法拉第电磁感应定律要点课件

高中物理选修高中物理选修3-23-2第一章第一章 电磁感应电磁感应法拉第（法拉第（1791179118671867）英国）英国 1.4法拉第（17911867）英国 高中物理选修高中物理选修3-23-2第一章第一章 电磁感应电磁感应高中物理选修高中物理选修3-23-2第一章第一章 电磁感应电磁感应思考：思考：1、电路要闭合、电路要闭合 2、有电源（提供电、有电源（提供电动势）动势）1 1、要使简单电路中有电流必须具备什、要使简单电路中有电流必须具备什么条件？么条件？2 2、在电磁感应现象中，有感应电流的、在电磁感应现象中，有感应电流的条件？条件？1、电路要闭合、电路要闭合 2、磁通量发生变化、磁通量发生变化（产生感应（产生感应电动势）电动势）高中物理选修3-2第一章 电磁感应思考：1、电路要闭合 高中物理选修高中物理选修3-23-2第一章第一章 电磁感应电磁感应一、在电磁感应现象中产生的电动势一、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叫感应电动势；产生感应电动势的那部分导体，相当于电源。部分导体，相当于电源。一、在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势；产生感应电动势高中物理选修高中物理选修3-23-2第一章第一章 电磁感应电磁感应问：如果电路不是闭合的，电路中没有问：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？电流，电源的电动势是否还存在呢？再问：感应电动势和感应电流之间存在再问：感应电动势和感应电流之间存在什么关系？什么关系？感应电动势是形成感应电流的必要条件，感应电动势是形成感应电流的必要条件，有感应电动势不一定存在感应电流（要有感应电动势不一定存在感应电流（要看电路是否闭合），有感应电流一定存看电路是否闭合），有感应电流一定存在感应电动势在感应电动势问：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高中物理选修高中物理选修3-23-2第一章第一章 电磁感应电磁感应 感应电动势的大小跟哪些因感应电动势的大小跟哪些因素有关？素有关？实验与探究实验与探究 感应电动势的大小跟哪些因素有关？实验与探究高中物理选修高中物理选修3-23-2第一章第一章 电磁感应电磁感应提出问题提出问题与磁通量的变化与磁通量的变化是否有关呢？是否有关呢？猜想与假设猜想与假设与磁通量的变化量与磁通量的变化量有关。有关。也与完成磁通量变化所用的时间也与完成磁通量变化所用的时间t有关有关。也就是与磁通量变化的快慢有关（而也就是与磁通量变化的快慢有关（而磁通量变化的快慢可以用磁通量的变磁通量变化的快慢可以用磁通量的变化率表示化率表示/t）提出问题与磁通量的变化是否有关呢？猜想与假设与磁通量的变化量高中物理选修高中物理选修3-23-2第一章第一章 电磁感应电磁感应实验设计：实验设计：实验设计：高中物理选修高中物理选修3-23-2第一章第一章 电磁感应电磁感应1、我的结论是：、我的结论是：当时间当时间t相同时，磁相同时，磁通量变化量通量变化量越大，感应电流就越大，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、我的结论是：、我的结论是：当磁通量变化量当磁通量变化量相同时，所用时间相同时，所用时间t越短，感应电流越短，感应电流就越大，表明感应电动势越大。就越大，表明感应电动势越大。1、我的结论是：当时间t相同时，磁通量变化量越大，感应高中物理选修高中物理选修3-23-2第一章第一章 电磁感应电磁感应二、法拉第电磁感应定律二、法拉第电磁感应定律：1.内容：内容：电路中感应电动势的大电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。化率成正比。这就是这就是法拉第电磁感法拉第电磁感应定律应定律。2.表达式表达式式中物理量都取国际单位式中物理量都取国际单位二、法拉第电磁感应定律：1.