法拉第电磁感应定律2

1、二、法拉第电磁感应定律二、法拉第电磁感应定律 感应电动势大小感应电动势大小问题问题1 1：据前面所学，电路中存在持续：据前面所学，电路中存在持续 电流的条件是什么？电流的条件是什么？问题问题2 2：什么叫电磁感应现象？产生感：什么叫电磁感应现象？产生感 应电流的条件是什么？应电流的条件是什么？（1 1）闭合电路；）闭合电路； （2 2）有电源）有电源 产生感应电流的条件是：产生感应电流的条件是：（1 1）闭合电路；（）闭合电路；（2 2）磁通量变化。）磁通量变化。利用磁场产生电流的现象利用磁场产生电流的现象 试从本质上比较甲、乙两电路的异同试从本质上比较甲、乙两电路的异同乙乙甲甲相同点：两电路

2、都是闭合的，有电流相同点：两电路都是闭合的，有电流不同点：甲中有电池（电源不同点：甲中有电池（电源E、r）乙中有螺线管乙中有螺线管 （相当于电源）（相当于电源）思考思考有电源就有电动势有电源就有电动势实验探究一实验探究一l若闭合电路中有感应电流若闭合电路中有感应电流, ,电路中就一定有电动势电路中就一定有电动势. .l演示实验并播放动画演示实验并播放动画l画出等效电路图画出等效电路图实验探究二实验探究二l若电路断开时，虽然没有感应电流，若电路断开时，虽然没有感应电流，电动势依然存在。电动势依然存在。l演示实验并播放动画演示实验并播放动画l画出等效电路图画出等效电路图l实验实验: :线圈中插磁铁

3、线圈中插磁铁 1 1、在电磁感应现象中，不论电、在电磁感应现象中，不论电路是否闭合，只要导体在磁场路是否闭合，只要导体在磁场中做切割磁感线运动中做切割磁感线运动, ,或者是穿或者是穿过电路的磁通量发生变化，电过电路的磁通量发生变化，电路中就有电动势产生，叫感应路中就有电动势产生，叫感应电动势。电动势。一.感应电动势：感应电动势： 有感应电动势是电磁感应现有感应电动势是电磁感应现象的本质。象的本质。2 2、感应电动势与感应电流：有感、感应电动势与感应电流：有感应电动势不一定存在感应电流应电动势不一定存在感应电流（要看电路是否闭合），有感应（要看电路是否闭合），有感应电流一定存在感应电动势电流一定

4、存在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就相当于电源。导体电阻相当于就相当于电源。导体电阻相当于电源内组。电源内组。思考与讨论思考与讨论:l感应电动势的大小跟哪些因素有关？感应电动势的大小跟哪些因素有关？1 1、与磁通量、与磁通量有关有关2 2、与磁通量变化量、与磁通量变化量 有关有关3 3、与磁通量变化率、与磁通量变化率/ / t t有关有关猜想：1 1磁通量的变化率磁通量的变化率/ / t t ：表示磁通：表示磁通量变化的快慢量变化的快慢 （1 1）磁通量的变化率）磁通量的变化率/ / t t跟磁通量跟磁通量 、磁通量的变化量、磁通量的变化量区别区别: : （2

5、2）磁通量的变化率在）磁通量的变化率在tt图象中为图象中为图象的斜率图象的斜率磁通量磁通量 为零时，磁通量的变化率为零时，磁通量的变化率/ / t t不一定为零；不一定为零；磁通量变化量磁通量变化量大，不等于磁通量大，不等于磁通量的变化率的变化率/ / t t大大实验实验1 1：用导线切割磁感线，产生感应电流的实验用导线切割磁感线，产生感应电流的实验中，导线运动的速度越快、磁体的磁场超中，导线运动的速度越快、磁体的磁场超强，产生的感应电流越大强，产生的感应电流越大l实验探究实验探究1:1:感应电动势感应电动势2 2实验实验2 2：在向线圈中插入条形磁铁的实验中，磁在向线圈中插入条形磁铁的实验中

6、，磁铁的磁场越强、插入的速度越快，产生铁的磁场越强、插入的速度越快，产生的感应电流就越大。的感应电流就越大。l实验实验: :线圈中插磁铁线圈中插磁铁l实验探究实验探究2:感应电动势感应电动势31 1、当时间、当时间t t相同时相同时, ,磁通量变化磁通量变化越越大大, ,感应电流就越大感应电流就越大, ,表明感应电动势越大。表明感应电动势越大。2 2、当磁通量变化、当磁通量变化相同时相同时, ,所用时间所用时间t t越短越短, ,感应电流就越大感应电流就越大, ,表明感应电动表明感应电动势越大势越大感应电动势的大小跟磁通量变化感应电动势的大小跟磁通量变化和所用时间和所用时间t t都有关都有关.

