法拉第电磁感应定律(精品).

1、1.3 法拉第电磁感应定律问题1：据前面所学，电路中存在持续 电流的条件是什么？问题2：什么叫电磁感应现象？产生感 应电流的条件是什么？（1 1）闭合电路；）闭合电路； （2 2）有电源）有电源 产生感应电流的条件是：产生感应电流的条件是：（1 1）闭合电路；（）闭合电路；（2 2）磁通量变化。）磁通量变化。利用利用磁场产生电流磁场产生电流的现象的现象温故知新温故知新试试从本质上从本质上比较甲、乙两电路的异同？比较甲、乙两电路的异同？乙乙甲甲相同点：相同点：两电路都是闭合的，两电路都是闭合的，有电流有电流不同点：不同点：甲中有电池（甲中有电池（电源电源） 乙中乙中闭合电路中闭合电路中有感应电流

2、有感应电流，这个电路中就，这个电路中就一定有电动势一定有电动势. .思考思考产生电动势的那部分导体相当于电源产生电动势的那部分导体相当于电源1、感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势叫、感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势感应电动势（E）。产生感应电动势的那部分导体就。产生感应电动势的那部分导体就是是电源电源。一、感应电动势一、感应电动势问题问题1：感应电动势和感应电流之间存在什么关系？：感应电动势和感应电流之间存在什么关系？2、感应电动势和、感应电动势和感应电流关系感应电流关系：感应电动势是感：感应电动势是感应电流存在的必要条件，有感应电动势不一定有应电流存在的必要条件，有

3、感应电动势不一定有感应电流（要看电路是否闭合），有感应电流一感应电流（要看电路是否闭合），有感应电流一定有感应电动势。定有感应电动势。产生感应电流只不过是一个现象产生感应电流只不过是一个现象，它表示电路中，它表示电路中在输送着电能；而产生感应电动势才是电磁感应现在输送着电能；而产生感应电动势才是电磁感应现象的本质，它表示电路已经具备了随时输出电能的象的本质，它表示电路已经具备了随时输出电能的能力。能力。几点说明：几点说明：不论电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生不论电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就产生感应电动势，变化，电路中就产生感应电动势，产生感应电动势产生感应电动势是

4、电磁感应现象的本质是电磁感应现象的本质。磁通量是否变化是电磁感应的根本原因磁通量是否变化是电磁感应的根本原因。若磁通。若磁通量变化了，电路中就会产生感应电动势，再若电路量变化了，电路中就会产生感应电动势，再若电路又是闭合的，电路中将会有感应电流。又是闭合的，电路中将会有感应电流。思考与讨论思考与讨论感应电动势的大小跟哪些因素有关感应电动势的大小跟哪些因素有关？ 闭合电路的磁通量发生改变就能产生感闭合电路的磁通量发生改变就能产生感应电动势，感应电动势应电动势，感应电动势E的大小可能与磁通的大小可能与磁通量的变化量量的变化量有关，也与完成磁通量变化有关，也与完成磁通量变化所用的时间所用的时间t有关

5、。有关。 观察实验观察实验, ,分析思考分析思考: :问题问题1:1:在实验中在实验中, ,电流表指电流表指针偏转原因是什么针偏转原因是什么? ?问题问题2:2:电流表指针偏转程度电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么跟感应电动势的大小有什么关系关系? ?问题问题3:3:在实验中，将条形磁铁从同一高度插入在实验中，将条形磁铁从同一高度插入线圈中同一位置，快速插入和慢速插入有什么线圈中同一位置，快速插入和慢速插入有什么相同和不同相同和不同? ? 变化变化产生产生E产生产生I 问题问题1 1：在实验中，电流表指针偏转原：在实验中，电流表指针偏转原因是什么？因是什么？知：由rREI总电阻一定时总

6、电阻一定时,E越大越大,I越大越大,指针指针偏转越大偏转越大.问题问题2 2：电流表指针偏转程度跟感应电：电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系？动势的大小有什么关系？变化的快慢不同变化的快慢不同 都发生了变化都发生了变化都产生了都产生了E(I)产生的产生的E(I)大小不等大小不等磁通量变化磁通量变化越快越快，感应电动势越大。，感应电动势越大。 磁通量的变化快慢磁通量的变化快慢t越大越大?从条件上看从条件上看从结果上看从结果上看相同相同不同不同问题问题3:在实验中，将条形磁铁从同一高度插入在实验中，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线圈中同一位置，快插入和

