广东省惠州市惠东县胜利学校高中物理 第一章 第4节法拉第地磁感应定律课件 新人教选修32

1、第4节法拉第电磁感应定律2021/8/8 星期日1据前面所学，电路中存在持续电流的条件是什么？什么叫电磁感应现象？产生感应电流的条件是什么？12复习（1）闭合电路；（2）有电源 产生感应电流的条件是：（1）闭合电路；（2）磁通量变化。利用磁场产生电流的现象2021/8/8 星期日2 法拉第（17911876）是英国著名的物理学家、化学家。他发现了电磁感应现象，提出电场和磁场的概念。场的概念对近代物理的发展的重大意义。 他家境贫寒，出身于铁匠家庭，未受过系统的正规教育，但却在众多领域中作出惊人成就，堪称刻苦勤奋、探索真理、不计个人名利的典范，对于青少年富有教育意义。2021/8/8 星期日3甲N

2、SG乙 既然闭合电路中有感应电流，这个电路中就一定有电动势。比较甲、乙两电路的异同3产生电动势的那部分导体相当于电源2021/8/8 星期日4学习目标运用 理解 知道 法拉第电磁感应定律计算感应电动势 法拉第电磁感应定律的内容和数学表达式 磁通量、磁通量变化量、磁通量变化率 决定感应电动势大小的因素2021/8/8 星期日5自主学习1、有一个50匝的线圈，如果穿过它的磁通量的变化率为0.5Wb/s，求感应电动势。 2、一个100匝的线圈，在0. 5s内穿过它的磁通量从0.01Wb增加到0.09Wb。求线圈中的感应电动势。25V，16V2021/8/8 星期日6问题1：在实验中，电流表指针偏转原

3、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？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 都发生了变化一、观察实验，分析并思考回答下面的问题：问题3：该实验中，将条形磁铁从同一高度插入线圈中，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2021/8/8 星期日7二、感应电动势1、感应电动势（E） 1)定义:在电磁感应现象中产生的电动势。2)磁通量变化越快，感应电动势越大。 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。 2、法拉第电磁感应定律 1)内容:(n为线圈的匝数)2)数学

4、表达式:平均磁通变化率 平均感应电动势 2021/8/8 星期日8物理意义与电磁感应关系磁通量穿过回路的磁感线的条数多少无直接关系磁通量变化穿过回路的磁通量变化了多少产生感应电动势的条件磁通量变化率/t穿过回路的磁通量变化的快慢决定感应电动势的大小三、理解:、/t的意义2021/8/8 星期日9 1.磁感应强度B不变,垂直于磁场的回路面积S发生变化,SS2-S1,此时： 2.垂直于磁场的回路面积S不变,磁感应强度B发生变化,BB2-B1,此时：四、应用:用公式 求E的二种常见情况：（感生电动势）（动生电动势）2021/8/8 星期日10当堂训练11、一个匝数为100、面积为10cm2的线圈垂直

5、磁场放置，在0. 5s内穿过它的磁场从1T增加到9T。求线圈中的感应电动势。1.6V2、如图所示，一个50匝的线圈的两端跟R99的电阻相连接，置于竖直向下的匀强磁场中，线圈的横截面积是202，电阻为1，磁感应强度以100Ts的变化率均匀减少。在这一过程中通过电阻R的电流为多大？2021/8/8 星期日112、如图所示，一个50匝的线圈的两端跟R99的电阻相连接，置于竖直向下的匀强磁场中，线圈的横截面积是202，电阻为1，磁感应强度以100Ts的变化率均匀减少。在这一过程中通过电阻R的电流为多大？解析：2021/8/8 星期日123、如图，半径为r的金属环绕通过某直径的轴00以角速度作匀速转动,

6、匀强磁场的磁感应强度为B，从金属环面与磁场方向重合时开始计时,则在 金属环转过900角的过程中，环中产生的电动势的 平均值是多大?00B2021/8/8 星期日134、（双选）单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场。若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示，则：( )/10-2Wbt/sABD0120.1A、线圈中0时刻感应电动势最小 B、线圈中D时刻感应电动势为零 C、线圈中D时刻感应电动势最大 D、线圈中0到D时间内 平均感应电动势为0.4VBD斜率表示的变化率2021/8/8 星期日14（课时2）导体作切割磁感线运动 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

