4.3法拉第电磁感应定律

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,4.3,法拉第电磁感应定律,1,、在电磁感应现象中产生的电动势叫,感应电动势,。,产生感应电动势的那部分导体就相当于,电源,。,一、感应电动势,2,、磁通量的变化率,表示磁通量的变化快慢,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变化率,/ t,成正比,二、法拉第电磁感应定律,：,2,、数学表达式,（注意单位）,若有,n,匝线圈，则相当于有,n,个电源串联，总电动势为：,注意：公式中,应取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向另行判断。,问题：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？,（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、磁通量的变化不同。磁通量为零，磁通量的变化率不一定为零,;,磁通量的变化大，磁通量的变化率也不一定大。,1,、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,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。,25V,16V,1.6V,4,、 如下图所示，半径为,r,的金属环绕通过某直径的轴,OO,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,30,角的过程中，环中产生的电动势的平均值是多大？,o,O,B,/10,-2,Wb,t/s,A,B,D,0,1,2,0.1,5,、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,三、导体作切割磁感线运动,如图所示闭合线圈一部分导体,ab,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,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,=,BLvt,（,V,是相对于磁场的速度）,v,B,V,1,=,Vsin,V,2,=,Vcos,若导体斜切磁感线,（,为,v,与,B,夹角）,（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）,说明：,1,、导线的长度,L,应为有效长度,2,、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）,例,1,：如图，匀强磁场的磁感应电动势为,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,练习：半径为,R,的半圆形导线在匀强磁场,B,中，以速度,V,向右匀速运动时，,E=,？,R,E = 2 B R V,问题：,公式,与公式,的区别和联系？,1,、一般来说，,求出的是平均感应电动势，,E,和某段时间或者某个过程对应，而,求出的是瞬时感应电动势，,E,和某个时刻或者某个位置对应。,2,、,求出的是整个回路的感应电动势，而不是回路中某部分导体的电动势。回路中感应电动势为零时，但是回路中某段导体的感应电动势不一定为零。如右图。,v,a,b,c,d,L,L,区别：,1,、公式,中的时间趋近于,0,时，,E,就为瞬时感应电动势,2,、公式,中,v,若代表平均速度，则求出的,E,就为平均感应电动势,。,联系：,例,2,、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。,A,O,A,例题,3,、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。试求,:(1),线圈中产生感应电动势的最大值,;,(2),线圈转过,1/4,周的过程中的,平均感应电动势。,(3),设线圈的总电阻为,R,，线圈,转过,1/4,周的过程中通过某一截面的电量。,c,B,d,O,O,a,b,(1),（,2,）,（,3,）,例,4,：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，,B,0.4T,。现使,ab,以,v,10m,s,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,做匀速运动的外力多大？,（,3,）,a b,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,v,（,1,）,0.5A 1.5V,（,2,）,0.1N,（,3,）,0.1J,0.1J,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。,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，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。,四、反电动势,