电磁感应现象上课用课件

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,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,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,单击此处编辑母版标题样式,*,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,*,*,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,*,*,电磁感应现象上课用,电磁感应现象上课用电磁感应现象上课用,电磁感应现象上课用电磁感应现象上课用电磁感应现象上课用,1,法拉第是英国物理学家。,1820,年奥斯特发现电流的磁效应之后，法拉第于,1821,年提出“由磁产生电”的大胆设想，并开始了十年艰苦的探索。在这十年中，他失败了，再探索，再失败，再探索 终于于,1831,年,8,月,29,日发现了电磁感应现象，开辟了人类的,电气化时代。,-,勇于探索，不畏艰难。,法拉第,电磁感应现象,划时代的发现,法拉第是英国物理学家。1820年奥斯特发现电流的磁效应之,2,19,世纪对电磁感应的探索，是一场国际性的研究活动。,1821,年，法国科学家,安培,已经开始探求磁生电的途径。安培做实验时总是保持线圈中的电流不变，没有观察到电磁感应现象。,1825,年，瑞士年轻的科学家,科拉顿,（,J.D.Colladon,，,18021892,）也用实验探索如何产生感应电流。克拉顿用条形磁铁在线圈中插入和拔出进行实验时，为了排除磁铁对“电流表”的影响，把“电流表”和线圈分别放在两个房间里。实验时，他在两个房间之间跑来跑去，没有观察到电磁感应现象。,19世纪对电磁感应的探索，是一场国际性的研究活动。18,3,遗憾的科拉顿,?,遗憾的科拉顿?,4,图6-1、导体在磁场中向前或向后运动,如图6-1所示，如果导体AB在磁场中向前或向后运动，电流表的指针就发生偏转，表明电路中有了电流，导体AB静止或上下运动时，电流表指针不偏转，电路中没有电流。,这表明导体AB向前或向后运动时要切割磁感线，导体AB静止或上下运动时不切割磁感线。可见，闭合电路中的一部分导体做切割磁感线的运动时，电路中就有电流产生。,在这个实验中，导体AB运动，如果导体不运动，让磁场运动，会不会在电路中产生电流？,图6-1、导体在磁场中向前或向后运动,5,把磁铁插入线圈，或把磁铁从线圈中抽出时，电流表指针发生偏转，这说明闭合电路中产生了电流。如果磁铁插入线圈后静止不动，电流表指针不会偏转，闭合电路中没有电流。,这个实验表明：磁铁相对于线圈运动时，线圈的导体切割磁感线。,如果导体和磁场不发生相对运动，而让穿过闭合电路的磁场发生变化，会不会在电路中产生电流呢？,把磁铁插入线圈，或把磁铁从线圈中抽出时，电流表指,6,1、把线圈B套在线圈A的外面，合上开关给线圈A通电时，,电表流的指针发生偏转，说明线圈B中有电流。,当线圈A中的电流达到稳定时，线圈B中的电流消失。,2、打开开关使线圈A断电时，,线圈B中又有电流产生。,3、如果用变阻器来改变电路中的电阻，使线圈A中的电流发生变化，,线圈B中也有电流产生。,这说明：线圈B处在线圈A的磁场中，当A通电或断电，或者使A中的电流发生变化时，A的磁场随着发生变化，穿过线圈B的磁通也随着发生变化。,这个实验表明：在导体和磁场不发生相对运动的情况下，只要穿过闭合电路的磁通发生变化，闭合电路中就有电流产生。,1、把线圈B套在线圈A的外面，合上开关给线圈A通电时，电表流,7,电磁感应现象,穿过闭合导体回路的,磁通量发生变化,感应电流,思考：怎么判断感应电流的方向。,电磁感应现象穿过闭合导体回路的磁通量发生变化感应电流,8,在上一节实验中，当穿过闭合电路的磁通发生变化时，可以观察到电路中电流表的指针有时偏向这边，有时偏向那边。这表明在不同的情况下，感应电流的方向是不同的。