广西贵港市平南县高级示范高中物理选修3-2第四章4法拉第电磁感应定律（共29张PPT）

1、法拉第 电磁感应定律 （1 1）闭合电路）闭合电路 利用磁场产生电流的现象利用磁场产生电流的现象 问题问题1 1：什么叫电磁感应现象？：什么叫电磁感应现象？ 问题问题2 2：产生感应电流的条件是什么？：产生感应电流的条件是什么？ （2 2）磁通量变化）磁通量变化 第一课时第一课时 思考思考: : 问题问题3：试从本质上比较甲、乙两电路的异同：试从本质上比较甲、乙两电路的异同 既然闭合电路中既然闭合电路中有感应电流有感应电流，这个电路中就，这个电路中就一定有电一定有电 动势动势。 甲甲 N S G 乙乙 产生电动势的那部分导体相当于电源产生电动势的那部分导体相当于电源 1、定义：、定义：在电磁感

2、应现象中产生的电动势叫在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电感应电 动势（动势（E）. . 闭合电路闭合电路中中有感应电流有感应电流，这个电路中，这个电路中就就一定有一定有 感应电动势感应电动势. .有电动势不一定有电流。有电动势不一定有电流。 一、感应电动势一、感应电动势 产生感应电动势的那部分导体产生感应电动势的那部分导体相当于相当于电源电源. . 2、产生条件：、产生条件：只要只要穿过电路的穿过电路的磁通量发生变化磁通量发生变化， 电路中电路中就就产生感应电动势。产生感应电动势。 3、感应电动势与感应电流：、感应电动势与感应电流： 只要磁通量变化只要磁通量变化,电电 路中就产生感应电动势路

3、中就产生感应电动势; 若电路若电路又又闭合闭合,电路中就有感电路中就有感 应电流应电流. 磁通量变化是电磁感应的根本原因磁通量变化是电磁感应的根本原因; ; 产生感应电动产生感应电动 势是电磁感应现象的本质势是电磁感应现象的本质. . 观察实验观察实验,分析思考分析思考: 问题问题1:在实验中在实验中,电流表指针偏电流表指针偏 转原因是什么转原因是什么? 问题问题2:电流表指针偏转程度跟电流表指针偏转程度跟 感应电动势的大小有什么关系感应电动势的大小有什么关系? 问题问题3:在实验中，将条形磁铁从同一高度插入线圈在实验中，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

4、中同一位置，快插入和慢插入有什么相同和不同? 变化变化 产生产生E 产生产生I 问题问题1 1：在实验中，电流表指针：在实验中，电流表指针 偏转原因是什么？偏转原因是什么？ 知：由 rR E I 总电阻一定时总电阻一定时,E越越 大大,I越大越大,指针偏转越指针偏转越 大大. 问题问题2 2：电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小：电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小 有什么关系？有什么关系？ 变化的快慢不同变化的快慢不同 变化相同变化相同 都产生了都产生了E(I) 产生的产生的E(I)大小不等大小不等 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。 磁通量的变化快慢磁通量的变

5、化快慢 t 越大越大? 从条件上看从条件上看从结果上看从结果上看 相同相同 不同不同 问题问题3:在实验中，将条形磁铁从同一高度插入线圈中同在实验中，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? 磁通量的变化率磁通量的变化率 二、法拉第电磁感应定律二、法拉第电磁感应定律 电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路中感应电动势的大小，跟穿过这一 电路的电路的磁通量磁通量的的变化率变化率成成正正比。比。 1 1.内容内容: : t E t nE 注意：注意：公式中公式中取绝对值取绝对值，不涉及正负，感，不涉及正负，感 应电流的方向另行

6、判断。应电流的方向另行判断。 2 2.公式公式: : n为线圈的匝数为线圈的匝数 问题问题1：磁通量大：磁通量大,磁通量变化一定大吗磁通量变化一定大吗? 问题问题2：磁通量变化大：磁通量变化大,磁通量的变化率一定大吗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、磁通量的变化磁通量的变化率和磁通量、磁通量的变化无无 直接关系直接关系:磁通量大磁通量大(小小,零零)，磁通量的变化率不一，磁通量的变化率不一 定大定大(小小,零零);磁通量的变化大磁通量的变化大(小小)，磁通量的变化，磁通量的变化 率不一定大率不一定大(小小)