内容：电路中感应电高中物理选修高中物理选修3-23-2第一章第一章 电磁感应电磁感应 若闭合电路是一个若闭合电路是一个n n匝线圈，匝线圈，则则相当于相当于n n个相同的电源串联，个相同的电源串联，且穿过且穿过每匝线圈的磁通量变化率都相同，每匝线圈的磁通量变化率都相同，所以所以整个线圈的感应电动势为整个线圈的感应电动势为实际工作中实际工作中,为了获得较大的感应电动为了获得较大的感应电动势势,常常采用几百匝甚至几千匝的线圈常常采用几百匝甚至几千匝的线圈 若闭合电路是一个n匝线圈，则相当于n个相同的电高中物理选修高中物理选修3-23-2第一章第一章 电磁感应电磁感应从能量的角度看电能的产生问题：从能量的角度看电能的产生问题：风力、水力发电：风力、水力发电：火力发电：火力发电：电池：电池：机械能电能内能电能化学能电能从能量的角度看电能的产生问题：风力、水力发电：机械能电高中物理选修高中物理选修3-23-2第一章第一章 电磁感应电磁感应小结：小结：一、法拉第电磁感应定律一、法拉第电磁感应定律 二、电磁感应现象中能量是守恒的二、电磁感应现象中能量是守恒的小结：一、法拉第电磁感应定律 二、电磁感应现象中能量是守恒高中物理选修高中物理选修3-23-2第一章第一章 电磁感应电磁感应P15 例例作业作业P P17 17 第第8 8题题P15 例作业高中物理选修高中物理选修3-23-2第一章第一章 电磁感应电磁感应一、感应电动势一、感应电动势（E E）1.1.定义定义:在电磁感应现象中产生的电动势。在电磁感应现象中产生的电动势。2 2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。电路中电路中感应电动势感应电动势的大小，跟穿过这一的大小，跟穿过这一电路的电路的磁通量的变化率磁通量的变化率成成正正比。比。二、法拉第电磁感应定律二、法拉第电磁感应定律 1.1.内容内容:(K(K是一个常数是一个常数)(n(n为线圈的匝数为线圈的匝数)法拉第电磁感应定律（第法拉第电磁感应定律（第2课时）课时）一、感应电动势（E）1.定义:在电磁感应现象中产生的电动势高中物理选修高中物理选修3-23-2第一章第一章 电磁感应电磁感应 如图所示闭合线圈一部分导体如图所示闭合线圈一部分导体abab处于匀强磁场处于匀强磁场中，磁感应强度是中，磁感应强度是B B，abab以速度以速度v v匀速切割磁感线，匀速切割磁感线，求产生的感应电动势。求产生的感应电动势。回路在时间回路在时间t t内增大的面积内增大的面积为：为：S=LvtS=Lvt解：解：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穿过回路的磁通量的变化为：为：=BS=BSv vB BV V2 2V V1 1=Vsin=Vsin=Vcos=Vcos 若导体斜切磁感线若导体斜切磁感线（为为v v与与B B夹角）夹角）=BLvt=BLvt 如图所示闭合线圈一部分导体ab处于匀强磁场中，磁感应高中物理选修高中物理选修3-23-2第一章第一章 电磁感应电磁感应感应电动势LvB 公式公式BLv中的中的L指的是切割磁感线指的是切割磁感线的有效长度。在上图中的有效长度。在上图中E=BLv，L是是圆弧切割磁感线的有效长度。圆弧切割磁感线的有效长度。感应电动势LvB 公式BLv中的L指的是切割磁高中物理选修高中物理选修3-23-2第一章第一章 电磁感应电磁感应思考题思考题 求下面图示情况下，求下面图示情况下，a a、b b、c c三段三段导体两端的感应电动势各为多大？导体两端的感应电动势各为多大？思考题 求下面图示情况下，a、b、c三段导体两端的感应高中物理选修高中物理选修3-23-2第一章第一章 电磁感应电磁感应公式公式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，求出的是出的是t时间内的平均感应电动势，时间内的平均感应电动势，E与某段时间或某个过程相对应，常在穿与某段时间或某个过程相对应，常在穿过一个面的磁通量发生变化时用。过一个面的磁通量发生变化时用。E=BLvsin求出的是瞬时感应电动势，求出的是瞬时感应电动势，E与某个时刻或某个位置相对应，常在与某个时刻或某个位置相对应，常在一部分导体做切割磁感线运动时用。一部分导体做切割磁感线运动时用。公式En/t与E=BLvsin的区别和联系：高中物理选修高中物理选修3-23-2第一章第一章 电磁感应电磁感应 2.联系：公式联系：公式En/t和公式和公式E=BLvsin是统一的。公式是统一的。