《法拉第电磁感应定律》(上课用)

第四章电磁感应

4法拉第电磁感应定律

学习目标1．知道什么叫感应电动势.2．知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量，并能区别Φ、ΔΦ和.3．理解法拉第电磁感应定律内容、公式.4．知道E=Blvsinθ推导过程.5．会用法拉第电磁感应定律解决问题.复习旧知奠定基础请同学们仔细阅读以下问题，思考后如有疑问可查阅课本或小组讨论，弄清后请起立回答。

1.什么叫电磁感应现象？

2.产生感应电流的条件是什么？

利用磁场产生电流的现象（1）闭合回路（2）磁通量变化3、在发生电磁感应的情况下，用什么方法可以判定感应电流的方向？

由楞次定律或右手定则判断感应电流的方向（请阅读课本P15第一段，请独立回答。）1.什么是感应电动势？阅读教材整体感知在电磁感应现象中产生的电动势

产生感应电动势的那部分导体就相当于电源2.电磁感应现象中，哪部份导体相当于电源？比较甲、乙两电路的异同乙甲相同点：两电路都是闭合的，有电流不同点：甲中电池作为电源乙中螺线管作为电源有电源就有电动势探究感应电动势大小的影响因素一、感应电动势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。产生感应电动势的那部分导体就相当于电源。2．感应电动势与感应电流的关系：①有感应电流一定存在感应电动势；IV②有感应电动势不一定存在感应电流。（要看电路是否闭合）感应电动势的大小跟磁通量变化的快慢有关。导线运动的速度越快,产生感应电流越大；磁铁插入的速度越快，感应电流就越大。结论:一、感应电动势二、法拉第电磁感应定律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的变化率成正比。注意：公式中Δφ取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向另行判断。物理量都取国际单位。

2.公式:n为线圈的匝数表示磁通量变化的快慢①B不变,

S发生变化,ΔS＝S2-S1：②S不变,

B发生变化,ΔB＝B2-B1：3.应用:用公式求E的几种常见情况：③如果B、S都变化呢？二、法拉第电磁感应定律Φ、ΔΦ、ΔΦ/Δt的比较物理意义与电磁感应关系磁通量Ф穿过回路的磁感线的条数多少没有直接关系磁通量变化ΔФ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ΔΦ/Δt穿过回路的磁通量变化的快慢决定感应电动势的大小

Φ、△Φ、ΔΦ/Δt三者的物理意义穿过回路磁感线的条数回路中磁通量变化的多少磁通量变化的快慢Φ：△Φ：ΔΦ/Δt：某一时刻一段时间问题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?Φ、△Φ和ΔΦ/Δt三者无直接关系请仔细阅读下面问题，思考后如有疑问可小组讨论，弄清后请起立回答。不一定不一定1.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,感应电动势越大B、穿过线圈的磁通量为零,感应电动势一定为零C、穿过线圈的磁通量的变化越大,感应电动势越大D、穿过线圈的磁通量变化越快,感应电动势越大迁移规律活学活用D1、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0.01Wb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。25V16V1.6V1三、导体切割磁感线运动时的电动势导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度是B，长为L的导体棒ab以速度v匀速切割磁感线，求:产生的感应电动势。ab×

×

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×××

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×

×GabvΔS=LvΔt产生的感应电动势为：ΔΦ=BΔS=BLvΔtV是相对于磁场的速度1、V

⊥B

，V⊥L

，

L⊥B

——两两垂直平均值或瞬时值L应为有效长度分析：θvB

找有效速度（θ为v与B夹角）2、V∥B，V⊥L

，L⊥BvB3、V

与B成角，V⊥L

，L⊥B

E=0v∥三、导体切割磁感线运动时的电动势LvB找有效长度。4、V

⊥B

，L⊥B，导体棒不是直线三、导体切割磁感线运动时的电动势

求下面图示情况下，a、b、c三段导体两端的感应电动势各为多大？E=BLv三、导体切割磁感线运动时的电动势如图，匀强磁场的磁感应强度为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θ角，求金属棒ab产生的感应电动势。abθvE=BLvsinθ2

