4景泰二中法拉第电磁感应定律新课

法拉第电磁感应定律 景泰二中肖涛 问题1 产生感应电流的条件是什么 复习 问题2 楞次定律的内容是什么 感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流磁通量的变化 即 增反减同 来拒去留 增缩减扩 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 1 定义 在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势 E 一 感应电动势 产生感应电动势的那部分导体相当于电源 其电阻相当于电源的内阻 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 在电磁感应现象中 不论电路是否闭合 只要导体在磁场中做切割磁感线运动 或者是穿过电路的磁通量发生变化 电路中就有电动势产生 叫感应电动势 当电路闭合时 就有感应电流通过 若电路断开 虽然存在感应电动势 但却没有感应电流通过 电磁感应现象的本质是产生了感应电动势 既然如此 感应电动势的大小与什么有关呢 观察实验 分析思考 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 变化的快慢不同 都发生了相同变化 都产生了E I 产生的E I 大小不等 用时越短 磁通量变化越快 感应电动势越大 磁通量的变化快慢 越快 变化 产生E 产生I 磁通量的变化率 t 表示磁通量变化快慢的物理量 1 磁通量的变化率 t跟磁通量 磁通量的变化量 区别 2 磁通量的变化率在 t图象中为图象的斜率 磁通量 为零时 磁通量的变化率 t不一定为零 磁通量变化量 大 不等于磁通量的变化率 t大 类比速度 速度的变化和加速度 1 内容 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 二 法拉第电磁感应定律 2 表达式 式中物理量都取国际单位 1V 1Wb s 若闭合电路是一个n匝线圈 则相当于n个相同的电源串联 且穿过每匝线圈的磁通量变化率都相同 所以整个线圈的感应电动势为 实际工作中 为了获得较大的感应电动势 常常采用几百匝甚至几千匝的线圈 3 适用范围 一切电磁感应现象 4 公式中若 则E为瞬时感应电动势 若为一段时间 则E为平均感应电动势 5 若线圈平面与B垂直 且B一定 S变化 则 若线圈平面与B垂直 且S一定 B变化 则 6 感应电动势E的大小与磁通量 磁通量的变化量 均无关 感应电动势E的大小与磁通量的变化率 t成正比 还与线圈的匝数有关 例1 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 例题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 例题3 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4 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 2周的过程中的平均感应电动势 2 线圈转过1 4周呢 回路在时间t内增大的 面积为 S Lv t 穿过回路的磁通量的变化为 产生的感应电动势为 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 2 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的大小 若导体运动方向跟磁感应强度方向有夹角 3 速度v为平均值 瞬时值 E就为平均值 瞬时值 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 垂直时 E BLV 为v与B的夹角 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 例题5 如图 一个水平放置的导体框架 宽度L 0 50m 接有电阻R 0 30 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 框架电阻均不计 导体ab电阻为0 1 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和方向 3 ab两端的电压 例题6 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 10 2Wb t s A B D 0 1 2 0 1 例题7 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 斜率表示 的变化率 例8 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9 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 它们的电阻不计 在M和P之间接有R 3 0 的定值电阻 导体棒长ab 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下的匀强磁场中 B 0 4T 现使ab以v 10m s的速度向右做匀速运动 1 ab中的电流多大 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 WF 0 1J I 0 5A F 0 1N Q 0 1J U 1 5V 例10 如图 将一条形磁铁插入某一闭合线圈 第一次用0 05s 第二次用0 1s 试求 1 两次线圈中的平均感应电动势之比 2 两次线圈中电流之比 3 两次通过线圈电荷量之比 4 两次在R中产生热量之比 例题11 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 例题12 如图所示 电阻不计的裸导体AB与宽为60cm的平行金属导轨良好接触 电阻R1 3 R2 6 整个装置处在垂直导轨向里的匀强磁场中 磁感应强度B 0 5T 当AB向右以V 5m s的速度匀速滑动时 求流过电阻R1 R2的电流大小 例题13 如图所示 竖直放置的U形导轨宽为L 上端串有电阻R 其余导体部分的电阻都忽略不计 磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直于纸面向外 金属棒ab的质量为m 与导轨接触良好 不计摩擦 从静止释放后ab保持水平而下滑 试求ab下滑的最大速度vm 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 N S 电动机 安培力方向转动速度方向 电动机转动时 线圈中也会产生感应电动势 这个电动势总要削弱了电源电动势的作用 阻碍线圈的转动 我们把这个电动势称为反电动势