4.4法拉第电磁感应定律(三课时).ppt

1、法拉第电磁感应定律,乙,1：要使闭合电路中有电流必须具备什么条件？,这个电路中必须有电源，因为电流是由电源的电动势引起的,2：如果电路不是闭合的，电路中没有电流，电源的电动势是否还存在呢？,电动势反映了电源提供电能本领的物理量，电路不闭合电源电动势依然存在 。,复习,3、电磁感应现象中，闭合电路中出现了感应电流，那么有电动势存在么？,比较甲、乙、丙三电路的异同,乙,相同点：三电路都是闭合的，有电流,不同点：甲中有电池（电源）,乙中有螺线管,（相当于电源）,思 考,有电源就有电动势,丙中导体棒ab在运动 （ab相当于电源）,甲,丙,V,1.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

2、势的那部分导体就相当于电源. 只要磁通量变化，就产生感应电动势。,感应电动势,2感应电动势与感应电流的关系,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,引：感应电动势的大小跟哪些因素有关？,a: 导线运动的速度越快,产生感应电流越大,b：磁铁插入的速度越快，感应电流就越大,结论:感应电动势的大小跟快慢有关,一、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:,注意：a. 、/t均与匝数n无关 b.公式中取绝对值，不涉及正负，感应电 流的方向另行判断。 c.物理量都取国际单位,2.公式:,n为线圈的匝数,表示磁通

3、量变化的快慢,弄清：1、磁通量大，电动势一定大吗？,2、磁通量变化大，电动势一定大吗？,3、理解:、/t的意义,a.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：,b.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:用公式 求E的二种常见情况：,在磁感应强度随时间变化的磁场中，垂直磁场放置一个面积为0.1m2的圆环。在0.2s内磁场的磁感应强度由0增大到0.3特，求圆环中的平均感应电动势。,解：已知t0.2s， =B1S=0 =B2S=0.03 0.03 E=n/t = 0.15,如图所示，用均匀导线做成的一个正方形线框的边长为0.2

4、m，线框的一半放在与其垂直纸面向里的匀强磁场中当磁场以每0.1 s增加1 T的规律变化时，线框中的感应电动势是多大？,解：依题意有，磁场的变化率为： 由法拉第电磁感应定律，有：,如图所示，一个50匝的线圈的两端跟R99的电阻相连接，置于竖直向下的匀强磁场中，线圈的横截面积是202，电阻为1，磁感应强度以100Ts的变化率均匀减少.在这一过程中通过电阻R的电流多大,方向？,解析：,B,电流方向如图,下列几种说法正确的是 () 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线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大 C线圈放在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大 D线圈

5、中磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势一定越大,D,穿过一个单匝线圈的磁通量始终保持每秒均匀地减少2 Wb，则 () A线圈中感应电动势每秒增加2 V B线圈中感应电动势每秒减小2 V C线圈中无感应电动势 D线圈中感应电动势大小不变,D,一个200匝、面积为20 cm2的线圈，放在磁场中，磁场的方向与线圈平面成30角，若磁感应强度在0.05 s内由0.1 T增加到0.5 T，在此过程中磁通量变化了多少？磁通量的平均变化率是多少？线圈中感应电动势的大小是多少伏？,4104 Wb8103 Wb/s1.6 V,小结,1感应电动势 (1)定义：在 现象中产生的电动势。 (2)感应电动势与感应电流的

6、关系： 产生感应电动势的部分相当于 ，闭合导体回路中有感应电动势就有感应电流，若导体回路不闭合，则没有 ，但仍有 。,电磁感应,电源,感应电流,感应电动势,磁通量的变化率,韦伯,伏特,二、导体作切割磁感线运动,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.,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,=BLvt,V是相对于磁场的速度,1、BV VL LB,平均值或瞬时值,L应为有效长度,-两两垂直,3、若导体斜切磁感线,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,2、BV，

7、E=0,平均值或瞬时值,L应为有效长度,为v与B夹角,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？,试写出如图所示的各种情况下，导线中所产生的感应电动势的表达式(导线长均为l，速度为v，磁感应强度为B，图丙中导体垂直纸面)。,答案：甲：E10乙：E2Blv丙：E30,如图所示，电阻不计的裸导体AB与宽为60cm的平行金属导轨良好接触，电阻R13， R26，整个装置处在垂直导轨向里的匀强磁场中，磁感应强度B0.5T。当AB向右以V5m/s的速度匀速滑动时，求流过电阻R1、 R2的电流大小。,如图所示，一个足够长的U形金属导轨固定在水平面内，两导轨间的宽度L0.50 m，一根均匀

