法拉第电磁感应定律03107

1、1.4法拉第电磁感应定律1复习提问1、在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？ （1）.闭合回路（2）.磁通量发生变化2、恒定电流中，电路中存在持续电流的条件是什么？ （1）.电路闭合（2）.电源提供电动势3、在发生电磁感应的情况下，用什么方法可以判定感应电流的方向？ 由楞次定律或右手定则判断感应电流的方向 2新课提问问题1：既然会判定感应电流的方向，那么，怎样确定感应电流的强弱呢？ 既然有感应电流，那么就一定存在感应电动势只要能确定感应电动势的大小，根据欧姆定律就可以确定感应电流了 问题2：如图所示，在螺线管中插入一个条形磁铁，问 、在条形磁铁向下插入螺线管的过程中, 电路中是否都有电流

2、?为什么? 、有感应电流,是谁充当电源? 、若图中电路是断开的，有无感应电流电流？有无感应电动势？有，因磁通量有变化 由恒定电流中学习可知，对比可知左图中的虚线框部分相当于电源。 电路断开，肯定无电流，但有电动势。 31.在电磁感应现象中产生的电动势称感应电动势2.产生感应电动势的那部分导体相当于电源44.感应电动势与感应电流:感应电动势是形成感应电流的必要条件，有感应电动势不一定存在感应电流（要看电路是否闭合），有感应电流一定存在感应电动势5思考与讨论感应电动势的大小跟哪些因素有关？6探究感应电动势大小的影响因素（1）探究目的：感应电动势大小跟什么因素有关？（学生猜测）（2）探究要求： 、将

3、条形磁铁迅速和缓慢的插入拔出螺线管，记录表针的最大摆幅。 、迅速和缓慢移动导体棒，记录表针的最大摆幅。、迅速和缓慢移动滑动变阻器滑片，迅速和缓慢的插入拔出螺线管，分别记录表针的最大摆幅；（3）、探究问题：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，快速和慢速效果有什么相同和不同？ 7变化产生E产生I 总电阻一定时，E越大，I越大，指针偏转越大。 变化的快慢不同 都发生了变化问题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？实验分析:问题3：该实验中，将条形磁铁从同一高度插

4、入线圈中，快插入和慢插入有什么相同和不同？ 从条件上看从结果上看相同不同都产生了I产生的I大小不等8当磁通量变化相同时,所用时间越短,感应电流就越大,表明感应电动势越大感应电动势的大小跟磁通量变化和所用时间都有关，即与磁通量的变化率有关.分析与论证结论磁通量的变化率9讨论：磁通量大，磁通量变化一定大吗？磁通量变化大，磁通量的变化率一定大吗？（与速度、速度的变化量和加速度的关系类比） 磁通量的变化率和磁通量、磁通量的变化量不同。 磁通量为零，磁通量的变化率不一定为零;磁通量的变化量大，磁通量的变化率也不一定大。10区别:磁通量、磁通量变化、磁通量： 表示穿过某一面积的磁感线的条数磁通量变化：=2

5、1磁通量变化率：磁通量的变化率11 1、内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量变化率/ t成正比二、法拉第电磁感应定律：2、数学表达式（国际单位时）问题：若闭合电路是n匝线圈，且穿过每匝线圈的磁通量相同，E？ 若有n匝线圈，则相当于有n个电源串联，总电动势为：注意：公式中应取绝对值,不涉及正负.12三、导体作切割磁感线运动 电动势E大小 如图所示闭合线圈一部分导体ab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ab Gabv回路在时间t内增大的面积为：S=L(vt)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

6、度）13vBV1=Vsin V2=Vcos 若导体斜切磁感线（为v与B夹角） （若导线运动方向与导线本身垂直，但跟磁感强度方向有夹角）说明：1、导线的长度L应为有效长度2、V方向和B平行时，=0 E=03、速度V为平均值，E就为平均值. 速度V为瞬时值，E就为瞬时值.14【例6】如图，匀强磁场的磁感应电动势为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。abvE=BL(Vsin)E=B(Lsin)V有效长度-导线在垂直速度方向上 的投影长度15【练习】半径为R的半圆形导线在匀强磁场B中，以速度V向右匀速运动时，E=？ RE = B2RV有效长度-弯

