选修1-1 3.2法拉第电磁感应定律

1、一、电磁感应一、电磁感应1磁通量：磁通量：穿过闭合回路的磁感线的条数穿过闭合回路的磁感线的条数。 = BS不要求掌握。不要求掌握。2电磁感应产生的电流叫做电磁感应产生的电流叫做感应电流感应电流。 3闭合电路的一部分导体在磁场中做闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感切割磁感线线 ，或穿过闭合电路的，或穿过闭合电路的磁通量发生变化磁通量发生变化，产生感应，产生感应电流的现象。电流的现象。二、产生感应电流条件：二、产生感应电流条件：1穿过闭合电路的磁通量发生变化。穿过闭合电路的磁通量发生变化。 “变变”2 “变变”的原因：可能是的原因：可能是B变、变、S变、变、B与与S间的夹角变。间的夹角变。知识

2、回顾知识回顾新课导入新课导入想一想，我们现实生活中需要强大的电力，想一想，我们现实生活中需要强大的电力，是什么为我们大规模的使用电提供了依据呢？是什么为我们大规模的使用电提供了依据呢？电气化需要强大的电力。电气化需要强大的电力。要利用电磁要利用电磁感应现象来获得大规模使用的电，还有许感应现象来获得大规模使用的电，还有许多规律要探索。多规律要探索。例如，怎样使电磁感应获得的电压高例如，怎样使电磁感应获得的电压高一些，就是一个必须解决的问题。法拉第一些，就是一个必须解决的问题。法拉第电磁感应定律的建立，为解决实际问题指电磁感应定律的建立，为解决实际问题指明了方向，叩开了电气化的大门。明了方向，叩开

3、了电气化的大门。小资料小资料3.2 3.2 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律 定义：定义：在电磁感应现象中，既然在闭合电在电磁感应现象中，既然在闭合电路中产生了感应电流，这个电路中就一定有电路中产生了感应电流，这个电路中就一定有电动势。我们把电磁感应现象中产生的电动势叫动势。我们把电磁感应现象中产生的电动势叫做做感应电动势。感应电动势。在闭合电路里，产生感应电动势的那部分在闭合电路里，产生感应电动势的那部分导体相当十电源。在同一个电路中，感应电动导体相当十电源。在同一个电路中，感应电动势越大，感应电流越大。势越大，感应电流越大。 那么那么感应电动势的大小跟什么因素有感应电动势的大小跟什么因

4、素有关呢？关呢？一、感应电动势一、感应电动势电源能够产生电动势，那么在电磁感应现象中，电源能够产生电动势，那么在电磁感应现象中，产生感应电动势的那部分导体就相当于电源。产生感应电动势的那部分导体就相当于电源。想一想想一想如下图所示的三个实验中，分别是哪部分相当如下图所示的三个实验中，分别是哪部分相当于电源？于电源？图图1中电源是导体棒中电源是导体棒AB；图图2中电源是螺线管中电源是螺线管B；图图3中电源是螺线管中电源是螺线管B。 实验可知：实验可知：产生感应电流的闭合电路断开就相产生感应电流的闭合电路断开就相当于接入一个阻值无穷大的电阻，电流为零，但是当于接入一个阻值无穷大的电阻，电流为零，但

5、是依然有电动势。依然有电动势。 可见，可见，感应电动势才是电磁感应现象的本质感应电动势才是电磁感应现象的本质，电磁感应现象重要的是看感应电动势的有无。电磁感应现象重要的是看感应电动势的有无。产生感应电流只不过是一个现象产生感应电流只不过是一个现象，它表示电路中在输送，它表示电路中在输送着电能；而产生感应电动势才是电磁感应现象的本质，它着电能；而产生感应电动势才是电磁感应现象的本质，它表示电路已经具备了随时输出电能的能力。表示电路已经具备了随时输出电能的能力。几点说明几点说明不论电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，不论电路是否闭合，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，电

6、路中就产生感应电动势，产生感应电动势是电磁感应现产生感应电动势是电磁感应现象的本质象的本质。磁通量是否变化是电磁感应的根本原因磁通量是否变化是电磁感应的根本原因。若磁通量变化。若磁通量变化了，电路中就会产生感应电动势，再若电路又是闭合的，了，电路中就会产生感应电动势，再若电路又是闭合的，电路中将会有感应电流。电路中将会有感应电流。下面我们就来共同研究感应电动势的大小跟哪些因素有关。下面我们就来共同研究感应电动势的大小跟哪些因素有关。演示演示11实验装置实验装置（如图）（如图）图图1 2实验过程：实验过程：通过改变导体棒做切割磁感线运动的速度通过改变导体棒做切割磁感线运动的速度大小，来研究影响感