那么，怎么确定感应电流的方向？,在上一节实验中，当穿过闭合电路的磁通发生变化时,9,一、右手定则,感应电流的方向由右手定则来判定：,当闭合电路中的一部分导线做切割磁感线运动时，感应电流的方向，可用右手定则来判定。伸开右手，使大拇指与其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，让磁感线垂直进去手心，大拇指指向导体运动方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向。,一、右手定则,10,当磁铁插入线圈时，原磁通在增加，线圈所产生的感应电流的磁场方向总是与原磁场方向相反，即感应电流的磁场总是阻碍原磁通的增加；,当磁铁拔出线圈时，原磁通在减少，线圈所产生的感应电流的磁场方向总是与原磁场方向相同，即感应电流的磁场总是阻碍原磁通的减少。,因此，得出结论：,当将磁铁插入或拔出线圈时，线圈中感应电流所产生的磁场方向，总是阻碍原磁通的变化。这就是,楞次定律,的内容,(,实验总结,。,根据楞次定律判断出感应电流磁场方向，然后根据安培定则，即可判断出线圈中的感应电流方向。,楞次定律介绍,二、,1,、楞次定律,当磁铁插入线圈时，原磁通在增加，线圈所产生的感应电流的磁,11,2,判断步骤,由于线圈中所产生的感应电流磁场总是阻碍原磁通的变化，即阻碍磁铁与线圈的相对运动，因此，要想保持它们的相对运动，必须有外力来克服阻力做功，并通过做功将其他形式的能转化为电能，即线圈中的电流不是凭空产生的。,感应电流方向,3,楞次定律符合能量守恒定律,2判断步骤 由于线圈中所产生的感应电流磁场总是阻碍,12,右手定则和楞次定律都可用来判断感应电流的方向，两种方法本质是相同的，所得的结果也是一致的。,右手定则适用于判断导体切割磁感线的情况，而楞次定律是判断感应电流方向的普遍规律。,右手定则和楞次定律都可用来判断感应电流的方向，两种方法本,13,分析：,用右手定则、楞次定律判定AB中感应电流的的方向。,应用右手定则电流由B A,导体向右运动，穿过导体的磁通增多，感应磁通阻碍磁通的增加，所以感应磁通方向和原磁通相反，方向向上，应用安培定则知，感应电流方向B A,分析：用右手定则、楞次定律判定AB中感应电流的的方向,14,当穿过闭合回路所围面积的磁通量发生变化时，回路中会产生感应电动势，且感应电动势正比于磁通量对时间变化率的,负值,.,第三节、电磁感应定律,感应电流,感应电动势,当穿过闭合回路所围面积的磁通量发生变化时，回,15,注意,：对电源来说，电流流出的一端为电源的正极。,在电源内部，电流从电源负极流向正极，电动势的方向也是由负极指向正极，因此,感应电动势的方向,与感应电流的方向一致，仍可用右手定则和楞次定律来判断。,1,感应电动势,电磁感应现象中，闭合回路中产生了感应电流，说明回路中有电动势存在。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，如在磁场中切割磁感线的导体和磁通发生变化的线圈等。,2,感应电动势的方向,注意：对电源来说，电流流出的一端为电源的正极。在电,16,感应电动势是电源本身的特性，即只要穿过电路的磁通发生变化，电路中就有感应电动势产生，与电路是否闭合无关。,若电路是闭合的，则电路中有感应电流，若外电路是断开的，则电路中就没有感应电流，只有感应电动势。,3,感应电动势与电路是否闭合无关,感应电动势是电源本身的特性，即只要穿过电路的磁通发生变化,17,1,感应电动势的大小,（,1）若导线运动方向与导线本身垂直，与磁感线方向也垂直，则,E,=,BLv,（2）若导线运动方向与导线本身垂直，与磁感线方向成,角，则,E,=,BLv,sin,2推导过程：,（1）设：ab长为,l,，以速度,v,沿垂直磁感线方向匀速向右运动，,t,s内移动距离aa,F=,B I l,；,F,out,=,F,外力反抗磁场力做的功,W,1,=F,out,l,aa,=,Fl,aa,=B I l v t,感应电流做的功：,W,2,=,E I t,因为：,W,1,=,W,2,BI l v t=,E I t,所以：,E,=,B l v,I,=,ER,（,R,是闭合电路电阻）,1感应电动势的大小,18,v,1,不切割磁感线，不产生感应电动势，只有,v,2,产生感应电动势所以,E,=,B l v,2,=,B l v,sin,3单位,：B,特斯拉（T）；,E,伏特（V）；,l,米（m）；,v,米/秒（ms）。