7、. 思考与讨论思考与讨论 物理意义物理意义 与电磁感应关系与电磁感应关系 磁通量磁通量穿过回路的磁感穿过回路的磁感 线的条数线的条数多少多少 无直接关系无直接关系 磁通量变化磁通量变化穿过回路的磁通穿过回路的磁通 量量变化变化了多少了多少 产生产生感应电动感应电动 势的势的条件条件 磁通量变化率磁通量变化率 /t/t 穿过回路的穿过回路的磁通磁通 量量变化的快慢变化的快慢 决定决定感应电动感应电动 势的势的大小大小 3、理解、理解:、/t的意义的意义 有一个有一个50匝的线圈，如果穿过它的磁匝的线圈，如果穿过它的磁 通量的变化率为通量的变化率为0.5Wb/s，求感应电，求感应电 动势。动势。

8、25V 例与练例与练1 一个一个100匝的线圈，在匝的线圈，在0.5s内穿过它内穿过它 的磁通量从的磁通量从0.01Wb增加到增加到0.09Wb。 求线圈中的感应电动势。求线圈中的感应电动势。 16V 例与练例与练2 一个匝数为一个匝数为100、面积为、面积为10cm2的线的线 圈垂直磁场放置圈垂直磁场放置, 在在0.5s内穿过它的内穿过它的 磁场从磁场从1T增加到增加到9T。求线圈中的感。求线圈中的感 应电动势。应电动势。 1.6V 例与练例与练3 在磁感应强度为在磁感应强度为B的匀强磁场中的匀强磁场中,有一矩形线框有一矩形线框,边长边长ab=L1,bc=L2 线框绕中心轴线框绕中心轴00以

9、角速度以角速度由图示位置逆时针方向转动。求由图示位置逆时针方向转动。求: (1)线圈转过线圈转过1/4周周的过程的过程 中的平均感应电动势中的平均感应电动势 21 2LBL E 例与练例与练4 B 0 0 a d c b 三、导体作切割磁感线运动感应电动势计算三、导体作切割磁感线运动感应电动势计算 例题例题1 1：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处于匀强磁处于匀强磁 场中，导轨宽为，磁感应强度是场中，导轨宽为，磁感应强度是B B，abab以速度以速度v v匀速匀速 切割磁感线，求产生的感应电动势切割磁感线，求产生的感应电动势. . 解：回路在时间解：回路在时间tt内

10、增大内增大 的面积为：的面积为： S=LvtS=Lvt 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 =BS t E =BLvt=BLvt t tBLv BLv （V V是相对于磁场的速度）是相对于磁场的速度） E=BLV (B,L,VE=BLV (B,L,V两两垂直两两垂直) ) v B B V1 V2 1 1。若导体运动方向跟磁感应强度方向有夹角。若导体运动方向跟磁感应强度方向有夹角(导体斜导体斜 切磁感线切磁感线) 为为v与与B夹角夹角 sin 1 BLvBLvE 三、导体切割磁感线时的三、导体切割磁感线时的感应电动势感应电动势

11、2,2,若导体运动方向跟若导体运动方向跟L L方向有夹角方向有夹角 为为v与与L夹角夹角 sin 1 BLvBLvE 三、导体切割磁感线时的三、导体切割磁感线时的感应电动势感应电动势 a b v v1 3、导线的长度、导线的长度L应为应为有效长度有效长度(首尾相连）首尾相连） L v 三、导体切割磁感线时的三、导体切割磁感线时的感应电动势感应电动势 4、速度、速度v为平均值为平均值(瞬时值瞬时值), E就为平均值就为平均值(瞬时值瞬时值) 一般应用求瞬时电动势。一般应用求瞬时电动势。 四，四，公式公式 t nE sin BLvE 与公式与公式 的的区别和联系区别和联系？ (1) 求出的是平均感

