电磁感应课件上课.ppt

法拉第简介（MichaelFaraday,1791-1867),1812年，学徒期满，法拉第打算专门从事科学研究。次年，经著名化学家戴维推荐，法拉第到皇家研究院实验室当助理研究员。这年底，作为助手和仆人，他随戴维到欧洲大陆考察漫游，结识了不少知名科学家，如安培、伏打等，这进一步扩大了他的眼界。1815年春回到伦敦后，在戴维的支持和指导下作了好多化学方面的研究工作。1821年开始担任实验室主任，一直到1865年。1824年，被推选为皇家学会会员。次年法拉第正式成为皇家学院教授。1851年，曾被一致推选为英国皇家学会会长，但被他坚决推辞掉了。1867年8月25日，他坐在书房的椅子上安祥地离开了人世。遵照他的遗言，在他的墓碑上只刻了名字和生死年月。,法拉第简介,法拉第简介（MichaelFaraday,1791-1867),2.主要工作,1821年法拉第读到了奥斯特的描述他发现电流磁效应的论文关于磁针上的电碰撞的实验。该文给了他很大的启发，使他开始研究电磁现象。经过十年的实验研究（中间曾因研究合金和光学玻璃等而中断过），在1831年，他终于发现了电磁感应现象。,1833年，法拉第发现了电解定律，1837年发现了电解质对电容的影响，引入了电容率概念。1845年发现了磁光效应，后又发现物质可分为顺磁质和抗磁质等。,法拉第像,变磁生电的发现者法拉第,铁匠的儿子法拉第，在青年时代的早期，作过装订工人的学徒，临死时是所有科学学会的会员，是那时物理学家公认的领袖。斯托列托夫,M.法拉第(17911869)伟大的物理学家、化学家、19世纪最伟大的实验大师。右图为法拉第用过的螺绕环,一、磁通量:穿过面积的磁感应线的净条数.1.在匀强磁场中：磁感应强度与垂直磁场方向的面积S的乘积叫穿过这个面的磁通量，简称磁通，如果面积S与B不垂直，如图所示，应以B乘以回路平面在垂直于磁场方向上的投影面积S即=BS=Bscos=Bssin,磁通量,2.磁通量是标量，但有方向，有时可规穿入该面为正，则穿出该面为负，叠加时遵循代数和法则，即正负可相互抵消。3.磁通量的单位：韦伯，简称韦，符号是Wb。1Wb1T1m2,4.磁通量的变化有几种情况：1.线圈面积改变，磁场不变：=B.S2.线圈面积不变，磁场变化：=B.S3.线圈面积和磁场同时改变：=2-1,练习：下列有关磁通量的论述中正确的是（）A磁感强度越大的地方，穿过线圈的磁通量也越大B磁感强度越大的地方，线圈面积越大，则穿过线圈的磁通量越大C穿过线圈的磁通量为零的地方，磁感强度一定为零D匀强磁场中，穿过线圈的磁感线越多，则磁通量越大,D,如图示，矩形线圈面积为S，放在匀强磁场中，开始处于水平位置a，磁场与线圈平面夹角为，当线圈绕其一边顺时针转过90o到达竖直位置b的过程中，线圈中的磁通量改变了多少？,解：在位置a，1=BScos,注意：磁通量有正负.如果将从平面某一侧穿入的磁通量为正,则从平面反一侧穿入的磁通量为负.,=BS(cos+sin),在位置b，2=-BSsin,如下图所示，在同一水平面内有三个闭合线圈a、b、c，当a线圈中有电流通过时，它们的磁通量分别为a、b、与c,下列说法正确的是：(),A.abcB.abcC.acbD.acb,B,巩固练习1,如下图所示，通过条形磁铁中心，且与条形磁铁垂直的平面SA和SB，且SASB，试判断:哪个平面的磁通量大？,二、电磁感应现象1.利用磁场产生电流的现象称为电磁感应现象，所产生的电动势称为感应电动势，所产生的电流称为感应电流.,2、产生感应电动势的条件：,3、产生感应电流的条件：闭合电路；产生感应电动势；,谁切割磁感线，谁的磁通量发生变化，谁就相当于电源。,2楞次定律,判断感应电流方向的楞次定律:闭合回路中产生的感应电流具有确定的方向，它总是使感应电流所激发的磁场，来阻止引起感应电流的磁通量的变化（增加或减少）。,楞次,三、楞次定律：1、感应电流产生的磁场总是阻碍引起感应电流的原磁场的磁通量变化。,一原二感三螺旋,阻碍不是阻止,2、楞次定律应用步骤：(1)确定原磁场方向，判断回路磁通量变化(2)应用楞次定律判断感应电流的磁场方向(3)应用安培定则确定感应电流方向,楞次定律三种表达,1.