面内 让磁感线穿入手心 拇指指向导体运动方向 四指所指即为感应电流的方向 一 右手定则 当磁铁插入线圈时 原磁通在增加 线圈所产生的感应电流的磁场方向总是与原磁场方向相反 即感应电流的磁场总是阻碍原磁通的增加 当磁铁拔出线圈时 原磁通在减少 线圈所产生的感应电流的磁场方向总是与原磁场方向相同 即感应电流的磁场总是阻碍原磁通的减少 因此 得出结论 当将磁铁插入或拔出线圈时 线圈中感应电流所产生的磁场 总是阻碍原磁通的变化 这就是楞次定律的内容 根据楞次定律判断出感应电流磁场方向 然后根据安培定则 即可判断出线圈中的感应电流方向 1 楞次定律 2 判断步骤 由于线圈中所产生的感应电流磁场总是阻碍原磁通的变化 即阻碍磁铁与线圈的相对运动 因此 要想保持它们的相对运动 必须有外力来克服阻力做功 并通过做功将其他形式的能转化为电能 即线圈中的电流不是凭空产生的 感应电流方向 3 楞次定律符合能量守恒定律 电磁感应定律 一 感应电动势 二 电磁感应定律 三 说明 注意 对电源来说 电流流出的一端为电源的正极 在电源内部 电流从电源负极流向电源正极 电动势的方向也是由负极指向正极 因此感应电动势的方向与感应电流的方向一致 仍可用右手定则和楞次定律来判断 一 感应电动势 1 感应电动势 电磁感应现象中 闭合回路中产生了感应电流 说明回路中有电动势存在 在电磁感应现象中产生的电动势称为感应电动势 产生感应电动势的那部分导体 就相当于电源 如在磁场中切割磁感线的导体和磁通发生变化的线圈等 2 感应电动势的方向 感应电动势是电源本身的特性 即只要穿过电路的磁通发生变化 电路中就有感应电动势产生 与电路是否闭合无关 若电路是闭合的 则电路中有感应电流 若电路是断开的 则电路中就没有感应电流 只有感应电动势 3 感应电动势与电路是否闭合无关 1 电磁感应定律 对于N匝线圈 有 式中N 表示线圈匝数与磁通的乘积 称为磁链 用 表示 即 于是 二 电磁感应定律 N 大量的实验表明 单匝线圈中产生的感应电动势的大小 与穿过线圈的磁通变化率 t成正比 即 上式适用于的情况 如图6 2所示 设速度v和磁场B之间有一夹角 将速度v分解为两个互相垂直的分量v1 v2 v1 vcos 与B平行 不切割磁感线 v2 vsin 与B垂直 切割磁感线 图6 2B与v不垂直时的感应电动势 如图6 1所示 abcd是一个矩形线圈 它处于磁感应强度为B的匀强磁场中 线圈平面和磁场垂直 ab边可以在线圈平面上自由滑动 设ab长为l 匀速滑动的速度为v 在 t时间内 由位置ab滑动到a b 利用电磁感应定律 ab中产生的感应电动势大小 即 图6 1导线切割磁感线产生的感应电动势 上式表明 在磁场中 运动导线产生的感应电动势的大小与磁感应强度B 导线长度l 导线运动速度v以及导线运动方向与磁感线方向之间夹角的正弦sin 成正比 用右手定则可判断ab上感应电流的方向 若电路闭合 且电阻为R 则电路中的电流 因此 导线中产生的感应电动势 E Blv2 Blvsin 三 说明 1 利用公式计算感应电动势时 若v为平均速度 则计算结果为平均感应电动势 若v为瞬时速度 则计算结果为瞬时感应电动势 2 利用公式计算出的结果为 t时间内感应电动势的平均值 例6 7 在图6 7中 设匀强磁场的磁感应强度B为0 1T 切割磁感线的导线长度l为40cm 向右运动的速度v为5m s 整个线框的电阻R为0 5 求 1 感应电动势的大小 2 感应电流的大小和方向 3 使导线向右匀速运动所需的外力 4 外力做功的功率 5 感应电流的功率 解 1 线圈中的感应电动势 2 线圈中的感应电流 由右手定则可判断出感应电流方向为abcd 3 由于ab中产生了感应电流 电流在磁场中将受到安培力的作用 用左手定则可判断出ab所受安培力方向向左 与速度方向相反 因此 若要保证ab以速度v匀速向右运动 必须施加一个与安培力大小相等方向相反的外力 所以 外力大小 外力方向向右 4 外力做功的功率 5 感应电流的功率 可以看到 P P 这正是能量守恒定律所要求的 例6 2 在一个B 0 01T的匀强磁场里 放一个面积为0 001m2的线圈 线圈匝数为500匝 在0 1s内 把线圈平面从与磁感线平行的位置转过90 变成与磁感线垂直 求这个过程中感应电动势的平均值 解 在0 1s时间内 穿过线圈平面的磁通变化量 感应电动势 1 电路中感应电流的方向可用右手定则和楞次定律来判断 楞次定律是判断感