法拉第电磁感应定律教学讲解课件

1、如图，均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置，当a绕圆心O点在其所在平面内旋转时，b中产生顺时针方向的感应电流，且具有扩张趋势，由此可知，圆环a（ ）A. 顺时针加速旋转B. 顺时针减速旋转C. 逆时针加速旋转D. 逆时针减速旋转C练习：练习：四、法拉第电磁感应定律1感应电动势(1)定义：在_中产生的电动势(2)产生条件：穿过回路的_发生改变，与电路是否闭合无关(3)方向判断：感应电动势的方向用_或_判断2. 法拉第电磁感应定律(1)内容：感应电动势的大小跟穿过这一电路的_成正比(2)公式：E_(3)感应电流与感应电动势的关系：遵守闭合电路的_定律，即I_。 电磁感应现象电磁感应现象磁

2、通量磁通量楞次定律楞次定律右手定则右手定则磁通量的变化率磁通量的变化率tn欧姆欧姆rRE五、导体切割磁感线时的感应电动势当导体在匀强磁场中垂直磁场方向运动时，感应电动势的表达形式：E_该式适用于导体各点以相同速度在匀强磁场中切割磁感线，且LB、Lv.切割方式电动势表达式说明垂直切割EBlv导体棒与磁场方向垂直磁场为匀强磁场倾斜切割EBlvsin 其中为v与B的夹角旋转切割(以一端为轴)EBl2/2闭合(或不闭合)电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体将产生感应电动势如果电路闭合，电路中形成感应电流BLv说一说说一说v的理解的理解计算导体切割磁感线时的感应电动势的大小时，一定要注意导体

3、的有效长度，同时又要注意导体是平动切割还是转动切割切割磁感线运动的那部分导体相当于电路中的电源常见的情景有以下两种：1平动切割(1)一般公式：若运动速度v和磁感线方向夹角为，则感应电动势EBLvsin .(2)常用公式：若运动速度v和磁感线方向垂直，则感应电动势EBLv.注意：公式EBLv要求BL、Bv、Lv，即B、L、v三者两两垂直，式中的L应该取与B、v均垂直的有效长度(即导体的有效切割长度导体的有效切割长度)(3)有效长度：公式中的l为有效切割长度，即导体在与v垂直的方向上的投影长度下图中有效长度分别为：(4)相对性EBlv中的速度v是相对于磁场的速度，若磁场也运动时，应注意速度间的相对

4、关系2转动切割在磁感应强度为B的匀强磁场中，长为L的导体棒绕一端为轴以角速度匀速转动时，此时产生的感应电动势EBLv中BL2/2.若转动的是圆盘，则可以把圆盘看成很多根半径相同的导体杆组合而成的英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发感生电场。如图所示，一个半径为r的绝缘体圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场B，环上套一带电荷量为+q的小球。已知磁感应强度B随时间均匀增加，其变化率为k，若小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力所做功的大小是（ ）A.0B.1/2r2qkC.2r2qkD.r2qkD如图所示，圆环a和圆环b半径之比为2:1，两环用同样粗细的、同种材料的导线连成闭

5、合回路，连接两圆环电阻不计，匀强磁场的磁感强度变化率恒定，则在a环单独置于磁场中和b环单独置于磁场中两种情况下，M、N两点的电势差之比为_.2：1半径为R的半圆形硬导体AB，在拉力F的作用下、以速度v在水平U形框架上匀速滑动，且彼此接触良好匀强磁场的磁感应强度为B，U形框架中接有电阻R0，AB的电阻为r，其余电阻不计则AB进入磁场的过程中()AR0中电流的方向由上到下B感应电动势的平均值为BRvC感应电动势的最大值为2BRvD感应电动势的最大值为BRvA一直升机停在南半球的地磁极上空该处地磁场的方向竖直向上，磁感应强度为B.直升机螺旋桨叶片的长度为l，螺旋桨转动的频率为f，顺着地磁场的方向看螺

6、旋桨，螺旋桨按顺时针方向转动螺旋桨叶片的近轴端为a，远轴端为b如果忽略了a到转轴中心线的距离，用E表示每个叶片中的感应电动势，则()AEfl2B，且a点电势低于b点电势BE2fl2B，且a点电势低于b点电势CEfl2B，且a点电势高于b点电势DE2fl2B，且a点电势高于b点电势A(多选)磁场垂直于纸面，磁感应强度在竖直方向均匀分布，水平方向非均匀分布一铜制圆环用丝线悬挂于O点，将圆环拉至位置a后无初速释放，在圆环从a摆向b的过程中() A感应电流方向先逆时针后顺时针 再逆时针B感应电流的方向一直是逆时针C安培力方向始终与速度方向相反D安培力方向始终沿水平方向AD如图甲所示,水平面内粗糙导轨M