12、应电动势求出的是平均感应电动势, E和某段时间和某段时间 或某个过程对应；或某个过程对应； 求出的是瞬时感应电动势，求出的是瞬时感应电动势， E和某个时刻或某个位置对应和某个时刻或某个位置对应. 1 1区别：区别： (1)公式公式中的时间趋近于中的时间趋近于0时，则时，则E为瞬为瞬 时感应电动势时感应电动势 (2)公式公式中中v若代表平均速度，则若代表平均速度，则E为平为平 均感应电动势。均感应电动势。 2、联系：、联系： 问题：问题：公式公式 t nE sin BLvE 与公式与公式 的的区别和联系区别和联系？ 公式公式和公式和公式是统一的是统一的. 如图，匀强磁场的磁感应强度为如图，匀强磁

13、场的磁感应强度为B，长为，长为 L的金属棒的金属棒ab在垂直于在垂直于B的平面内运动，的平面内运动， 速度速度v与与L成成角，求金属棒角，求金属棒ab产生的感应产生的感应 电动势。电动势。 a b v E=BLVsin 例与练例与练4 如图如图,长为长为L的铜杆的铜杆OA以以O为轴在垂直于匀为轴在垂直于匀 强磁场的平面内以角速度强磁场的平面内以角速度匀速转动匀速转动,磁场磁场 的磁感应强度为的磁感应强度为B,求杆求杆OA两端的电势差两端的电势差. A O A 2 2 1 LBE 例与练例与练5 如图如图,水平面上有两根相距水平面上有两根相距0.5m的足够长的平行金的足够长的平行金 属导轨属导轨

14、MN和和PQ,它们的电阻不计它们的电阻不计,在在M和和P之间接之间接 有有R=3.0的定值电阻的定值电阻,导体棒长导体棒长ab=0.5m,其电阻为其电阻为 r=1.0,与导轨接触良好与导轨接触良好.整个装置处于方向竖直向整个装置处于方向竖直向 下的匀强磁场中下的匀强磁场中,B=0.4T.现使现使ab以以v=10ms的速的速 度向右做匀速运动度向右做匀速运动. (1)ab中的电流多大中的电流多大? ab两点间的电压多大两点间的电压多大? (2)维持维持ab做匀速运动的外力多大做匀速运动的外力多大? (3)ab向右运动向右运动1m的过程中的过程中, 外力做的功是多少外力做的功是多少?电路中产生的热

15、量是多少电路中产生的热量是多少? RB r P M N a Q b v WF=0.1J I=0.5A F=0.1N Q=0.1J U=1.5V 例与练例与练6 关于电磁感应，下述说法中正确的是关于电磁感应，下述说法中正确的是( ) A、穿过线圈的磁通量越大、穿过线圈的磁通量越大,感应电动势越大感应电动势越大 B、穿过线圈的磁通量为零、穿过线圈的磁通量为零,感应电动势一定感应电动势一定 为零为零 C、穿过线圈的磁通量的变化越大、穿过线圈的磁通量的变化越大,感应电动感应电动 势越大势越大 D、穿过线圈的磁通量变化越快、穿过线圈的磁通量变化越快,感应电动势感应电动势 越大越大 D 注意注意:感应电动

16、势感应电动势E与与、 /t的关系的关系 例与练例与练7 如图如图,一个水平放置的导体框架一个水平放置的导体框架,宽度宽度L=1.50m,接有电阻接有电阻 R=0.20,设匀强磁场和框架平面垂直设匀强磁场和框架平面垂直,磁感应强度磁感应强度B=0.40T, 方向如图方向如图.今有一导体棒今有一导体棒ab跨放在框架上跨放在框架上,并能无摩擦地沿框并能无摩擦地沿框 滑动滑动,框架及导体框架及导体ab电阻均不计电阻均不计,当当ab以以v=4.0m/s的速度向右的速度向右 匀速滑动时，试求：匀速滑动时，试求： (1)导体导体ab上的感应电动势的大小上的感应电动势的大小 (2)回路上感应电流的大小回路上感应电流的大小 E=BLv=0.80V A0 . 4 rR E I 例与练例与练8 小结：小结：由于导体运动过程中感应电动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