7、应电动势大小的因素。大小，来研究影响感应电动势大小的因素。 感应电动势的大小，与导体棒切割磁感线感应电动势的大小，与导体棒切割磁感线的速度大小有关。的速度大小有关。速度越大速度越大，产生的，产生的感应电动感应电动势越大。势越大。 演示演示21实验装置实验装置（如图）（如图）图图2实验过程：实验过程：通过改变条形磁铁插入和拔出螺线管通过改变条形磁铁插入和拔出螺线管的速度大小，来研究影响感应电动势大小的速度大小，来研究影响感应电动势大小的因素。的因素。感应电动势的大小，与条形磁铁插入或拔感应电动势的大小，与条形磁铁插入或拔出螺线管的速度大小有关，出螺线管的速度大小有关，速度越大速度越大，产生的，产

8、生的感应电动势越大感应电动势越大。 演示演示31实验装置实验装置（如图（如图1）图图3 2实验过程：实验过程：通过改变滑动变阻器滑片移动的速度大通过改变滑动变阻器滑片移动的速度大小，来研究影响感应电动势大小的因素。小，来研究影响感应电动势大小的因素。感应电动势的大小，与滑动变阻器滑片移感应电动势的大小，与滑动变阻器滑片移动的速度大小有关。动的速度大小有关。速度越大速度越大，产生的，产生的感应电感应电动势越大。动势越大。 产生感应电流的条件是：产生感应电流的条件是：穿过闭合电路的磁通量发生变化。穿过闭合电路的磁通量发生变化。对于图对于图1 1所示实验，磁场的磁感应强度不变，通所示实验，磁场的磁感

9、应强度不变，通过导体棒做切割磁感线的运动，改变了闭合电路的过导体棒做切割磁感线的运动，改变了闭合电路的面积，从而改变穿过该电路的磁通量，从而产生了面积，从而改变穿过该电路的磁通量，从而产生了感应电动势。导体棒运动越快，则回路面积变化也感应电动势。导体棒运动越快，则回路面积变化也越快，使得磁通量的变化越快，而电流表指针偏转越快，使得磁通量的变化越快，而电流表指针偏转角度越大，说明感应电动势的大小与磁通量的变化角度越大，说明感应电动势的大小与磁通量的变化快慢有关。快慢有关。磁通量变化越快，感应电动势越大。磁通量变化越快，感应电动势越大。认真分析三个实验及其结论，找出共同的规律。认真分析三个实验及其

10、结论，找出共同的规律。设时刻设时刻t1时穿过闭合电路的磁通量为时穿过闭合电路的磁通量为1，时刻时刻t2时穿过闭合电路的磁通量为时穿过闭合电路的磁通量为2，则在时，则在时间间tt2t1内磁通量的变化量为内磁通量的变化量为21，磁通量的变化快慢可以用单位时间内磁通量的磁通量的变化快慢可以用单位时间内磁通量的变化量变化量/t来表示，也叫来表示，也叫磁通量的变化率磁通量的变化率。 感应电动势的大小跟磁通量感应电动势的大小跟磁通量变化变化和所用时间和所用时间t都有关都有关1内容：内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路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。的磁通量的变化率成正

11、比。2表达式：表达式： /t3单位：单位：E（V），），（Wb），），t（s）二法拉第电磁感应定律二法拉第电磁感应定律上面讨论的是闭合电路由单匝线圈构成上面讨论的是闭合电路由单匝线圈构成的，设闭合电路是一个的，设闭合电路是一个n匝线圈匝线圈，且，且穿过每匝穿过每匝线圈的磁通量的变化率都相同线圈的磁通量的变化率都相同，那么整个线，那么整个线圈中的感应电动势又如何表示？圈中的感应电动势又如何表示？ 若闭合电路是一个若闭合电路是一个n匝线圈，则相当于匝线圈，则相当于n个相个相同的电源串联，且穿过每匝线圈的磁通量变化率同的电源串联，且穿过每匝线圈的磁通量变化率都相同，所以整个线圈的感应电动势为都相同，

12、所以整个线圈的感应电动势为EntD F=D 实际工作中，为了获得较大的感应电动势，实际工作中，为了获得较大的感应电动势，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。如图所示把矩形线框如图所示把矩形线框abcd放在磁感应强度放在磁感应强度为为B的匀强磁场里，线框平面跟磁感线垂直。的匀强磁场里，线框平面跟磁感线垂直。设线框可动部分设线框可动部分ab的长度是，以速度的长度是，以速度向右向右运动，产生的感应电动势怎么表示？运动，产生的感应电动势怎么表示？【解析】在【解析】在t时间内时间内可动部分由原来的位置可动部分由原来的位置ab移到移到a1b1，这时线框的面，这时线框的面积变化量

13、积变化量S=Lvt穿过闭合电路的磁通穿过闭合电路的磁通量的变量量的变量=BS=BLvt 代入代入E= /t得到得到E= BLvV1V2VB法拉第电磁感应定律进一步揭示了电与磁的法拉第电磁感应定律进一步揭示了电与磁的相互联系，同时也告诉我们：相互联系，同时也告诉我们：电能的产生一定是电能的产生一定是以消耗其他形式的能量为代价的以消耗其他形式的能量为代价的。今天，我们使用的电能从各种形式的能转化今天，我们使用的电能从各种形式的能转化而来：而来： 风力发电：是把空气风力发电：是把空气流动的动能转化为电能。流动的动能转化为电能。 水力发电：水力发电：利用水的机械能带动发电机来发利用水的机械能带动发电机