7、N、PQ相距为L,置于竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中,导轨电阻不计。两根电阻均为R相同的金属棒ab、cd置于导轨上且与导轨接触良好,电流表内阻不计;若ab棒在水平外力F作用下由静止开始向右运动,电流表示数随时间变化图线如图乙所示,在t0时刻cd棒刚要开始运动,下列各种说法中不正确的是( )A. ab棒在t0时间内做匀加速直线运动B. 若在t0时刻突然撤去外力F,此时ab棒的加速度大小为C. 在t0时间内,通过cd棒的电量为D. 在t0时间内，力F做的功为ab棒的焦耳热、摩擦生热和其增加的动能三者之和mLBIa020021tID水平放置足够长的光滑平行导轨，电阻不计，间距为L，左端连接的电

8、源电动势为E，内阻为r，质量为m的金属杆垂直静放在导轨上，金属杆处于导轨间的部分电阻为R.整个装置处在磁感应强度大小为B. 方向竖直向下的匀强磁场中，闭合开关，金属杆沿导轨做变加速运动直至达到最大速度，则下列说法正确的是()A. 金属杆的最大速度大小为B. 此过程中通过金属杆的电量为C. 此过程中电源提供的电能为D. 此过程中金属杆此时的热量为BLE222LBmE22LBmE2222LBmEAC如图所示,两条电阻不计的平行导轨与水平面成角,导轨的一端连接定值电阻R1,匀强磁场垂直穿过导轨平面。一根质量为m、电阻为R2的导体棒ab,垂直导轨放置,导体棒与导轨之间的动摩擦因数为,且R2=2R1.如

9、果导体棒以速度v匀速下滑,此时受到的安培力大小为F,则以下判断正确的是（）A. 电阻R1消耗的热功率为F/3B. 整个装置消耗的机械功率为FC. 整个装置因摩擦而消耗的热功率为mg cosD. 若使导体棒以v的速度匀速上滑,则必须施加沿导轨向上外力F外=2FAC如图所示,光滑水平面上放置一平行金属导轨,其左端与平行板电容器C相连,一金属棒垂直金属导轨放置,整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中。现对金属棒施加一水平向右的恒力F作用,使金属棒由静止开始运动,不计导轨及金属棒的电阻,则下面关于金属棒运动的速度v、加速度a、电容器两板间的电势差U、极板所带电量Q随时间t变化关系图象中,正确的是(

10、)BD电容有外力充电式电容有外力充电式BFB IlBFFamQC ECBl vICBlattt所以：所以：a=F/(m+cB2l2)某小组同学在研究图1所示的电磁枪原理时,绘制了图2所示的简图(为俯视图)，图中两平行金属导轨间距为L，固定在水平面上，整个装置处在竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中，平行导轨左端电路如图所示，电源的电动势为E，电容器的电容为C. 一质量为m、长度也为L的金属导体棒垂直于轨道平放在导轨上，忽略摩擦阻力和导轨的电阻，假设平行金属导轨足够长。(1)将开关S接a，电源对电容器充电。a.求电容器充电结束时带的电荷量Q；b.请在图3中画出充电过程中电容器两极板间的电压u随电

11、容器所带电荷量q变化的图象;借助uq图象求出稳定后电容器储存的能量E0.(2)电容器充电结束后，将开关接b，电容器放电，导体棒由静止开始运动，不计放电电流引起的磁场影响。a.已知自由电子的电荷量为e，请你分析推导当导体棒获得最大速度之后，导体棒中某一自由电子所受的电场力与导体棒最大速度之间的关系式；b.导体棒由静止到获得最大速度的过程中,由于存在能量损失E损,电容器释放的能量没有全部转化为导体棒的动能,求E损.如图所示如图所示,空间存在竖直向下、磁感应强度大小为空间存在竖直向下、磁感应强度大小为B的的匀强磁场匀强磁场,固定在绝缘水平面上足够长的两光滑平行固定在绝缘水平面上足够长的两光滑平行金属

12、导轨的间距为金属导轨的间距为L,其上垂直两导轨放置一质量为其上垂直两导轨放置一质量为m的金属棒的金属棒ab,左端连接有一电容为左端连接有一电容为C的电容器的电容器,现让金属现让金属棒棒ab瞬间具有平行于导轨向右的速度瞬间具有平行于导轨向右的速度v0，求金属棒的，求金属棒的最终速度最终速度v. v v0 0 0mvmvBIltBlq V=mv0/(m+cB2l2)一、单棒问题一、单棒问题二、含容单棒问题二、含容单棒问题MN、GH为光滑的水平平行金属导轨，ab、cd为跨在导轨上的两根金属杆，匀强磁场垂直穿过MN、GH所在的平面，则（）A. 若固定ab，使cd向右滑动，则abdc回路有电流，电流方向