公式En/t中当中当t0时，求出的时，求出的E为瞬为瞬时感应电动势；公式时感应电动势；公式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为平为平均感应电动势。均感应电动势。公式公式En/t与与E=BLvsin的区别和联系：的区别和联系：2.联系：公式En/t和公式E=BLv高中物理选修高中物理选修3-23-2第一章第一章 电磁感应电磁感应如图（如图（a），圆形线圈），圆形线圈P静止在水平桌面上，静止在水平桌面上，其正上方悬挂一相同的线圈其正上方悬挂一相同的线圈Q，P和和Q共轴。共轴。Q中通有变化电流，电流随时间变化的规中通有变化电流，电流随时间变化的规律如图（律如图（b）所示。）所示。P所受的重力为所受的重力为G，桌，桌面对面对P的支持力为的支持力为N，则（，则（）如图（a），圆形线圈P静止在水平桌面上，其正上方悬挂一相同的高中物理选修高中物理选修3-23-2第一章第一章 电磁感应电磁感应在一横截面积为的在一横截面积为的100匝圆形闭合线圈，匝圆形闭合线圈，电阻为电阻为0.2。线圈处在匀强磁场中，磁场。线圈处在匀强磁场中，磁场方向垂直线圈截面，其磁感应强度方向垂直线圈截面，其磁感应强度B随时间随时间t的变化规律如图所示，求线圈中感应电流的的变化规律如图所示，求线圈中感应电流的大小。大小。在一横截面积为的100匝圆形闭合线圈，高中物理选修高中物理选修3-23-2第一章第一章 电磁感应电磁感应 如图所示，长如图所示，长L1宽宽L2的矩形线圈电阻为的矩形线圈电阻为R，处，处于磁感应强度为于磁感应强度为B的匀强磁场边缘，线圈与磁感的匀强磁场边缘，线圈与磁感线垂直。求：将线圈以向右的速度线垂直。求：将线圈以向右的速度v匀速拉出磁匀速拉出磁场的过程中，场的过程中，拉力的大小拉力的大小F；拉力的功率拉力的功率P；拉力做的功拉力做的功W；线圈中产生的电热线圈中产生的电热Q；通过线圈某一截面的电荷量通过线圈某一截面的电荷量q。如图所示，长L1宽L2的矩形线圈电阻为R，处于磁感应强度为高中物理选修高中物理选修3-23-2第一章第一章 电磁感应电磁感应与与v无关无关与v无关高中物理选修高中物理选修3-23-2第一章第一章 电磁感应电磁感应 如图所示，竖直放置的如图所示，竖直放置的U形导轨宽为形导轨宽为L，上端串有电阻上端串有电阻R（其余导体部分的电阻都（其余导体部分的电阻都忽略不计）。磁感应强度为忽略不计）。磁感应强度为B的匀强磁场的匀强磁场方向垂直于纸面向外。金属棒方向垂直于纸面向外。金属棒ab的质量为的质量为m，与导轨接触良好，不计摩擦。从静止，与导轨接触良好，不计摩擦。从静止释放后释放后ab保持水平而下滑。试求保持水平而下滑。试求ab下滑的下滑的最大速度最大速度vm。如图所示，竖直放置的U形导轨宽为L，上端串有电阻R（其余导高中物理选修高中物理选修3-23-2第一章第一章 电磁感应电磁感应1.1.既然线圈在磁场中转动既然线圈在磁场中转动,线圈中就会产生感应电动势线圈中就会产生感应电动势.感应电动势加强了电源产生的电流感应电动势加强了电源产生的电流,还是削弱了它还是削弱了它?是有是有助于线圈的转动助于线圈的转动,还是阻碍了线圈的转动还是阻碍了线圈的转动?电动机转动时电动机转动时,线圈中线圈中产生的感应电动势产生的感应电动势总要削弱电源电动势总要削弱电源电动势的作用的作用,阻碍线圈的转阻碍线圈的转动动.-反电动势反电动势2.2.电动机由于机械故电动机由于机械故障停转障停转,要立即切断要立即切断电源电源.1.既然线圈在磁场中转动,线圈中就会产生感应电动势.感应电动高中物理选修高中物理选修3-23-2第一章第一章 电磁感应电磁感应作业：作业：如图所示，导线框如图所示，导线框abcdabcd固定在固定在竖直平面内，竖直平面内，bcbc段的电阻为段的电阻为R R，其它电，其它电阻均可忽略，阻均可忽略，efef是一电阻可忽略的水是一电阻可忽略的水平放置的导体杆，杆长为平放置的导体杆，杆长为L L，质量为，质量为m m，杆的两端分别与，杆的两端分别与abab和和cdcd保持良好接保持良好接触，又能沿它们无摩擦地滑动整个触，又能沿它们无摩擦地滑动整个装置放在磁感强度为装置放在磁感强度为B B的匀强的匀强磁场中，磁场方向与框面垂磁场中，磁场方向与框面垂直，现用一恒力直，现用一恒力F竖直向上拉竖直向上拉ef，当，当ef匀匀速速上升时，其速度上升时，其速度的大小为多少？的大小为多少？作业：如图所示，导线框abcd固定在竖直平面内，bc段的电阻