7、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=Lvt产生的感应电动势为：穿过回路的磁通量的变化为：=BS=BLvt（V是相对于磁场的速度）2021/8/8 星期日15vBV1=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、导线运动方向和磁感线平行时，E=03、速度V为平均值（瞬时值），E就为平均值（瞬时值）2021/8/8 星期日16感应电动势LvB公式BLv中的L指的是切割磁感线的有效长度。在上图中E=BLv，L是圆弧切割磁感线的有

8、效长度。2021/8/8 星期日17例1：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=BLVsin2021/8/8 星期日18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 = 2 B R V2021/8/8 星期日19思考题 求下面图示情况下，a、b、c三段导体两端的感应电动势各为多大？ 2021/8/8 星期日20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

9、：vabcdL2、求出的是整个回路的感应电动势，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。2021/8/8 星期日211、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？2021/8/8 星期日221 、如下图所示,是一个水平放置的导体框架,宽度L=0.50m,接有电阻R=0.20,磁感应强度B=0.40T,方向如图所示.今有一导体棒ab横放在框架上,并能无摩擦的沿框滑动,其他部分电阻均不计,当ab以v=4t m/s的速度向右匀加速滑动时,试求:1)导体棒ab在5s内产生的感应

10、电动势的大小2)导体棒ab在5s末产生的感应电动势的大小2021/8/8 星期日23 2、如图，水平面上有两根相距0.5m的足够长的平行金属导轨MN和PQ，它们的电阻可忽略不计，在M和 P之间接有阻值为R 3.0的定值电阻，导体棒ab长0.5m，其电阻为r 1.0 ，与导轨接触良好.整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，B0.4T。现使ab以v10ms的速度向右做匀速运动。（1）a b中的电流大? a b两点间的电压多大？（2）维持a b做匀速运动的外力多大？（3）a b向右运动1m的过程中，外力做的功是多少？电路中产生的热量是多少？ RBrPMNaQbv（1） 0.5A 1.5V（2）0.1

11、N（3）0.1J 0.1J2021/8/8 星期日24一台电动机，线圈电阻是0.4 ，当电动机两端加220V电压时，通过电动机的电流是50A。这台电动机每分钟所做的机械功有多少?解:电动机消耗的电功率P、电动机的发热功率P热、转化为机械能的功率P机。三者之间遵从能量守恒定律: PP热+P机由焦耳定律，电动机的热功率为 P热 I2R, 消耗的电功率为PUI电动机所做机械功的功率P机PP热UII2R根据功率与做功的关系，电动机每分钟所做的机械功为WP机t=(IU一I2R)t=(50X220-502X0.4)X60J=6X105J2021/8/8 星期日25四、反电动势V 此电动势阻碍电路中原来的电

12、流. 故称之为反电动势课时32021/8/8 星期日26NS电动机安培力方向 转动速度方向2021/8/8 星期日27 电动机线圈的转动产生感应电动势是反电动势。这个电动势削弱了电源电流, 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.2021/8/8 星期日281、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；B、某时刻穿过线圈的磁通量为零，感应电动势一定为零；C、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。C2021/8/8 星

13、期日292、关于感应电动势的大小，下列说法正确的是A、穿过闭合回路的磁通量最大时，其感应电动势一定最大；B、穿过闭合回路的磁通量为零时，其感应电动势一定为零；C、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；D、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；D2021/8/8 星期日303、下列几种说法中正确的是（）A、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B、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C、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D、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D2021/

14、8/8 星期日314、关于感应电动势的大小，下列说法正确的是A、跟穿过闭合电路的磁通量有关B、跟穿过闭合电路的磁通量的变化大小有关C、跟穿过闭合电路的磁通量的变化快慢有关D、跟电路中电阻大小有关C2021/8/8 星期日325、把一条形磁铁插入同一个闭合线圈中，第一次快插，第二次慢插，两次的初末位置相同，则两次中（）A、磁通量的变化率相同B、磁通量的变化量相同C、产生的感应电流相同D、产生的感应电动势相同 B2021/8/8 星期日336、如图面积为0.2 m2的100匝线圈处在匀强磁场中，磁场方问垂直于线圈平面，已知磁感应强度随时间变化的规律为B=（2+0.2t）T，定值电阻R1=6，线圈电阻R2=4，求： （1）磁通量变化率，回路的感应电动势； （2）a、b两点间电压Uab（1）0.04Wb/s，4V（2）2.4V2021/8/8 星期日347、两块水平放置的板间距为d，用导线与一n匝线圈连接，线圈置于方向竖直向上的匀强磁场中，如图所示，两板间有一质量为m、带电量为q的油滴恰好