7、慢插入有什么相同和不同和不同? 磁通量的变化率磁通量的变化率1、当时间、当时间t相同时相同时,磁通量变化磁通量变化越大越大,感应电流就越大感应电流就越大,表明感应电动势越大。表明感应电动势越大。2、当磁通量变化、当磁通量变化相同时相同时,所用时间所用时间t越短越短,感应电流就越大感应电流就越大,表明感应电动势越大表明感应电动势越大感应电动势的大小跟磁通量变化感应电动势的大小跟磁通量变化和所用时间和所用时间t都有关都有关.现象现象结论结论 物理意义物理意义与电磁感应关系与电磁感应关系磁通量磁通量穿过回路的磁感穿过回路的磁感线的条数线的条数多少多少无直接关系无直接关系磁通量变化磁通量变化穿过回路的

8、磁通穿过回路的磁通量量变化变化了多少了多少产生产生感应电动感应电动势的势的条件条件磁通量变化率磁通量变化率/t/t穿过回路的穿过回路的磁通磁通量量变化的快慢变化的快慢 决定决定感应电动感应电动势的势的大小大小3、理解、理解:、/t的意义的意义问题问题2：磁通量大，磁通量变化一定大吗？：磁通量大，磁通量变化一定大吗？磁通量变化大，磁通量的变化率一定大吗？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。）（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、磁通量的变化不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同。磁通量为零

9、，磁通量的变化率不一定为零;磁磁通量的变化大，磁通量的变化率也不一定大。通量的变化大，磁通量的变化率也不一定大。 1 1、内容：、内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这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一电路的磁通量变化率/ / t t成正比成正比二、法拉第电磁感应定律：二、法拉第电磁感应定律：2 2、数学表达式、数学表达式Ektt（注意单位）（注意单位）问题：若闭合电路是问题：若闭合电路是n匝线圈，且穿过每匝匝线圈，且穿过每匝线圈的磁通量相同，线圈的磁通量相同，E？ 若有若有n n匝线圈，则相当于有匝线圈，则相当于有n n个电源串个电源串联，总电动势为：联，总电动势为：En

10、t注意：公式中注意：公式中应取绝对值，不涉及正负，感应应取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向另行判断。电流的方向另行判断。1、有一个、有一个50匝的线圈，如果穿过它的磁通量匝的线圈，如果穿过它的磁通量的变化率为的变化率为0.5Wb/s，求感应电动势。，求感应电动势。 2、一个、一个100匝的线圈，在匝的线圈，在0. 5s内穿过它的磁内穿过它的磁通量从通量从0.01Wb增加到增加到0.09Wb。求线圈中的感。求线圈中的感应电动势。应电动势。3、一个匝数为、一个匝数为100、面积为、面积为10cm2的线圈垂直的线圈垂直磁场放置，在磁场放置，在0. 5s内穿过它的磁场从内穿过它的磁场从1T增加增加到

11、到9T。求线圈中的感应电动势。求线圈中的感应电动势。25V16V1.6V/10-2Wbt/sA BD0120.14、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0.4VABD 1.磁感应强度B不变,垂直于磁场的回路面积S发生变化,SS2-S1,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,BB2-B1,此时：4、应用、应用:用公式用公式 求求E的二种的二种常见情况：常见情况：tnEtSBn

12、EtBSnE（感生电动势）（感生电动势）（动生电动势）（动生电动势）ab Gabv回路在时间回路在时间t内增大的面积为：内增大的面积为：S=Lvt产生的感应电动势为：产生的感应电动势为：穿过回路的磁通量的变化为：穿过回路的磁通量的变化为：=BStE =BLvtttBLv BLv （V是相对于磁场的速度）是相对于磁场的速度）三、导体切割磁感线时的三、导体切割磁感线时的感应电动势感应电动势1.如图所示闭合线框一部分导体如图所示闭合线框一部分导体ab长长l,处于匀强磁处于匀强磁场中，磁感应强度是场中，磁感应强度是B，ab以速度以速度v匀速切割磁感线，匀速切割磁感线，求产生的感应电动势求产生的感应电动

13、势tE v vB BV V1 1=Vsin=Vsin V V2 2=Vcos=Vcos sinBLvBLvE1（为为v v与与B B夹角）夹角） ttBLv 说明：说明：1 1、导线的长度、导线的长度L L应为有效长度（应为有效长度（v vL）2 2、导线运动方向和磁感线平行时，、导线运动方向和磁感线平行时，E=0E=03 3、速度、速度V V为平均值（瞬时值），为平均值（瞬时值），E E就为平均就为平均值（瞬时值）值（瞬时值）2.2.若导线运动方向与导线本身垂直，但跟磁感若导线运动方向与导线本身垂直，但跟磁感强度方向有夹角强度方向有夹角(导体斜切磁感线导体斜切磁感线)BLvE 匀强磁场匀强磁