13、由abdcB. 若ab、cd以相同的速度一起向右滑动，则abdc回路有电流，电流方向由cdbaC. 若ab向左、cd向右同时运动，则abdc回路电流为零D. 若ab、cd都向右运动，且两棒速度vcdvab，则abdc回路有电流，电流方向由cdba无外力不等距双棒无外力不等距双棒212211RRvBlvBlI有外力等距双棒有外力等距双棒1221B lvB lvIRRBFBIl11BFam22BFFam有外力等距双棒有外力等距双棒12F( mm)a1BFm aBFBIl2112Bl(vv )IRR121212 212(RR )m FvvB l (mm )有外力不等距双棒有外力不等距双棒111vva

14、t 222vva t 11122212B l ( va t )B l ( va t )IRR1 1221 12212B(l vl v )B(l al a )tRR1122l al a111BFFam222BFam1122BBFlFl如图所示，光滑导轨EF、GH等高平行放置，EG间宽度为FH间宽度的3倍，导轨右侧水平且处于竖直向上的匀强磁场中，左侧呈弧形升高。ab、cd是质量均为m的金属棒，现让ab从离水平轨道高h处由静止下滑，设导轨足够长。试求： (1)ab、cd棒的最终速度；(2)全过程中感应电流产生的焦耳热。1.自感现象自感现象(1)概念：由于导体本身的概念：由于导体本身的_变化而产生的电

15、磁感应现象称为变化而产生的电磁感应现象称为自感。自感。(2)自感电动势自感电动势定义：在自感现象中产生的感应电动势叫做定义：在自感现象中产生的感应电动势叫做_。 表达式：表达式：E_。(3)自感系数自感系数L相关因素：与线圈的相关因素：与线圈的_、形状、形状、_以及是否有铁芯有关。以及是否有铁芯有关。单位：亨利单位：亨利(H)，1 mH_ H，1 H_ H。自感现象的四大特点自感现象的四大特点(1)自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化。自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化。(2)通过线圈中的电流通过线圈中的电流不能发生突变，只能缓慢变化不能发生突变，只能缓慢变化。(3)电流稳定时，自感线圈就相

16、当于普通导体。电流稳定时，自感线圈就相当于普通导体。(4)线圈的自感系数越大，自感现象越明显，自线圈的自感系数越大，自感现象越明显，自感电动势只是延感电动势只是延缓了过程的进行缓了过程的进行，但它不能使过程停止，更不能使过程反向。，但它不能使过程停止，更不能使过程反向。3.电磁驱动和电磁阻尼电磁驱动和电磁阻尼（1）电磁驱动：磁场相对于导体运动，在导体中会产生）电磁驱动：磁场相对于导体运动，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用，安培感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来力使导体运动起来（2）电磁阻尼：当导体在磁场中运动时，感应电流会使）电磁阻尼：当导体在

17、磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是阻碍导体的运动。导体受到安培力，安培力的方向总是阻碍导体的运动。2.涡流涡流当线圈中的电流发生变化时，在它附近的任何导体中当线圈中的电流发生变化时，在它附近的任何导体中都会产生都会产生_，这种电流像水的漩涡所以叫涡流。，这种电流像水的漩涡所以叫涡流。3(多选)在如图所示的电路中，A1和A2是两个相同的灯泡，线圈L的自感系数足够大，电阻可以忽略不计下列说法中正确的是 ()A合上开关S时，A2先亮，A1后亮，最后一样亮B断开开关S时，A1和A2都要过一会儿才熄灭C断开开关S时，A2闪亮一下再熄灭D断开开关S时，流过A2的电流方向向右如图所示

18、如图所示,两水平虚线两水平虚线ef、gh之间存在垂直纸面向外的之间存在垂直纸面向外的匀强磁场匀强磁场,一质量为一质量为m、电阻为、电阻为R的正方形铝线框的正方形铝线框abcd从从虚线虚线ef上方某位置由静止释放上方某位置由静止释放,线框运动中线框运动中ab始终是水始终是水平的平的,已知两虚线已知两虚线ef、gh间距离大于线框边长间距离大于线框边长,则从开始则从开始运动到运动到ab边到达边到达gh线之前的速度随时间的变化关系图线之前的速度随时间的变化关系图象合理的是象合理的是( )DABC如图甲所示,abcd是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框,在金属线框的下方有一磁感应强度为B的匀强磁场区域,

19、MN和MN是匀强磁场区域的水平边界,两边界的距离为s,并与线框的bc边平行,磁场方向与线框平面垂直。现让金属线框由距MN的某一高度从静止开始下落,图乙是金属线框由开始下落到完全穿过匀强磁场区域的vt图象(其中OA、BC、DE相互平行).已知金属线框的边长为L(Ls)、质量为m,电阻为R,当地的重力加速度为g,图象中坐标轴上所标出的字母v1、v2、t1、t2、t3、t4均为已知量。下落过程中bc边始终水平，根据题中所给条件，以下说法正确的是A. t2是线框全部进入磁场瞬间,t4是线框全部离开磁场瞬间B. 从bc边进入磁场起一直到ad边离开磁场为止，感应电流所做的功为mgsC. v1的大小一定为D. 线框离开磁场过程中流经线框横截面的电荷量和线框进入磁场过程中流经线框横截面的电荷量一样多