法拉第电磁感应定律.ppt

1、请猜一猜：影响感应电动势的大小因素,在闭合电路中有了电源才能使电路中出现持续的电流，在电磁感应现象中，闭合电路中出现感应电流，表明必存在与此相对应的电动势，这一电动势跟什么因素有关，是我们在本节的学习中着重解决的问题,法拉第电磁感应定律,回顾感应电流产生的条件,1.闭合回路 2.磁通量发生变化,回忆电路中有电流的条件,1.闭合回路 2.电源提供电动势,那电磁感应现象中的电源在哪、电动势又为多少呢,一、感应电动势,1.在电磁感应现象中产生的电动势称感应电动势 2.产生感应电动势的那部分导体相当于电源,3.产生感应电动势的条件,回路中的磁通量发生变化,4.感应电动势与感应电流,感应电动势是形成感应

2、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），有感应电流一定存在感应电动势,影响感应电动势大小的因素,既然闭合电路的磁通量发生改变就能产生感应电动势，那么感应电动势是否与磁通量的变化有关呢,感应电动势E的大小与磁通量的变化量和完成磁通量变化所用的时间t有关,1.提出问题,2.猜想与假设,设计实验,控制变量法,进行实验,实验结论：感应电电势大小与磁通量变化的快慢有关,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/t成正比,二、法拉第电磁感应定律,2、数学表达式,国际单位时k=1,问题：若闭合电路是n匝线圈，且穿过每匝线 圈的磁通量相同，E,若有n匝线圈，则

3、相当于有n个电源串联， 总电动势为,注意：公式中应取绝对值,不涉及正负,练习,区别,磁通量的变化率和磁通量、磁通量的变化不同。磁通量为零，磁通量的变化率不一定为零;磁通量的变化大，磁通量的变化率也不一定大,磁通量、磁通量的变化、磁通量的变化率,概念的比较,可以类比速度、速度的变化和加速度。,例题1：如图，磁感应强度B，导体棒长度L以速度v匀速向右移动一段时间t，求其产生的感应电动势E,解：由法拉第电磁感应定律得,三、感应电动势的另一种表述,E=BLV (BLv,完成讨论与交流2,导线切割磁感线时的电动势,当与不垂直时,公式的比较,小结,下列说法正确的是（ ） A.线圈中磁通量变化越大，线圈中产

4、生的感应电动势一定越大 B.线圈中的磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大 C.线圈处在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大 D.线圈中磁通量变化得越快，线圈中产生的感应电动势越大,D,如图所示，让线圈由位置1通过一个匀强磁场的区域运动到位置2，下述说法中正确的是（ ） A. 在线圈进入匀强磁场区域的过程中，线圈中有感应电流，而且进入时的速度越大，感应电流越大。 B. 整个线圈在匀强磁场中匀速运动时，线圈中有感应电流，而且电流是恒定的。 C. 整个线圈在匀强磁场中加速运动时，线圈中有感应电流，而且电流越来越大,D. 在线圈穿出匀强磁场区域的过程中，线圈中有感应电流，而且穿出时的速

5、度越大，感应电流越大,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,有一面积为S100cm2的金属环，电阻为R0.1，环中磁场变化规律如图所示，磁场方向垂直环面向里，则在t1t2时间内金属环中产生的感应电动势 、通过金属环的电流 、通过金属环的电荷量为_,0.01v,0.01c,0.1A,解,法拉第电磁感应定律,产生感应电动势的条件是什么,问题： S闭合，回路中是否有电流？ S断开，

6、回路中无电流，由图（）知,电动势依然还有,1)考察对的影响,考察t对的影响,小,大,小,大,小,大,长,大,小,大,短,小,1、有一个50匝的线圈，如果穿过它的磁通量的变化率为0.5Wb/s，求感应电动势,2、一个100匝的线圈，在0.5s内穿过它的磁通量从0.01 Wb增加到0.09Wb。求线圈中的感应电动势,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,练习,实验结论：感应电势大小与磁通量变化量、完成磁通量变化时间t有关，即与磁通量变化量的快慢有关,例题：长为L的金属棒ab，绕b端在垂直于匀强磁场的平面内以角速度匀

7、速转动，磁感应强度为B，如图所示，求ab两端的电势差,解析： ab两端电势差等于金属棒切割磁感线产生的电动势（因为没有外电路），所以只要求出电动势即可,棒上各处速率不等，不能直接用E=BLv来求，但棒上各点的速度v=r与半径成正比，因此可用棒的中点速度作为平均切割速度代入公式计算,例、关于线圈中产生的感应电动势，下列叙述中正确 的是 () A.穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大。 B.穿过线圈的磁通量增量越大，感应电动势越大。 C.磁通量减少得越快，感应电动势越大。 D.磁通量为0时，感应电动势也为0。 E.线圈中磁通量变化越大，感应电动势一定越大 F.线圈中磁通量变化越快，感应电动势越大

