高中物理 第4节 法拉第电磁感应定律课件 新人教版选修32.ppt

第四章电磁感应第4节法拉第电磁感应定律 栏目链接 测量列车的速度法拉第电磁感应定律可以在许多方面得到灵活的应用 例如 为了测量高速列车的速度大小 可采用如下图所示的装置 它由一块安装在列车车头底部的强磁体和埋设在轨道地面的一组线圈及电学测量仪器组成 记录测量仪未画出 当列车经过线圈上方时 由于穿过线圈的磁通量发生变化 线圈中就会产生感应电动势 如果已知强磁体的磁感应强度b 线圈的长度l和匝数n 根据测得的感应电动势e 就可以算出列车的速度v 栏目链接 当b l n一定时 列车速度仅由感应电动势决定 因此可直接从电表上读出列车的速度 栏目链接 栏目链接 1 在电磁感应现象中产生的电动势叫做 产生电动势的那部分导体就相当于 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 成正比 公式为 3 导线切割磁感线时的感应电动势 感应电动势 电源 磁通量的变化率 e blv 栏目链接 栏目链接 栏目链接 一 区分磁通量 磁通量的变化量 磁通量的变化率 栏目链接 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增加 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 栏目链接 栏目链接 例1一个200匝 面积为20cm2的线圈 放在磁场中 磁场的方向与线圈平面成30 角 若磁感应强度在0 05s内由0 1t增加到0 5t 在此过程中穿过线圈的磁通量的变化量是 wb 磁通量的平均变化率是 wb s 线圈中的感应电动势的大小是 v 解析 磁通量的变化是由磁场的变化引起的 应该用公式 bssin 来计算 所以 bssin 0 5 0 1 20 10 4 0 5wb 4 10 4wb 栏目链接 栏目链接 二 法拉第电磁感应定律 1 感应电动势 1 定义 当闭合回路中磁通量发生变化时 线路中产生感应电流 则必然有电动势 此电动势叫感应电动势 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 2 感应电动势的大小 法拉第电磁感应定律 1 定律内容 电路中感应电动势的大小 跟穿过这一电路的磁 栏目链接 栏目链接 栏目链接 例2下列几种说法正确的是 a 线圈中磁通量变化越大 线圈中产生的感应电动势一定越大b 线圈中磁通量越大 线圈中产生的感应电动势一定越大c 线圈放在磁场越强的位置 线圈中产生的感应电动势一定越大d 线圈中磁通量变化越快 线圈中产生的感应电动势一定越大 栏目链接 解析 依据法拉第电磁感应定律可知 感应电动势与磁通量无关 与磁通量的变化量无关 与线圈匝数和磁通量的变化率成正比 因此 选项a b都是错误的 磁场的强弱与感应电动势也无关 所以 选项c也是错误的 线圈中磁通量变化越快意味着线圈磁通量的变化率越大 依据法拉第电磁感应定律可知 感应电动势与磁通量的变化率成正比 在此条件下线圈中产生的感应电动势越大 故选项d是正确的 答案 d 栏目链接 变式迁移 1 如图所示 矩形线圈面积为s 线圈平面垂直于磁感应强度为b的匀强磁场放置 若在t秒内将线圈绕bc翻转180 则线圈中产生的平均感应电动势是多大 栏目链接 变式迁移 2 决定闭合电路中感应电动势大小的因素是 a 磁通量b 磁感应强度c 磁通量的变化率d 磁通量的变化量 栏目链接 变式迁移 解析 由法拉第电磁感应定律知e n e由决定 答案 c 三 导体切割磁感线时的电动势 1 导体垂直切割磁感线时 如下图所示 导体棒ab在间距为l的两导轨上以速度v垂直磁感线运动 磁场的磁感应强度为b 试分析导体棒ab运动时产生的感应电动势多大 栏目链接 2 导体不垂直切割磁感线时 若导体不是垂直切割磁感线 即v与b有一夹角 如下图所示 此时可将导体的速度v向垂直于磁感线和平行于磁感线两个方向分解 栏目链接 则分速度v2 vcos 不使导体切割磁感线 使导体切割磁感线的是分速度v1 vsin 从而使导体产生的感应电动势为 e blv1 blvsin 栏目链接 上式即为导体不垂直切割磁感线时 感应电动势大小的计算式 3 在公式e blv或e blvsin 中 l是指有效长度 在下图中 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 栏目链接 4 在下图中 长为l的导体棒垂直切割磁感线时 其感应电动势e blvsin blv 栏目链接 栏目链接 续表 栏目链接 例3如下图所示 导轨om和on都在纸面内 导体ab可在导轨上无摩擦滑动 若ab以5m s的速度从o点开始沿导轨匀速向右滑动 导体与导轨都足够长 它们每米长度的电阻都是0 2 磁场的磁感应强度为0 2t 求 栏目链接 1 3s末电路上的电流为多少 2 3s内电路中产生的平均感应电动势为多少 栏目链接 变式迁移 3 如图所示 平行金属导轨间距为d 一端跨接电阻为r 匀强磁场磁感强度为b 方向垂直平行导轨平面 一根长金属棒与导轨成 角放置 棒与导轨的电阻不计 当棒沿垂直棒的方向以恒定速度v在导轨上滑行时 通过电阻的电流是 栏目链接 栏目链接 变式迁移 变式迁移 四 反电动势 1 反电动势的概念 如下图所示 当电动机通过如下图所示的电流时 线圈受安培力方向可用左手定则判断 转动方向如图中所示 此时ab cd两边切割磁感线 必有感应电动势产生 感应电流方向可用右手定则判断 与原电流反向 故这个电动势为反电动势 它会阻碍线圈的转动 如果线圈维持原来的转动 电源就要向电动机提供能量 此时电能转化为其他形式的能 栏目链接 栏目链接 2 对反电动势的理解 1 如果电动机工作中由于机械阻力过大而停止转动 这时没有了反电动势 电阻很小的线圈直接接在电源两端 电