图解--法拉第电磁感应定律课件

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,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,*,第四章 电磁感应,4.4 法拉第电磁感应定律,（,1,）闭合电路,利用磁场产生电流的现象,问题,1,：什么叫电磁感应现象？,问题,2,：产生感应电流的条件是什么？,（,2,）磁通量变化,思考,:,问题,3,：试从本质上比较甲、乙两电路的异同,既然闭合电路中,有感应电流,，这个电路中就,一定有电动势,。,甲,N,S,G,乙,产生电动势的那部分导体相当于电源,1,、定义：,在电磁感应现象中产生的电动势叫,感应电动势（,E,）,.,闭合电路,中,有感应电流,，这个电路中,就,一定有感应电动势,.,一、感应电动势,产生感应电动势的那部分导体,相当于,电源,.,2,、产生条件：,只要,穿过电路的,磁通量发生变化,，电路中,就,产生感应电动势。,3,、感应电动势与感应电流：,只要磁通量变化,电路中就产生感应电动势,;,若电路,又,闭合,电路中就有感应电流,.,磁通量变化是电磁感应的根本原因,;,产生感应电动势是电磁感应现象的本质,.,观察实验,分析思考,:,问题,1:,在实验中,电流表指针偏转原因是什么,?,问题,2:,电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系,?,问题,3:,在实验中，将条形磁铁从同一高度插入线圈中同一位置，快插入和慢插入有什么相同和不同,?,变化,产生,E,产生,I,问题,1,：在实验中，电流表指针偏转原因是什么？,总电阻一定时,E,越大,I,越大,指针偏转越大,.,问题,2,：电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系？,变化的快慢不同,都发生了变化,都产生了,E(I),产生的,E(I),大小不等,磁通量变化,越快,，感应电动势越大。,磁通量的变化快慢,越大,?,从条件上看,从结果上看,相同,不同,问题,3:,在实验中，将条形磁铁从同一高度插入线圈中同一位置，快插入和慢插入有什么相同和不同,?,磁通量的变化率,二、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：,公式中,取绝对值,，不涉及正负，感应电流的方向另行判断。,2,.,公式,:,n,为线圈的匝数,问题,1,：磁通量大,磁通量变化一定大吗,?,问题,2,：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,无直接关系,:,磁通量大,(,小,零,),，磁通量的变化率不一定大,(,小,零,);,磁通量的变化大,(,小,),，磁通量的变化率不一定大,(,小,).,思考与讨论,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,1.,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：,2.,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：,（感生电动势）,（感生电动势）,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。,25V,例与练,1,一个,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。,16V,例与练,2,一个匝数为,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。,1.6V,例与练,3,如图，半径为,r,的金属环绕通过某直径的轴,00,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,90,0,角的过程中，环中产生的电动势的 平均值是多大,?,0,0,B,例与练,4,在磁感应强度为,B,的匀强磁场中,有一矩形线框,边长,ab=,L,1,bc=,L,2,线框绕中心轴,00,以角速度,由图示位置逆时针方向转动。求,:,(1),线圈转过,1/4,周,的过程 中的平均感应电动势,例与练,5,B,0,0,a,d,c,b,在磁感应强度为,B,的匀强磁场中,有一矩形线框,边长,ab=,L,1,bc=,L,2,线框绕中心轴,00,以角速度,由图示位置逆时针方向转动。求,:,(2),线圈转过,1/2,周,的过程 中的平均感应电动势,例与练,5,B,0,0,a,d,c,b,/10,-,2,Wb,t/s,A,B,D,0,1,2,0.1,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,例与练,6,斜率表示,的变化率,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）,三、导体切割磁感线时的,感应电动势,如图所示闭合线框一部分导体,ab,长,l,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,v,B,V,1,V,2,若导体运动方向跟磁感应强度方向有夹角,(,导体斜切磁感线,),注意：,2,、导线的长度,L,应为,有效长度,1,、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,),L,v,为,v,与,B,夹角,三、导体切割磁感线时的,感应电动势,匀强磁场,v,、,B,、,L,两两垂直,三、导体切割磁感线时的,感应电动势,如图，匀强磁场的磁感应强度为,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,例与练,7,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。