高中物理 第一章 电磁感应 第四节法拉第电磁感应定律课件 粤教版选修32.ppt

3法拉第电磁感应定律 甲 乙 试从本质上比较甲 乙两电路的异同 电路中存在持续电流的条件 1 闭合电路 2 电源 电动势 维持电压 产生感应电流的条件 1 闭合电路 利用磁场产生电流的现象叫电磁感应现象 电动势是描述电源性质的一个重要物理量 2 磁通量变化 1 知道感应电动势及决定感应电动势大小的因素 2 知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量 并能区分 3 理解法拉第电磁感应定律内容 数学表达式 重点 4 知道如何推得 一 感应电动势 1 定义 由电磁感应产生的电动势叫做感应电动势 2 决定感应电动势大小的因素 感应电动势的大小与穿过电路的磁通量变化的快慢有关 a b 若电路断开 虽然没有感应电流 但螺线管中依然存在感应电动势 规律总结 1 在电磁感应现象中 不论电路是否闭合 只要穿过电路的磁通量发生变化 电路中就有感应电动势 有感应电动势是电磁感应现象的本质 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 有感应电流就一定存在感应电动势 二 探究法拉第电磁感应定律 1 探究 感应电动势的大小跟哪些因素有关 2 要求 1 将条形磁铁迅速和缓慢地插入拔出螺线管 记录表针的最大摆幅 2 迅速和缓慢移动导体棒 记录表针的最大摆幅 3 迅速和缓慢移动滑动变阻器滑片 迅速和缓慢地插入拔出螺线管 分别记录表针的最大摆幅 3 探究问题 问题1 在实验中 电流计指针偏转的原因是什么 问题2 电流计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 快速运动和慢速运动效果有什么相同和不同 问题1 在实验中 电流计指针偏转的原因 变化 产生e 产生i 总电阻一定时 e越大 i越大 指针偏转越大 问题3 在同一高度 磁铁相对螺线管快速运动时 指针偏转角度大 磁铁相对螺线管慢速运动时 指针偏转角度小 问题2 电流计指针偏转程度跟感应电动势大小的关系 思考 1 实验现象说明什么问题 指针偏转角度大 说明感应电流大 在总电阻相同的情况下 感应电动势也大 即磁铁相对螺线管快速运动时 产生的感应电动势大 思考 2 磁铁相对螺线管快速运动和慢速运动有什么不同 在发生相同的磁通量变化时 快速运动比慢速运动所用时间更短 即磁铁相对螺线管快速运动比慢速运动时 穿过螺线管的磁通量变化更快 实验分析 导体棒运动越快 发生相同磁通量的变化所用时间越短 即导体棒快速运动比慢速运动时磁通量的变化更快 导体棒运动越快 电流计指针偏转角度越大 即感应电流和感应电动势越大 实验表明 在磁通量变化 相同时 所用的时间 t越小 即磁通量变化越快 感应电动势e越大 反之 t越大 即磁通量变化越慢 感应电动势e越小 实验结论 1 内容 电路中感应电动势的大小 跟穿过这一电路的磁通量变化率成正比 三 法拉第电磁感应定律的理解 2 数学表达式 单位分别为伏 韦伯 秒 则k 1 注意 1 公式中的计算方法 2 电动势e为平均值 若线圈有n匝 则相当于有n个电源串联 总电动势为 磁通量 磁通量变化 磁通量的变化率 注意区别 四 导体切割磁感线产生的感应电动势 如图所示闭合线圈一部分导体ab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 回路在时间t内增大的面积为 s l v 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 v 为v与b的夹角 若导体斜切磁感线即导线运动方向与导线本身垂直 但跟磁感应强度方向有夹角 说明 1 导线的长度l应为有效长度 3 速度v为平均值 e就为平均值 速度v为瞬时值 e就为瞬时值 2 v方向和b平行时 例1 如图所示 边长为a的正方形闭合线框abcd在匀强磁场中绕ab边匀速转动 磁感应强度为b 初始时刻线框所在面与磁感线垂直 经过时间t转过角 求 1 线框内感应电动势在t时间内的平均值 2 转过角时 感应电动势的瞬时值 解析 1 设初始时刻线框朝纸外的一面为正面时 此时磁通量 1 ba2 磁感线从正面穿入 t时后 磁通量 2 1 2 ba2 且此时磁通量的变化量应当是 1 2 而不是 1 2 学生可比较一下转过与转过时的区别 根据法拉第电磁感应定律e 求出平均感应电动势 2 计算感应电动势的瞬时值要用公式 且 120 例2 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 如果匀强磁场按如图所示变化 求线圈中感应电流的大小 解析 例3 如图所示 abcd是一个固定的u形金属框架 ab和cd边都很长 bc边长为l 框架的电阻可不计 ef是放置在框架上与bc平行的导体杆 它可在框架上自由滑动 无摩擦 它的电阻为r 现沿垂直于框架平面的方向加一匀强磁场 磁感应强度为b 方向垂直于纸面向里 已知以恒力f向右拉导体ef时 导体杆最后匀速滑动 求匀速滑动时的速度 解析 当导体杆ef向右滑动时 通过回路efcb的磁通量将发生变化 从而在回路中产生感应电动势e和感应电流i 设导体杆做匀速运动时的速度为v 根据法拉第电磁感应定律和欧姆定律可知 e blv i 而磁场对导体杆的作用力为f安 bli 杆ef做匀速运动 由平衡条件有f f安 解得匀速滑动时的速度为 1 感应电动势 由电磁感应产生的电动势叫感应电动势 2 法拉第电磁感应定律 电路中感应电动势的大小 跟穿过这个电路的磁通量的变化率成正比e n 3 区别 磁通量 磁通量的变化量 磁通量的变化率 4 导体切割磁感线产生的感应电动势 1 法拉第电磁感应定律可以这样表述 闭合电路中感应电动势的大小 a 跟穿过这一闭合电路的磁通量成正比b 跟穿过这一闭合电路的磁感应强度成正比c 跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化率成正比d 跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化量成正比 c 2 将一磁铁缓慢地或迅速地插到闭合线圈中同样位置处 不发生变化的物理量有 a 磁通量的变化率b 感应电流的大小c 消耗的机械功率d 磁通量的变化量e 流过导体横截面的电荷量 de 3 一个n匝的线圈 放在磁感应强度为b的匀强磁场中 线圈平面跟磁感应强度方向成角 磁感应强度随时间均匀变化 线圈导线规格不变 下列方法中可使线圈中感应电流增加一倍的是 a 将线圈匝数增加一倍b 将线圈面积增加一倍c 将线圈半径增加一倍d 适当改变线圈的取向 cd 4 在磁感应强度b 5t的匀强磁场中 放置两根间距d 0 1m的平行光滑直导轨 一端接有电阻r 9 以及电键s和电压表 垂直导轨搁置一根电阻r 1 的金属棒ab 棒与导轨接触良好 现使金属棒以速度v 10m s匀速向右移动 如图所示 试求 1 电键s闭合前 后电压表的示数 2 闭合电键s 外力移动棒的机械功率 解析 1 感应电动势e bdv 5 0 1 10v 5v电键s