44法拉第电磁感应定律(三课时)课件

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,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,I,V,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？,物理意义,与电磁感应关系,磁通量,穿过回路的磁感线的条数,多少,无直接关系,磁通量变化,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,/t,穿过回路的,磁通量,变化的快慢,决定,感应电动势的,大小,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,S,S,2,-,S,1,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,B,B,2,-,B,1,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,0.1m,2,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,t,0.2s,，,=B,1,S=0,=B,2,S=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 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20,2,，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 cm,2,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？,410,4,Wb,810,3,Wb/s,1.6 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,.,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,1,、,BV V,L L,B,平均值或瞬时值,L,应为有效长度,-,两两垂直,v,B,V,1,=Vsin,V,2,=Vcos,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,、,B,V,，,E=0,v,B,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：,E,1,0,乙：,E,2,Blv,丙：,E,3,0,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,R,1,3,，,R,2,6,，整个装置处在垂直导轨向里的匀强磁场中，磁感应强度,B,0.5T,。当,AB,向右以,V,5m/s,的速度匀速滑动时，求流过电阻,R,1,、,R,2,的电流大小。,A,R,2,V,B,R,1,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,L,0.50 m,，一根均匀金属棒,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,B,0.5 T,、方向竖直向上的匀强磁场中,(1),当金属棒以速度,v,5 m/s,匀速向右运动时，求感应电动势的大小,(2),当金属棒以,a,4.0 m/s,2,的加速度做初速度为零的匀加速运动时，求：,t,10 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：,E,1,BL,v,0.5,0.5,5 V,1.25 V,(2),匀加速切割磁感线时，,t,10 s,时的瞬时感应电动势为：,E,2,BL,v,2,BLat,0.5,0.5,4.0,10 V,10 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,B,0.5 T,的匀强磁场中，垂直于磁场方向水平放置着两根相距,h,0.1 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,R,0.3,的电阻，导轨上横放着一根长,L,0.2 m,、每米长的电阻,r,2.0,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,v,4.0 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,r,cd,hr,，电动势,E,cd,Bh,v,(1),R,中的电流,I,0.4 A,，方向为,N,Q,(2),棒匀速运动：,F,F,安,BIh,0.5,0.4,0.1 N,0.02 N,乙,对比两个公式,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，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。,A,B,C,R,O,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,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？,A,O,A,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，,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,如图所示，裸金属线组成滑框，,ab,可滑动，其电阻为,r,，长为,L,，串接电阻,R,，匀强磁场为,B,，当,ab,以,V,向右匀速运动过程中，求：,（,1,）,ab,间感应电动