求,:,(1),转过,1/4,周,时,ab,边产生的瞬时感应电动势,(2),转过,1/2,周,时,ab,边产生的瞬时感应电动势,转动,1,周的过程中,ab,边产生的感应电动势哪个时刻最大,?,哪个时刻最小,?,思考,:,例与练,8,B,0,0,a,d,c,b,问题：,公式,与公式,的,区别和联系,？,(,1),求出的是平均感应电动势, E,和某段时间或某个过程对应；,求出的是瞬时感应电动势，,E,和某个时刻或某个位置对应,.,(,2),求出的是整个回路的感应电动势；,求出的是某部分导体的电动势。回路中感应电动势为零时，回路中某段导体的感应电动势不一定为零。,v,a,b,c,d,L,1,、,区别：,(1),公式中的时间趋近于,0,时，则,E,为瞬时感应电动势,(2),公式中,v,若代表平均速度，则,E,为平均感应电动势。,2,、联系：,问题：,公式,与公式,的,区别和联系,？,公式,和公式,是统一的,.,如图,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,例与练,9,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,它们的电阻不计,在,M,和,P,之间接有,R=,3.0,的定值电阻,导体棒长,ab,=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下的匀强磁场中,B,=0.4T,.,现使,ab,以,v=10m,s,的速度向右做匀速运动,.,(1),ab,中的电流多大,?,ab,两点间的电压多大,?,(2),维持,ab,做匀速运动的外力多大,?,(3),ab,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,W,F,=0.1J,I,=0.5A,F,=0.1N,Q,=0.1J,U,=1.5V,例与练,10,问题,1,：,在,P16,图,4.4-3,中,电源在电动机线圈中产生电流的方向怎样,?,AB,边、,CD,边受力方向怎样,?,线圈的运动方向怎样,?,直流电动机的原理,:,通电导线在磁场中 受安培力而运动,.,问题,2,：,电动机线圈在磁场中转动会产生感应电动势吗,?,方向怎样,?,问题,3,：,感应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了线圈的转动,?,四、反电动势,1,、定义：,电动机转动时产生的感应电动势,总要,削弱,电源产生的电流,这个电动势叫,反电动势,.,2,、作用：,阻碍线圈的转动,.,线圈要维持转动,电源就要向电动机提供电能,.,电能转化为其它形式的能,.,问题,4,：,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,?,四、反电动势,3,、应用：,电动机停止转动,就没有反电动势,线圈中电流会很大,电动机会烧毁,要立即切断电源,进行检查,.,关于电磁感应，下述说法中正确的是,( ),A,、穿过线圈的磁通量越大,感应电动势越大,B,、穿过线圈的磁通量为零,感应电动势一定为零,C,、穿过线圈的磁通量的变化越大,感应电动势越大,D,、穿过线圈的磁通量变化越快,感应电动势越大,D,注意,:,感,应电动势,E,与,、,、 ,/t,的关系,例与练,11,如图,一个水平放置的导体框架,宽度,L,=1.50m,接有电阻,R,=0.20,设匀强磁场和框架平面垂直,磁感应强度,B,=0.40T,方向如图,.,今有一导体棒,ab,跨放在框架上,并能无摩擦地沿框滑动,框架及导体,ab,电阻均不计,当,ab,以,v,=4.0m/s,的速度向右匀速滑动时，试求：,(1),导体,ab,上的感应电动势的大小,(2),回路上感应电流的大小,E=BLv,=0.80V,例与练,12,小结：,由于导体运动过程中感应电动势不变，瞬时值等于平均值，所以也可用下式求,E,.,如果这时跨接在电阻两端有一个电压表，测得的就是外电路上的电压，即,如图,有一匀强磁场,B,=1.010,-,3,T,，在垂直磁场的平面内,有一金属棒,AO,绕平行于磁场的,O,轴顺时针转动,已知棒长,L=,0.20m,，角速度,=20rad/s,，求：棒产生的感应电动势有多大？,例与练,13,小结：,也可用,进行计算,因为从,OA,各点的线速度是均匀变化的,故,取棒中点的速度代表棒的平均速度,，由,仍得到上面的结果,.,如图，边长为,a,的正方形闭合线框,ABCD,在匀强磁场中绕,AB,边匀速转动，磁感应强度为,B,，初始时刻线框所在的平面与磁感线垂直，经过,t,时间转过,120,0,角，求：,（,1,）线框内感应电动,势在时间,t,内的,平均值,.,（,2,）转过,120,0,角时感,应电动势的,瞬时值,.,3Ba2/(2t),例与练,14,如图，将一条形磁铁插入某一闭合线圈，第一次用,0.05s,，第二次用,0.1s,。试求：,(1),两次线圈中的,平均感应电动势之比,?,(2),两次线圈中,电流之比,?,(3),两次通过线圈,电荷量之比,?,(4),两次在,R,中产生,热量之比,?,例与练,15,内容总结,第四章 电磁感应。1、定义：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势（E）.。2、产生条件：只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就产生感应电动势。若电路又闭合,电路中就有感应电流.。(可以类比速度、速度的变化和加速度.)。/t。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。S=Lvt。=BS。若导体运动方向跟磁感应强度方向有夹角(导体斜切磁感线)。v 、B、L两两垂直。(1)转过1/4周时ab边产生的瞬时感应电动势。(2)转过1/2周时ab边产生的瞬时感应电动势。转动1周的过程中ab边产生的感应电动势哪个时刻最大。求出的是瞬时感应电动势，E和某个时刻或某个位置对应.。(2)求出的是整个回路的感应电动势。公式和公式是统一的.。AB边、CD边受力方向怎样。是有利于线圈转动还是阻碍了线圈的转动。A、穿过线圈的磁通量越大,感应电动势越大。例与练15,