14、来发电。电。 火力发电：火力发电：是利用石油、天然气或煤嫩烧时是利用石油、天然气或煤嫩烧时的内能，推动蒸汽轮机再带动发电机来发电。的内能，推动蒸汽轮机再带动发电机来发电。随着社会对电力需求的不断增大，人们一直随着社会对电力需求的不断增大，人们一直在在探索获取电能的更好方法探索获取电能的更好方法。但是到目前为止，。但是到目前为止，各种获得大规模电能的实用方案，都是以法拉第各种获得大规模电能的实用方案，都是以法拉第电磁感应定律为理论基础的，不同的只是如何来电磁感应定律为理论基础的，不同的只是如何来推动发电机而已。推动发电机而已。 一、感应电动势一、感应电动势 1感应电动势：感应电动势：电磁感应现象

15、中产生的电动势电磁感应现象中产生的电动势 2实验表明：实验表明：感应电动势的大小跟磁通变化的快慢有关。感应电动势的大小跟磁通变化的快慢有关。 3磁通量的变化率：磁通量的变化率：设时刻设时刻t1的磁通量是的磁通量是1，时刻，时刻t2的磁通量变的磁通量变为为2，则：，则：磁通量的变化量：磁通量的变化量： 21磁通量的变化率：磁通量的变化率：/t=(21)/(t2t1)课堂小结课堂小结 二、法拉第电磁感应定律二、法拉第电磁感应定律 1法拉第电磁感应定律：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路的磁通量的变化率成正比 2单匝：单

16、匝：E/t n匝：匝：E=n/t 3发电：发电：其他形式的能转化为电能其他形式的能转化为电能原理：原理：法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律课堂练习课堂练习 A线圈中感应电动势每秒增加线圈中感应电动势每秒增加2V B线圈中感应电动势每秒减少线圈中感应电动势每秒减少2V C线圈中感应电动势始终为线圈中感应电动势始终为2V D线圈中感应电动势始终为一个确定值，线圈中感应电动势始终为一个确定值，但由于线圈有电阻，电动势小于但由于线圈有电阻，电动势小于2VC例题：穿过一个单匝闭合线圈的磁通量始终以例题：穿过一个单匝闭合线圈的磁通量始终以2Wb/s均匀增加，则（均匀增加，则（ ）1、有一个、有一个50匝

17、的线圈，如果穿过它的磁通匝的线圈，如果穿过它的磁通量的变化率为量的变化率为0.5Wb/s，求感应电动势。，求感应电动势。2、一个、一个100匝的线圈，在匝的线圈，在0. 5s内穿过它的磁通内穿过它的磁通量从量从0.01Wb增加到增加到0.09Wb。求线圈中的感应。求线圈中的感应电动势。电动势。3 3、关于电磁感应，下列说法正确的是（、关于电磁感应，下列说法正确的是（ ）A、穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大；、穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大；B、某时刻穿过线圈的磁通量为零，感应电动势一定、某时刻穿过线圈的磁通量为零，感应电动势一定为零；为零；C、穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大

18、；、穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大；D、穿过线圈的磁通量变化越大，感应电动势越大。、穿过线圈的磁通量变化越大，感应电动势越大。C4.4.关于感应电动势的大小，下列说法正确的是关于感应电动势的大小，下列说法正确的是A A、穿过闭合回路的磁通量最大时，其感应电动势一定最、穿过闭合回路的磁通量最大时，其感应电动势一定最大；大；B B、穿过闭合回路的磁通量为零时，其感应电动势一定为、穿过闭合回路的磁通量为零时，其感应电动势一定为零；零；C C、穿过闭合回路的磁通量由不为零变为零时，其感应电、穿过闭合回路的磁通量由不为零变为零时，其感应电动势一定为零；动势一定为零；D D、穿过闭合回路的磁通量

19、由不为零变为零时，其感应电、穿过闭合回路的磁通量由不为零变为零时，其感应电动势一定不为零；动势一定不为零；D5.5.下列几种说法中正确的是（下列几种说法中正确的是（ ）A A、闭合线圈中磁通量的变化越大，线圈中产生的感应、闭合线圈中磁通量的变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大电动势一定越大B B、闭合线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势、闭合线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大一定越大C C、闭合线圈放在磁场越强的地方，线圈产生的感应电、闭合线圈放在磁场越强的地方，线圈产生的感应电动势一定越大动势一定越大D D、闭合线圈中磁通量的变化越快，线圈中产生的感应、闭合线圈中磁通量的变化越快，线圈中产生的感应电动势一定越大电动势一定越大D6 6、关于感应电动势的大小，下列说法正确的是、关于感应电动势的大小，下列说法正确的是A A、跟穿过闭合电路的磁通量有关、跟穿过闭合电路的磁通量有关B B、跟穿过闭合电路的磁通量的变化大小有关、跟穿过闭合电路的磁通量的变化大小有关C C、跟穿过闭合电路的磁通量的变化快慢有关、跟穿过闭合电路的磁通量的变化快慢有关D D、跟电路