8、金属棒ab横跨在导轨上且接触良好该轨道平面处在磁感应强度大小B0.5 T、方向竖直向上的匀强磁场中 (1)当金属棒以速度v5 m/s匀速向右运动时，求感应电动势的大小 (2)当金属棒以a4.0 m/s2的加速度做初速度为零的匀加速运动时，求：t10 s时的感应电动势大小和10 s内的平均感应电动势大小,解:(1) 匀速切割： E1BLv0.50.55 V1.25 V (2) 匀加速切割磁感线时， t10 s时的瞬时感应电动势为： E2BLv2BLat0.50.54.010 V10 V 10 s内的平均感应电动势为：,如图甲所示，在一磁感应强度B0.5 T的匀强磁场中，垂直于磁场方向水平放置着两

9、根相距h0.1 m的平行金属导轨MN与PQ，导轨的电阻均忽略不计在两根导轨的端点N、Q之间连接一阻值R0.3 的电阻，导轨上横放着一根长L0.2 m、每米长的电阻r2.0 的金属棒ab金属棒与导轨正交放置，交点为c、d当金属棒以v4.0 m/s的 速度向左做匀速运动时，试求： (1)电阻R中的电流大小和方向 (2)使金属棒做匀速运动的外力,甲,解析金属棒向左做匀速运动时，等效电路如图乙所示，在闭合回路中，金属棒的cd部分相当于电源，内阻rcdhr，电动势EcdBhv (1) R中的电流I 0.4 A，方向为NQ (2) 棒匀速运动： FF安BIh0.5 0.40.1 N0.02 N,乙,对比两

10、个公式,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,特例,V,此电动势阻碍电路中原来的电流. 故称之为反电动势,1、电动机线圈的转动会产生感应电动势。这个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线圈的转动？ 电动机转动时产生的感应电动势削弱了电源的电流，这个电动势称为反电动势。反电动势的作用是阻碍线圈的转动。这样，线圈要维持原来的转动就必须向电动机提供电能，电能转化为其它形式的能。,三、反电动势,2、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？ 电动机停止转动，

11、这时就没有了反电动势，线圈电阻一般都很小，线圈中电流会很大，电动机可能会烧毁。这时，应立即切断电源，进行检查。,N,S,电动机,安培力方向 转动速度方向,电动机线圈的转动产生感应电动势是反电动势。这个电动势是削弱了电源电流, 阻碍线圈的转动。 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。 正因为反电动势 的存在,所以对电动机,欧姆定律不成立。,如果电动机因机械阻力过大而停止转动，这时就没有了反电动势，线圈电阻一般都很小，线圈中电流会很大，电动机会烧毁。这时，应立即切断电源，进行检查。,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

12、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以角速度匀速转动。试求： （1）图中哪部分相当于电源,哪点电势高？ （2）感应电动势E为多少？ （3）流过电阻R的电流I为多少？,（1）OC，O点高,（2）,（3）,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匀速转动，磁场的磁感应强度为B，求杆OA两端的电势差,哪点电势高？,O点高,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,变速,CD,两块水平放置的板间距为d，用导线

13、与一n匝线圈连接，线圈置于方向竖直向上的匀强磁场中，如图所示，两板间有一质量为m、带电量为q的油滴恰好静止，则线圈中的磁通量的变化率是多少？,（mgd/nq）,如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有能够自由移动的金属棒PQ、MN，当PQ在外力的作用下运动时，MN在磁场力的作用下向右运动，则PQ所做的运动可能是 ( ) A向右加速运动 B向左加速运动 C向右减速运动 D向左减速运动,BC,如图所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于回路所在的平面，回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论正确的是(),ACD,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，它们的电阻可忽略不计，在M和 P之间接有阻值为R 3.0的定值电阻，导体棒ab长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上的匀强磁场中，B0.4T。现使ab以v10ms的速度向右做匀速运动。 （1）a b中的电流大? a b两点间的电压多大？ （2）维持a b做匀速运