7、曲导线在垂直速度方向上 的投影长度16问题：公式 与公式 的区别和联系？ 1、一般来说， 求出的是平均感应电动势，和某段时间或者某个过程对应，求出的是瞬时感应电动势，E和某个时刻或者某个位置对应。区别：17 2、求出的是整个回路的感应电动势vabcdL区别： 回路中感应电动势为零时，但是回路中某段导体的感应电动势不一定为零。181、公式中的时间趋近于0时， E就为瞬时感应电动势2、公式中v若代表平均速度， 则求出的E就为平均感应电动势。联系：问题：公式 与公式 的区别和联系？19四、反电动势V 此电动势阻碍电路中原来的电流. 故称之为反电动势20NS电动机安培力方向 转动速度方向21 电动机线

8、圈的转动产生感应电动势是反电动势。这个电动势是削弱了电源电流, 阻碍线圈的转动. 线圈要维持原来的转动就必须向电动机提供电能，电能转化为机械能。 正因为反电动势 的存在,所以对电动机,欧姆定律不成立.22 如果电动机因机械阻力过大而停止转动，这时就没有了反电动势，线圈电阻一般都很小，线圈中电流会很大，电动机会烧毁。这时，应立即切断电源，进行检查。23电源24NS电源25【例1】如图12-3-5所示，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,初始时刻线框所在面与磁感线垂直,经过时间t转过1200角,求:(1)线框内感应电动势在t时间内的平均值;(2)转过120

9、0角时,感应电动势的瞬时值.图12-3-526【解析】(1)设初始时刻线框朝纸外的一面为正面时,此时刻磁通量磁能量1=Ba2,磁感线从正面穿入,t时刻后, 磁通量2=(1/2)Ba2, 且此时刻磁通量的变化量应当是(1+2),而不是(1-2),(学生可比较一下转过1200与转过600时的区别). E= / t求出平均电动势：E=3Ba/2t； (2)计算感应电动势的瞬时值要用公式E=BLvsina，且a=1200、v2=2a/(3t);E= a2/(3t)；27【例2】如图12-3-6所示，导线全部为裸导线，半径为r的圆内有垂直于圆平面的匀强磁场，磁感应强度为B，一根长度大于2r的导线MN以速

10、度v在圆环上无摩擦地自左匀速滑动到右端.电路的固定电阻为R，其余电阻不计，试求MN从圆环的左端滑动到右端的过程中电阻R上的电流的平均值及通过的电量.图12-3-6MNR28【解析】本题粗看是MN在切割磁感线，属于“切割”类的问题，要用E=BLv,但切割杆MN的有效长度在不断变化，用公式E=BLv难以求得平均值.事实上，回路中的磁通量在不断变化，平均感应电动势可由磁通量的变化来求.由于 =B S =Br； t =2r/v，由法拉第电磁感应定律，E= / t =Brv/2,所以I=E/R=Brv/2R,从而，通过的电量：q=Br2/R.29【例3】如图12-3-7所示，abcd是一个固定的U型金属

11、框架，ab和cd边都很长，bc边长为l，框架的电阻可不计，ef是放置在框架上与bc平行的导体杆，它可在框架上自由滑动(无摩擦)，它的电阻为R.现沿垂直于框架平面的方向加一恒定的匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直于纸面向里，已知以恒力F向右拉导体ef时，导体杆最后匀速滑动，求匀速滑动时的速度.图12-3-730【解析】当导体杆向右滑动时，通过回路efcb的磁通量将发生变化，从而在回路中产生感应电动势E和感应电流I.设导体杆做匀速运动时的速度为v，根据法拉第电磁感应定律和欧姆定律可知：E=Blv、I=E/R;而磁场对导体杆的作用力为F安=BlI,且有F=F安，解得匀速滑动时的速度为：v=FR/B2l2.31【例4】如图12-3-8所示，长都为l的金属棒OA、OB和圆弧组成闭合回路，磁感应强度为B的匀强磁场和回路所在平面垂直，保持棒OA和圆弧不动，将棒OB绕O点以角速度顺时针转动，B端一直与圆弧接触，求OB棒上感应动势的大小；图12-3-832【解析】方法一：在t时间内OB扫过的面积s= R2t/2;回路中磁通量的变化量 =Bs,再由E= /t求出感应电动势 E=B R2/2；方法二：可以将OB看做是切割磁感线运动，切割速度为其中点速度v=l/2,则有E=Blv=Bl2/2,可见此方法更为简单；因此在此题中将圆弧和OA去掉后