,v1不切割磁感线，不产生感应电动势，只有v2产生感应电动,19,对于,N,匝线圈，有,式中,N,表示磁通与线圈匝数的乘积，称为磁链用,表示。即,于是,=,N,大量的实验表明：,单匝线圈中产生的感应电动势的大小，与穿过线圈的磁通变化率,/,t,成正比，即,对于N 匝线圈，有 式中N 表示磁通与,20,1,利用公式 计算感应电动势时，若,v,为平均速度，则计算结果为平均感应电动势；若,v,为瞬时速度，则计算结果为瞬时感应电动势。,2,利用公式 计算出的结果为,t,时间内感应电动势的平均值。,1利用公式 计算感应电动,21,【,例,6-1】,在图,6-1,中，设匀强磁场的磁感应强度,B,为,0.1 T,，切割磁感线的导线长度,l,为,40 cm,，向右运动的速度,v,为,5 m/s,，整个线框的电阻,R,为,0.5,，求：,(,1,),感应电动势的大小；,(,2,),感应电流的大小和方向；,(,3,),使导线向右匀速运动所需的外力,;,(,4,),外力做功的功率；,(,5,),感应电流的功率。,【例6-1】在图 6-1中，设匀强磁场的磁感应强度 B,22,解,:,(,1,),线圈中的感应电动势为,(,2,),线圈中的感应电流为,由右手定则可判断出感应电流方向为,abcd,。,(,3,),由于,ab,中产生了感应电流，电流在磁场中将受到安培力的作用。用左手定则可判断出,ab,所受安培力方向向左，与速度方向相反，因此，若要保证,ab,以速度,v,匀速向右运动，必须施加一个与安培力大小相等，方向相反的外力。所以，外力大小为,外力方向向右。,解:(1)线圈中的感应电动势为(2)线圈中的感应电,23,(4),外力做功的功率为,(5),感应电流的功率为,可以看到，,P,=,P,，这正是能量守恒定律所要求的。,(4)外力做功的功率为(5)感应电流的功率为 可以看到,24,【,例,6-2】,在一个,B,=0.01 T,的匀强磁场里，放一个面积为,0.001 m,2,的线圈，线圈匝数为,500,匝。在,0.1 s,内，把线圈平面从与磁感线平行的位置转过,90,，变成与磁感线垂直，求这个过程中感应电动势的平均值。,解：在,0.1 s,时间内，穿过线圈平面的磁通变化量为,感应电动势为,【例6-2】在一个 B=0.01 T 的匀强磁场里，,25,说明：,(,1,),线圈的电感是由线圈本身的特性所决定的，它与线圈的尺寸、匝数和媒介质的磁导率有关，而与线圈中有无电流及电流的大小无关。,(,2,),其他近似环形的线圈，在铁心没有饱和的条件下，也可用上式近似计算线圈的电感，此时,l,是铁心的平均长度；若线圈不闭合，不能用上式计算。,(,3,),由于磁导率,不是常数，随电流而变，因此有铁心的线圈其电感也不是一个定值，这种电感称为非线性电感。,说明：(1)线圈的电感是由线圈本身的特性所决定的，,26,自感现象在各种电气设备和无线电技术中有着广泛的应用。荧光灯的镇流器就是利用线圈自感的一个例子。如图,6-3,是荧光灯的电路图。,图,6-3,荧光灯电路图,自感现象在各种电气设备和无线电技术中有着广泛的应用。荧光,27,荧光灯主要由灯管、镇流器和启辉器组成。镇流器是一个带铁心的线圈，启辉器的结构如图,6-4,所示。,1,结构,图,6-4,启辉器结构图,荧光灯主要由灯管、镇流器和启辉器组成。镇流器是一个带铁心,28,启辉器是一个充有氖气的小玻璃泡，里面装有两个电极，一个固定不动的静触片和一个用双金属片制成的,U,形触片,灯管内充有稀薄的汞蒸气，当汞蒸气导电时，就发出紫外线，使涂在管壁上的荧光粉发出柔和的光。由于激发汞蒸气导电所需的电压比,220 V,的电源电压高得多，因此荧光灯在开始点亮