如下图所示，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ω匀速转动，磁场的磁感应强度为B，求杆OA两端的电势差。ωAOA'5、导体棒转动三、导体切割磁感线运动时的电动势1831年10月28日,法拉第在一次会议上展示的圆盘发电机。如图,有一匀强磁场B=1.0×10-3T，在垂直磁场的平面内,有一金属棒AO,绕平行于磁场的O轴顺时针转动,已知棒长L=0.20m，角速度ω=20rad/s，求：棒产生的感应电动势有多大？3解法2：取棒中点的速度代表棒的平均速度如图,有一匀强磁场B=1.0×10-3T，在垂直磁场的平面内,有一金属棒AO,绕平行于磁场的O轴顺时针转动,已知棒长L=0.20m，角速度ω=20rad/s，求：棒产生的感应电动势有多大？3四、两个公式的对比求平均感应电动势△t近于0时，E为瞬时感应电动势求平均感应电动势,v是平均速度求瞬时感应电动势，v是瞬时速度五、反电动势V此电动势阻碍电路中原来的电流.

故称之为反电动势。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五、反电动势1.能量转化：线圈要维持原来的转动就必须向电动机提供电能，电能转化为机械能。2.说明：①正因为反电动势的存在,所以电动机中欧姆定律不成立。②电动机停止转动时就没有了反电动势，电动机可能会因电流过大烧毁

五、反电动势公式区别联系深化理解加深印象研究对象：一个回路一般用于计算平均电动势（Δt→0即为瞬时值）研究对象：部分导体一般用于计算瞬时电动势（v为平均速度即平均值）二者本质上是统一的；后者是前者的一种特殊情况。1.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。当有n

匝线圈时当单匝线圈时2.理解Φ、ΔΦ、ΔΦ/Δt

的意义3.感应电动势的大小:1、穿过一个电阻为1Ω的单匝闭合线圈的磁通量始终是每秒均匀减少2Wb，则（）A、线圈中的感应电动势一定是每秒减少2vB、线圈中的感应电动势一定是2vC、线圈中的感应电流一定是每秒减少2AD、线圈中的感应电流一定是2A不变！不变！2、单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示（正弦图象一部分），则（）A.线圈中0时刻感应电动势为0B.线圈中0时刻感应电动势最大C.线圈中D时刻感应电动势为0D.线圈中A时刻感应电动势大于B时刻感应电动势斜率表示Φ的变化率3、有一面积为S＝100cm2的金属环，电阻为R＝0.1Ω，环中磁场变化规律如图所示，磁场方向垂直环面向里，则在t1－t2时间内通过金属环某一截面的电荷量为多少？ωABCRO4.如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有半径为r的光滑半圆形导体框架。OC为一端绕O点在框架上滑动的导体棒，OA之间连一个阻值为R的电阻（其余电阻都不计），若使OC以角速度ω匀速转动。试求：（1）图中哪部分相当于电源？（2）感应电动势E为多少？（3）流过电阻R的电流I为多少？导体棒OCBD1.穿过一个电阻为1Ω的单匝闭合线圈的磁通量始终是每秒均匀减少2Wb，则（）A.线圈中的感应电动势一定是每秒减少2VB.线圈中的感应电动势一定是2VC.线圈中的感应电流一定是每秒减少2AD.线圈中的感应电流一定是2ABD2.如图所示，金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时，线圈c中将有感应电流产生()

A.向右做匀速运动B.向左做匀速运动C.向右做减速运动D.向右做加速运动3.如图，将一条形磁铁插入某一闭合线圈，第一次用0.05s，第二次用0.1s。试求：(1)两次线圈中的平均感应电动势之；(2)两次线圈中电流之比；(3)两次通过线圈电荷量之比；(4)两次在R中产生热量之比。(1)2:1(2)2:1(3)1:1(4)2:1

4.有一面积S

＝100cm2的金属环，电阻R

＝0.1Ω，环中磁场变化规律如图所示，磁场方向垂直环面向里，则在t1－t2时间内通过金属环某一截面的电荷量为多少？3.如图，一个水平放置的导体框架，宽度L=1.50m，接有电阻R=0.20Ω，设匀强磁场和框架平面垂直,磁感应强度B=0.40T，方向如图。今有一导体棒ab跨放在框架上，并能无摩擦地沿框滑动，框架及导体ab电阻均不计，当ab以v=4.0m/s的速度向右匀速滑