14、场v 、B B、L L两两垂直两两垂直sinBLvE vBLL、夹角为与Bv三、导体切割磁感线时的三、导体切割磁感线时的感应电动势感应电动势公式公式En/t与与E=BLvsin的区别和联系：的区别和联系： 1.区别：一般来说区别：一般来说En/t，求出的是，求出的是t时间内的平均感应电动势，常在穿过一个面时间内的平均感应电动势，常在穿过一个面的磁通量发生变化时用。的磁通量发生变化时用。E=BLvsin求出的是求出的是瞬时感应电动势，常在一部分导体做切割磁感瞬时感应电动势，常在一部分导体做切割磁感线运动时用。线运动时用。 2.联系：公式联系：公式En/t中当中当t0时，时，求出的求出的E为瞬时感

15、应电动势；为瞬时感应电动势；E=BLvsin中当中当V代入平均速度时，则求出的代入平均速度时，则求出的E为平均感应电为平均感应电动势。动势。1.如图，匀强磁场的磁感应强度为如图，匀强磁场的磁感应强度为B，长，长为为L的金属棒的金属棒ab在垂直于在垂直于B的平面内运动，的平面内运动，速度速度v与与L成成角，求金属棒角，求金属棒ab产生的感应产生的感应电动势。电动势。abvE=BLVsin2.关于电磁感应，下述说法中正确的是关于电磁感应，下述说法中正确的是( )A、穿过线圈的磁通量越大、穿过线圈的磁通量越大,感应电动势越大感应电动势越大B、穿过线圈的磁通量为零、穿过线圈的磁通量为零,感应电动势一定

16、为感应电动势一定为零零C、穿过线圈的磁通量的变化越大、穿过线圈的磁通量的变化越大,感应电动感应电动势越大势越大D、穿过线圈的磁通量变化越快、穿过线圈的磁通量变化越快,感应电动势感应电动势越大越大D注意注意:感应电动势感应电动势E与与、 /t的关系的关系(1)公式中的时间趋近于公式中的时间趋近于0时，则时，则E为瞬时感应电动势为瞬时感应电动势(2)公式中公式中v若代表平均速度，则若代表平均速度，则E为平均感应电动势。为平均感应电动势。分析：分析：3.问题：问题：公式公式 tnEsin BLvE与公式与公式 的的区别和联系区别和联系？公式公式和公式和公式是统一的是统一的.4.如图如图,长为长为L的

17、铜杆的铜杆OA以以O为轴在垂直于匀强为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角速度磁场的平面内以角速度匀速转动匀速转动,磁场的磁感磁场的磁感应强度为应强度为B,求杆求杆OA两端的电势差两端的电势差.AOA221LBE5.如图如图,水平面上有两根相距水平面上有两根相距0.5m的足够长的平行的足够长的平行金属导轨金属导轨MN和和PQ,它们的电阻不计它们的电阻不计,在在M和和P之间之间接有接有R=3.0的定值电阻的定值电阻,导体棒长导体棒长ab=0.5m,其电阻其电阻为为r=1.0,与导轨接触良好与导轨接触良好.整个装置处于方向竖直整个装置处于方向竖直向下的匀强磁场中向下的匀强磁场中,B=0.4T.现使现使a

18、b以以v=10ms的的速度向右做匀速运动速度向右做匀速运动.(1)ab中的电流多大中的电流多大? ab两点间的电压多大两点间的电压多大?(2)维持维持ab做匀速运动的外力多大做匀速运动的外力多大?(3)ab向右运动向右运动1m的过程中的过程中, 外力做的功是多少外力做的功是多少?电路中产生的热量是多少电路中产生的热量是多少? RBrPMNaQbvWF=0.1JI=0.5AF=0.1NQ=0.1JU=1.5V四、反电动势四、反电动势V V 此电动势阻碍电路中原此电动势阻碍电路中原来的电流来的电流. 故称之为反电动势故称之为反电动势1.1.定义：定义：电动机转动时产生的感应电动势电动机转动时产生的感应电动势总要总要削弱削弱电源产生的电流电源产生的电流, ,这个电动势叫这个电动势叫反电动势反电动势. .NS电动机电动机安 培 力 方 向安 培 力 方 向 转 动 速 度 方 向转 动 速 度 方 向 电动机线圈的转动产生感应电动势是电动机线圈的转动产生感应电动势是反电动反电动势势。这个电动势是。这个电动势是削弱了削弱了电源电流电源电流,