3法拉第电磁感应定律

1、第四章,电磁感应,第四节,法拉第电磁感应定律,1,闭合电路,利用磁场产生电流的现象,问题,1,什么叫电磁感应现象,问题,2,产生感应电流的条件是什么,2,磁通量变化,思考,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,甲,N,S,G,乙,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,闭合电路,中,有感应电流,这个电路,中,就,一定有感应电动势,一、感应电动势,产生感应电动势的那部分导体,相当于,电源,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,3,感应电动

2、势与感应电流,只要磁通量变化,电路中就产生感应电动势,若电路,又,闭合,电路中就有感应电流,磁通量变化是电磁感应的根本原因,产生感应电动势是电磁感应现象的本质,思考与讨论,感应电动势的大小跟哪些因素有关,实验一,实验二,变化,产生,E,产生,I,问题,1,在实验中，电流表指针,偏转原因是什么,知,由,r,R,E,I,总电阻一定,时,E,越大,I,越,大,指针偏转,越大,问题,2,电流表指针偏转程度跟,感应电动势的大小有什么关系,变化的快慢不同,都发生了变化,都产生了,E(I,产生的,E(I,大小不等,磁通量变化,越快,感应电动势越大,磁通量的变化快慢,t,越大,从条件上看,从结果上看,相同,不

3、同,问题,3,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,磁通量的变化率,实验三,二、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,磁通量,的,变化率,成,正,比,1,内容,t,E,t,n,E,注意,公式中,取绝对值,不涉及,正负，感应电流的方向另行判断,2,公式,n,为线圈的匝数,问题,1,磁通量大,磁通量变化一定大吗,问题,2,磁通量变化大,磁通量的变化率,一定大吗,可以类比速度、速度的变化和加速度,磁通量的变化率和磁通量、磁通量的,变化,无直接关系,磁通量大,小,零,磁通量,的变化率不一定大,小,零,磁通量的变化大,小,磁通量的

4、变化率不一定大,小,思考与讨论,物理意义,与电磁感应关系,磁通量,穿过回路的磁感,线的条数多少,无直接关系,磁通量变化,穿过回路的磁通,量,变化了多少,产生,感应电动,势的,条件,磁通量变化率,t,穿过回路的,磁通,量,变化的快慢,决定,感应电动,势的,大小,3,理解,t,的意义,1,磁感应强度,B,不变,垂直于磁场的回路,面积,S,发生变化,S,S,2,S,1,此时,2,垂直于磁场的回路面积,S,不变,磁感应,强度,B,发生变化,B,B,2,B,1,此时,4,应用,用公式,求,E,的二种,常见情况,t,n,E,t,S,B,n,E,t,B,S,n,E,感生电动势,动生电动势,有一个,50,匝的

5、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,25V,例与练,1,一个,100,匝的线圈，在,0.5s,内穿过它,的磁通量从,0.01Wb,增加到,0.09Wb,求线圈中的感应电动势,16V,例与练,2,一个匝数为,100,面积为,10cm,2,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,例与练,3,如图，半径为,r,的金属环绕通过某直,径的轴,00,以角速度,作匀速转动,匀强,磁场的磁感应强度为,B,从金属环面,与磁场方向,重合,时开始计时,则在,金,属环转过,90,0,角的过程中，环中产生,的电动势的

6、,平均值是多大,0,0,B,2,2,r,B,E,例与练,4,在磁感应强度为,B,的匀强磁场中,有一,矩形线框,边长,ab,L,1,bc,L,2,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,1/4,周,的过程,中的平均感应电动势,2,1,2,L,BL,E,例与练,5,B,0,0,a,d,c,b,在磁感应强度为,B,的匀强磁场中,有一,矩形线框,边长,ab,L,1,bc,L,2,线框绕中心,轴,00,以角速度,由图示位置逆时针方,向转动。求,2,线圈转过,1/2,周,的过程,中的平均感应电动势,2,1,2,L,BL,E,例与练,5,B,0,0,a,d,c,b,10

7、,2,Wb,t/s,A,B,D,0,1,2,0.1,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,例与练,6,斜率表示,的变化率,a,b,G,a,b,v,回路在时间,t,内增大的面积,为,S=Lvt,产生的感应电动势为,穿过回路的磁通量的变化,为,BS,t,E,BLvt,t,t,BLv,BLv,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,如图所示闭

8、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,v,B,V,1,V,2,若导体运动方向跟磁感应强度方向有夹角,导体斜切磁感线,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,0,3,速度,v,为平均值,瞬时值,E,就为平均值,瞬时值,L,v,为,v,与,B,夹角,si,n,1,BLv,BLv,E,三、导体切割磁感线时的感应电动势,BLv,E,匀强磁场,v,B,L,两两垂直,sin,BLv,E,v,B,L,L,夹角为,与,B,v,三、导体切割磁感线时的感应电动势,如图，匀强磁场的磁感应强

9、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,a,b,v,E=BLVsin,例与练,7,在磁感应强度为,B,的匀强磁场中,有一个匝数为,n,的矩形线圈,边长,ab,L,1,bc,L,2,线圈绕中心轴,OO,以角速度,由图示位置逆时针方向转动。求,1,转过,1/4,周,时,ab,边产生的瞬时感应电动势,2,转过,1/2,周,时,ab,边产生的瞬时感应电动势,2,sin,sin,2,1,L,nBL,BLv,E,转动,1,周的过程中,ab,边产生,的感应电动势哪个时刻最大,哪个时刻最小,思考,例与练,8,B,0,0,a,

10、d,c,b,P=w/t,一般,表达,式,对应一,段时间,求平均,值,E,t,一般,表达,式,对应一,段时间,求平均,值,P=FV,导出,式,对应瞬,时速度,对应平,均速度,求瞬时,值,求平均,值,对应瞬,求瞬时,公式的比较,例题,2,下列说法正确的是,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,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

11、为,B,求杆,OA,两端的电势差,A,O,A,2,2,1,L,B,E,例与练,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,R,B,r,P,M,N,a,Q,b

12、,v,W,F,0.1J,I,0.5A,F,0.1N,Q,0.1J,U,1.5V,例与练,10,问题,1,在,P16,图,4.4-3,中,电源在电动机线圈中产生电流的方向怎样,AB,边,CD,边受力方向怎样,线圈的运动方向怎样,直流电动机的原理,通电导线在磁场中,受安培力而运动,问题,2,电动机线圈在磁场中转动会产生,感应电动势吗,方向怎样,问题,3,感应电动势是加强了电源产生的,电流,还是削弱了电源的电流,是有利于线,圈转动还是阻碍了线圈的转动,四、反电动势,1,定义,电动机转动时产生的感应电,动势,总要,削弱,电源产生的电流,这个电,动势叫,反电动势,2,作用,阻碍线圈的转动,线圈要维持转动

13、,电源就要向电动机提供电能,电能转化为其它形式的能,问题,4,如果电动机因机械阻力过大而,停止转动,会发生什么情况,这时应采取,什么措施,四、反电动势,3,应用,电动机停止转动,就没有反电动势,线圈中电流,会很大,电动机会烧毁,要立即,切断电源,进行检查,如图，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,初始时刻线框所在的平面与磁,感线垂直，经过,t,时间转过,120,0,角，求,1,线框内感应电动,势在时间,t,内的,平均值,2,转过,120,0,角时感,应电动势的,瞬时值,t,a,B,3,3,2,3Ba2/(2t,例与练,14,如图，将一条形磁铁插入某一闭合线圈，第,一次用,0.05s,第