7、 .现象现象结论结论1.1.内容：电路中感应电动势的大小，内容：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跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。这就是正比。这就是二、二、2.2.表达式表达式式中物理量都取国际单位式中物理量都取国际单位 tE1V=1Wb/s1V=1Wb/s 若闭合电路是一个若闭合电路是一个n n匝线圈，匝线圈，则相当则相当于于n n个相同的电源串联，个相同的电源串联，且穿过每匝线圈且穿过每匝线圈的磁通量变化率都相同，的磁通量变化率都相同，所以所以整个线圈的感整个线圈的感应电动势为应电动势为 实际工作中实际工作中, ,为了获得较大的感应电为了获得较大的感应电动势动势

8、, ,常常采用几百匝甚至几千匝的线圈常常采用几百匝甚至几千匝的线圈tnE3、适用范围：一切电磁感应现象。、适用范围：一切电磁感应现象。4、公式中若、公式中若 ，则，则E为瞬时感应电动势；为瞬时感应电动势；0 t若若 为一段时间，则为一段时间，则E为平均感应电动势。为平均感应电动势。t5 5、若线圈平面与若线圈平面与B B垂直，且垂直，且B B一定，一定，S S变化，则变化，则tSnBE 若线圈平面与若线圈平面与B B垂直，且垂直，且S S一定，一定，B B变化，则变化，则StBnE l6 6、 ，E E与与 、 无关；无关； E E与与/ / t t 成成正比正比tKE1 1、有一个、有一个5

9、050匝的线圈，如果穿过它的磁通量的匝的线圈，如果穿过它的磁通量的变化率为变化率为0.5Wb/s0.5Wb/s，求感应电动势。，求感应电动势。 2 2、一个、一个100100匝的线圈，在匝的线圈，在0. 5s0. 5s内穿过它的磁内穿过它的磁通量从通量从0.01Wb0.01Wb增加到增加到0.09Wb0.09Wb。求线圈中的感应。求线圈中的感应电动势。电动势。3 3、一个匝数为、一个匝数为100100、面积为、面积为10cm10cm2 2的线圈垂直磁的线圈垂直磁场放置，在场放置，在0. 5s0. 5s内穿过它的磁场从内穿过它的磁场从1T1T增加到增加到9T9T。求线圈中的感应电动势。求线圈中的

10、感应电动势。25V25V16V16V16V16V4 4、 如下图所示，半径为如下图所示，半径为r r的金属环绕通过某的金属环绕通过某直径的轴直径的轴OOOO 以角速度以角速度作匀速转动，匀强磁作匀速转动，匀强磁场的磁感应强度为场的磁感应强度为B B，从金属环面与磁场方向，从金属环面与磁场方向重合时开始计时，则在金属环转过重合时开始计时，则在金属环转过3030角的过角的过程中，环中产生的电动势的平均值是多大？程中，环中产生的电动势的平均值是多大？ o oOOB3Br2l5 5、如图，磁感应、如图，磁感应强度为强度为B B，U U形导形导线框平面与磁场线框平面与磁场垂直，垂直，abab长为长为L

11、L，以速度以速度V V匀速向右匀速向右运动，在运动，在 t t时间时间内运动内运动到到a a1 1b b1 1，求，求感应电动势？感应电动势？三、导线切割磁感线时的感应电动势三、导线切割磁感线时的感应电动势 （1 1）垂直切割时：）垂直切割时：EBLvt （2 2）切割方向与磁场方向成）切割方向与磁场方向成角时：角时：sinvv 对切割有贡献对切割有贡献 cos/vv 对切割无贡献对切割无贡献 EBLv 所以所以：s:inEBLV 即即 导线切割磁感线时产生的导线切割磁感线时产生的电动势的大小，跟磁感强度电动势的大小，跟磁感强度B B、导线长度导线长度L L、运动速度、运动速度v v以及运以及

12、运动方向与磁感线方向的夹角的动方向与磁感线方向的夹角的正弦正弦sinsin 成正比成正比说明：公式说明：公式E=/tE=/t，E=n/tE=n/t一般适用于求解平均电一般适用于求解平均电动势的大小；而公式动势的大小；而公式E=BLVE=BLV一般适用一般适用于切割磁感线运动导体的瞬时电动于切割磁感线运动导体的瞬时电动势的大小。势的大小。讨论：产生感应电流与产生感应电讨论：产生感应电流与产生感应电动势的条件一样吗？动势的条件一样吗？(3).(3).转动切割产生的感应电动势转动切割产生的感应电动势 如图，磁感应强度为如图，磁感应强度为B B的匀强磁场的匀强磁场方向垂直于纸面向外，长方向垂直于纸面向

13、外，长L L的金属棒的金属棒oaoa以以o o为轴在该平面内以角速度为轴在该平面内以角速度逆时针逆时针匀速转动。求金属棒中的感应电动势。匀速转动。求金属棒中的感应电动势。o a2212LBLBLE例题1：长为长为L L的金属棒的金属棒ab，绕，绕b端在垂直于端在垂直于匀强磁场的平面内以角速度匀强磁场的平面内以角速度匀速转动，匀速转动，磁感应强度为磁感应强度为B，如图所示，求，如图所示，求ab两端两端的电势差的电势差例：如图，匀强磁场的磁感应电动势为例：如图，匀强磁场的磁感应电动势为B B，长为，长为L L的金的金属棒属棒abab在垂直于在垂直于B B的平面内运动，速度的平面内运动，速度v v与与L L成成角，角，求金属棒求金属棒abab产生的感应电动势。产生的感应电动势。abvE=BLE=BL(Vsin(Vsin)E=BE=B(Lsin(Lsin)V V有效长度有效长度-导线在导线在垂直速度方向垂直速度方向上上 的投影长度的投影长度四电磁感应现象中能量是守恒的四电磁感应现象中能量是守恒的 法拉第（法拉第（1791187617911876）是英）是英国著名的物理学家、化学家。国著名的物理学家、化学家。他发现了电磁感应现象，提出他发现了电磁感应现象，提出电场和磁场的概念。场的