阻碍原磁通量的变化（磁场变化）增反减同2.阻碍导体的相对运动（导体运动）近斥远吸、来拒去留3.阻碍原电流的变化（自感现象）增反减同,3)对“阻碍”意义的理解：（1）阻碍原磁场的变化。“阻碍”不是阻止，而是“延缓”，感应电流的磁场不会阻止原磁场的变化，只能使原磁场的变化被延缓或者说被迟滞了，原磁场的变化趋势不会改变，不会发生逆转（2）阻碍的是原磁场的变化，而不是原磁场本身，如果原磁场不变化，即使它再强，也不会产生感应电流（3）阻碍不是相反当原磁通减小时，感应电流的磁场与原磁场同向，以阻碍其减小；当磁体远离导体运动时，导体运动将和磁体运动同向，以阻碍其相对运动(来拒去留)（4）由于“阻碍”，为了维持原磁场的变化，必须有外力克服这一“阻碍”而做功，从而导致其它形式的能转化为电能因此楞次定律是能量转化和守恒定律在电磁感应中的体现,总而言之，理解“阻碍”含义时要明确：,谁起阻碍作用感应磁场阻碍的是什么原磁场的磁通量变化怎样阻碍“增反减同”阻碍的结果怎样减缓原磁场的磁通量的变化,右手定则：,用来判断导体切割磁感线运动时产生的感应电流方向伸开右手，让拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，让磁感线垂直进入手心，拇指指向导体运动方向，其余四指指的就是感应电流的方向。指尖为等效电源的正极,楞次定律,安培定则（右手螺旋定则）：由电流方向确定产生磁场的方向左手定则：由磁场方向和电流方向确定安培力的方向右手定则：由磁场方向和运动方向确定感应电流的方向结论：通电受力用左手，运动生电用右手,注意三个定则的区别：,楞次定律的应用,向里,减少,向里,A-C-D-B,运用楞次定律判定感应电流方向的步骤,1、明确穿过闭合回路的原磁场方向,2、判断穿过闭合回路的磁通量如何变化,3、由楞次定律确定感应电流的磁场方向,4、利用安培定则确定感应电流的方向,讨论与交流4,如图所示，当条形磁铁从远处沿着金属圆环轴线靠近时，环上产生的感应电流方向怎么样？环会有什么样的形变趋势？,答：线圈将径向收缩并向左摆动,讨论与交流5,如图所示，在水平光滑导轨上有两根可以自由运动的导体棒处于静止状态。匀强磁场竖直向上。当用外力向右拉导体棒2时，试判断：（1）回路中的感应电流方向（2）导体棒1的运动情况。,如图所示，螺线管P接通后，将线圈Q在螺线管附近由水平放置开始下落，下落的过程中有感应电流，从上往下看，其电流方向：A.始终逆时针B.始终顺时针C.先顺时针再逆时针D.先逆时针再顺时针,讨论与交流6,开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直，且一半在磁场内，一半在磁场外，若要使线框中产生感应电流，下列办法中可行的是将线框向左拉出磁场以ab边为轴转动（小于90）以ad边为轴转动（小于60）以bc边为轴转动（小于60）以上判断正确的是ABCD,A,产生的电流方向如何?,若要产生相反方向的电流即adcba,则矩形线框该如何运动?,例2.如图所示，一水平放置的圆形通电线圈I固定，有另一个较小的线圈II从正上方下落，在下落过程中线圈II的平面保持与线圈I的平面平行且两圆心同在一竖直线上，则线圈II从正上方下落到穿过线圈I直至在下方运动的过程中，从上往下看线圈II：()(A)无感应电流；(B)有顺时针方向的感应电流；(C)有先顺时针后逆时针的感应电流；(D)有先逆时针后顺时针的感应电流。,C,来拒去留、增反减同,在水平面上有一固定的U形金属框架，框架上置一金属杆ab，如图示（纸面即水平面），在垂直纸面方向有一匀强磁场，则以下说法中正确的是：（）,A.若磁场方向垂直纸面向外并增加时，杆ab将向右移动。B.若磁场方向垂直纸面向外并减少时，杆ab将向右移动。C.若磁场方向垂直纸面向里并增加时，杆ab将向右移动。D.若磁场方向垂直纸面向里并减少时，杆ab将向右移动。,点拨：=BS，杆ab将向右移动，S增大，增大，只有B减小，才能阻碍增大,BD,例4.如图示，一闭合的铜环从静止开始由高处下落通过条形磁铁后继续下落，空气阻力不计，则在圆环的运动过程中，下列说法正确的是：（）A.圆环在磁铁的上方时，加速度小于g，在下方时大于g，B.圆环在磁铁的上方时，加速度小于g，在下方时也小于g，C.