8、G.线圈放在磁感强度越强的地方，产生的感应电 动势一定越大,C F,例、平面闭合线框匝数为n，所围面积为S，总电阻为R，在时间t内穿过每匝线框的磁通量变化为 ，则通过导线某一截面的电量是（,A） /R,B） R /nS,C） n /R t,D） n /R,E=n/t,I= E /R,q=I t = n / R,解,D,例、用同样材料和规格的导线做成的圆环a和b，它们的半径之比ra：rb2：1，连接两圆环部分的两根直导线的电阻不计，均匀变化的磁场具有理想的边界如图所示，磁感应强度以恒定的变化率减少.那么当a环置于磁场中与b环置于磁场中两种情况下，A、B两点电势差之比U1 / U2为（,解: 设小

9、圆电阻为R, 则大圆电阻为2R,小圆面积为S, 大圆面积为4S.分别画出等效电路如图,E= /t =S B/ tS,由闭合电路欧姆定律 对上图：U1= E 1/ 3,对下图：U2= 2E 2/ 3,U1 / U2= E 1 /2E 2=4S/2S=2,2：1,例、有一边长为l、匝数为n 、电阻为R的正方形闭合线框，处于磁感应强度为B匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，若将线框在磁场中翻转180，求在这个过程中通过导线横截面的电量,感应电流：I= E/R,所以电量：q=I t = n / R =2nBl 2/R,例、如图示，匀强磁场竖直下，一根直导线ab在水平桌面上，以匀速率v向右垂直磁感应线滑

10、入匀强磁场中，做切割磁感应线运动，不考虑空气阻力，直导线ab在下落过程中产生的感应电动势将会：( ) A.逐渐增大 B. 逐渐减小 C.为0 D. 保持不变,解： E=Bl vt sin = Bl vx,ab做平抛运动， 水平速度保持不变， 感应电动势保持不变,D,例、如图，一圆环与外切正方形线框均由相同的绝缘导线制成，并各自形成闭合回路，匀强磁场布满整个方形线框，当磁场均匀变化时，线框和圆环中的感应电动势之比是多大？感应电流之比等于多少,解：设正方形边长为2a，则圆环半径为a,两者面积之比为：S1/S2=4a2/a2=4,电阻之比为：R1/R2=8a/2a=4,E =/t =SB/t S,E

11、1 / E2= S1/S2=4a2/ a2=4,例将一条形磁铁插入螺线管线圈,第一次插入用0.2秒，第二次插入用0.4秒，并且两次起始和终了位置相同，则（,A. 第一次磁通量变化比第二次大 B. 第一次磁通量变化比第二次快 C. 第一次产生的感应电动势比第二次大 D. 若断开电键S，两次均无感应电流,B C D,两次线圈中磁通量之比为 ，感应电动势之比为， 电流强度之比为 ，通过线圈的电量之比为 ，线圈放出的热量之比为,解： 相同。 1 / 2 =1:1,1:1,E=n/t1/t E1/E2=t2/t1=2：1,2 : 1,I= E/R E I1 / I2= E1 / E2 = 2：1,2 :

12、 1,q=I t = Et /R = n/ R ； q1 / q2 = 1：1,1:1,Q=I2 R t E 2 t,2 : 1,Q1 /Q2 = 2：1,例矩形形线框abcd绕OO轴在磁感强度为0.2T的匀强磁场中以2rs 的转速匀速转动，已知ab =20cm，bd=40cm，匝数为100匝，当线框从如图示位置开始转过90，则线圈中磁通量的变化量等于多少？磁通量平均变化率为多少？线圈中产生的平均感应电动势为多少,周期为 ： T=1/2=0.5s,t =1/4 T=0.125s,t =0.016/0.125 =0.128 Wbs,E=n/t =12.8V,c,例. 单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速

13、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,则线圈中 AO时刻感应电动势最大 BD时刻感应电动势为零 CD时刻感应电动势最大 DO至D时间内平均感生 电动势为0.4V,A B D,例10. 如图所示，线圈内有理想边界的磁场，当磁场均匀增加时，有一带电粒子静止于平行板(两板水平放置)电容器中间，则此粒子带_电，若线圈的匝数为n，平行板电容器的板间距离为d，粒子的质量为m，带电量为q，则磁感应强度的变化率 为 (设线圈的面积为S,解：分析粒子的受力如图,由平衡条件得： qE=qU/d=mg,由楞次定律，上板带正电， E向下,粒子带 负电,由法拉第电磁感应定律 U=n /t =nS B /t,B /t =U/nS=mgd/nqS,负,mgdnqS,例11、一个N 匝圆线圈，放在磁感强度为B 的匀强磁场中，线圈平面跟磁感强度方向成30角，磁感强度随时间均匀变化，线圈导线规格不变，下列方法