圆环在磁铁的上方时，加速度小于g，在下方时等于g，D.圆环在磁铁的上方时，加速度大于g，在下方时小于g.,B,例1.在同一铁芯上绕着两个线圈，单刀双掷开关原来接在点1，现把它从1扳向2，试判断在此过程中，在电阻R上的电流方向是：(如图所示)()(A)先由PQ，再由QP；(B)先由QP，再由PQ；(C)始终由QP；(D)始终由PQ。,C,如图所示，发现放在光滑金属导轨上的ab导体向右移动，其可能的原因是()闭合S的瞬间断开S的瞬间闭合S后，减少电阻R时闭合S后，增大电阻R时以上判断正确的是ABCD,A,、如图所示，两个相同的闭合铝环套在一根无限长的光滑杆上，将一条形磁铁向左插入铝环(未穿出)的过程中，两环的运动情况是：()(A)同时向左运动，距离增大；(B)同时向左运动，距离不变；(C)同时向左运动，距离变小；(D)同时向右运动，距离增大。,C,楞次定律练习,I,楞次定律练习,I,楞次定律练习,I,楞次定律练习,I,P174/例1.导线框abcd与直导线在同一平面内，直导线中通有恒定电流I，当线框自左向右匀速通过直导线的过程中，线框中感应电流如何流动？,解：画出磁场的分布情况如图示：,开始运动到A位置，向外的磁通量增加，I的方向为顺时针，,当dc边进入直导线右侧，直到线框在正中间位置B时，向外的磁通量减少到0，I的方向为逆时针，,接着运动到C，向里的磁通量增加，I的方向为逆时针，,当ab边离开直导线后，向里的磁通量减少，I的方向为顺时针。,所以，感应电流的方向先是顺时针，接着为逆时针，然后又为顺时针。,如图所示，在两根平行长直导线M、N中，通以同方向，同强度的电流，导线框abcd和两导线在同一平面内，线框沿着与两导线垂直的方向，自右向左在两导线间匀速移动，在移动过程中，线框中感应电流的方向：()(A)沿abcda不变；(B)沿dcbad不变；(C)由abcda变成dcbad；(D)由dcbad变成abcda。,分析：画出磁感应线的分布情况如图示，,自右向左移动时，感应电流的磁场向外，,所以感应电流为逆时针方向。,B,如图所示：当矩形线框从通电直导线右边向左靠近直导线过程中，（1）线框中感应电流的方向如何？（2）线框所受安培力的合力方向如何？,练习：,B原,增大,B感,右手螺旋定则,感应电流方向：abcda,左手定则：安培力方向F1F2，向右,思考：如图示，一个长直导线穿过圆环导线的中心，并与圆环导线平面垂直，当长直导线中的电流逐渐减小时，环形导线中将：（）A、没有感应电流B、有逆时针方向的感应电流（从上往下看）C、有顺时针方向的感应电流（从上往下看）D、有感应电流，但方向不好确定,A,电势高低的判定,例3图31为地磁场磁感线的示意图，在北半球地磁场竖直分量向下。飞机在我国上空匀速巡航，机翼保持水平，飞机高度不变。由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差，设飞行员左方机翼末端处的电势为，右方机翼末端处的电势为（）A若飞机从西往东飞，U1比高U2B若飞机从东往西飞，U2比高C若飞机从南往北飞，比U2高D若飞机从北往南飞，U2比高,S,N,如图所示，在两根平行长直导线M、N中，通以同方向，同强度的电流，导线框abcd和两导线在同一平面内，线框沿着与两导线垂直的方向，自右向左在两导线间匀速移动，在移动过程中，线框中感应电流的方向：()(A)沿abcda不变；(B)沿dcbad不变；(C)由abcda变成dcbad；(D)由dcbad变成abcda。,分析：画出磁感应线的分布情况如图示，自右向左移动时，感应电流的磁场向外，所以感应电流为逆时针方向。,B,.如图所示，一水平放置的圆形通电线圈I固定，有另一个较小的线圈II从正上方下落，在下落过程中线圈II的平面保持与线圈I的平面平行且两圆心同在一竖直线上，则线圈II从正上方下落到穿过线圈I直至在下方运动的过程中，从上往下看线圈II：()(A)无感应电流；(B)有顺时针方向的感应电流；(C)有先顺时针后逆时针的感应电流；(D)有先逆时针后顺时针的感应电流。,C,、如图所示，匀强磁场中吊着一柔软闭合导线框，磁场方向与线框所在平面垂直，当磁感应强度B大小增大时，可