3《法拉第电磁感应定律》课件

（1）闭合电路利用磁场产生电流的现象问题1：什么叫电磁感应现象？问题2：产生感应电流的条件是什么？（2）磁通量变化思考:2、导体切割型：1、磁通变化型：问题3：感应电流方向如何判断？右手定则基本步骤？楞次定律内容？对象？对象？问题4：试从本质上比较甲、乙两电路的异同既然闭合电路中有感应电流，这个电路中就一定有电动势。甲NSG乙产生电动势的那部分导体相当于电源1、定义：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势（E）.闭合电路中有感应电流，这个电路中就一定有感应电动势.一、感应电动势产生感应电动势的那部分导体相当于电源.怎样确定等效电源的正负极？2、产生条件：3、磁通量变化是电磁感应的根本原因;产生感应电动势是电磁感应现象的本质.磁通变化型中：用右手定则判断：四指指向为等效电源的正极导体切割型中：用楞次定律判断：像判断感应电流方向一样，只是四指环绕所指方向为等效电源正极穿过电路的磁通量发生变化实验探究一若闭合电路中有感应电流,电路中就一定有电动势.演示实验并播放动画画出等效电路图实验探究3:感应电动势1实验探究二若电路断开时，虽然没有感应电流，电动势依然存在。演示实验并播放动画画出等效电路图Φ变化产生E产生I问题1：在实验中，电流表指针偏转原因是什么？知：由rREI总电阻一定时,E越大,I越大,指针偏转越大.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？Φ变化的快慢不同Φ都发生了变化且变化相同都产生了E(I)产生的E(I)大小不等磁通量变化越快，感应电动势越大。磁通量的变化快慢tΦ越大?从条件上看从结果上看相同不同问题3:在实验中，将条形磁铁从同一高度插入线圈中同一位置，快插入和慢插入有什么相同和不同?磁通量的变化率物理意义与电磁感应关系磁通量Ф穿过回路的磁感线的条数多少没有直接关系磁通量变化△Ф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ΔΦ/Δt穿过回路的磁通量变化的快慢决定感应电动势的大小★Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的意义后来磁通量减开始磁通量二、法拉第电磁感应定律电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。1.内容:tΦEtΦnE注意：公式中ΔΦ取绝对值，不涉及正负。2.公式:n为线圈的匝数针对练习：穿过单匝闭合线圈的磁通量随时间变化的Φ－t图象如图所示，由图知0～5s线圈中感应电动势大小为________V,5～10s线圈中感应电动势大小为______V,10～15s线圈中感应电动势大小为________V.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：()A、线圈中0时刻感应电动势最大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ABD例与练3斜率表示Φ的变化率1ABD0.1Φ/10-2Wbt/s02D、线圈中0到D时间内平均感应电动势为0.4V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。25V例与练1一个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。16V例与练2问题1：磁通量大,磁通量变化一定大吗?问题2：磁通量变化大,磁通量的变化率一定大吗?磁通量的变化率和磁通量、磁通量的变化无直接关系:磁通量大，磁通量的变化率不一定大;磁通量的变化大，磁通量的变化率不一定大.思考与讨论物理意义与电磁感应关系磁通量Ф穿过回路的磁感线的条数多少无直接关系磁通量变化△Ф穿过回路的磁通量变化了多少（只取绝对值）产生感应电动势的条件磁通量变化率ΔΦ/Δt穿过回路的磁通量变化的快慢决定感应电动势的大小3、理解:Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的意义关于电磁感应，下述说法中正确的是()A、穿过线圈的磁通量越大,感应电动势越大B、穿过线圈的磁通量为零,感应电动势一定为零C、穿过线圈的磁通量的变化越大,感应电动势越大D、穿过线圈的磁通量变化越快,感应电动势越大D注意:感应电动势E与Φ、△Φ、△Φ/△t的关系例与练4一个匝数为100、面积为10cm2的线圈垂直磁场放置,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。1.6V例与练51.垂直于磁场的回路面积S不变,磁感应强度B发生变化,ΔB＝B2-B1,此时：注：用公式求E的二种常见情况之一：tΦnEtBSnE（感生电动势）针对练习如图所示，圆环a和b的半径之比R1∶R2＝2∶1，且是由粗细相同的同种材料的导线构成，连接两环的导线电阻不计，匀强磁场的磁感应强度始终以恒定的变化率变化（如图所示），求A、B两点间的电势差？如图所示，边长为L的正方形线框垂直磁场放置，在外力作用下，在时间t内变成圆，求该过程中线圈中产生的感应电动势E和感应电流方向？例与练6Badcb2.磁感应强度B不变,垂直于磁场的回路面积S发生变化,ΔS＝S2-S1,此时：注:用公式求E的二种常见情况之二：tΦnEtSBnE（动生电动势）ab××××××××××××××××××××××××Gabv回路在时间t内增大的面积为：ΔS=LvΔt产生的感应电动势为：穿过回路的磁通量的变化为：ΔΦ=BΔStΦE=BLvΔtttBLvBLv（V是相对于磁场的速度）三、导体切割磁感线时的感应电动势如图所示闭合线框一部分导体ab长l,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θvBV1V2若导体运动方向跟磁感应强度方向有夹角(导体斜切磁感线)注意：2、导线的长度L应为有效长度1、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)Lvθ为v与B夹角sin1BLvBLvE三、导体切割磁感线时的感应电动势BLvE匀强磁场v、B、L两两垂直sinBLvEvBLL、夹角为与Bv三、导体切割磁感线时的感应电动势如图，匀强磁场的磁感应强度为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θ角，求金属棒ab产生的感应电动势。abθvE=BLVsinθ例与练7在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一个匝数为n的矩形线圈,边长ab=L1,bc=L2线圈绕中心轴OO'以角速度ω由图示位置逆时针方向转动。求:(1)转过1/4周时ab边产生的瞬时感应电动势(2)转过1/4周时线圈中产生的平均感应电动势例与练8B00'aωdcb公式①tnEsinBLvE与公式②有哪些区别和联系？问题：公式①tnEsinBLvE与公式②的区别和联系？(1)①求出的是平均感应电动势,E和某段时间或某个过程对应；②求出的是瞬时感应电动势，E和某个时刻或某个位置对应.(2)①求出的是整个回路的感应电动势；②求出的是某部分导体的电动势。vabcdL1、区别：注：回路中感应电动势为零时，回路中某段导体的感应电动势不一定为零。(1)公式①中的时间趋近于0时，则E为瞬时感应电动势(2)公式②中v若代表平均速度，则E为平均感应电动势。2、联系：问题：公式①tnEsinBLvE与公式②的区别和联系？公式①和公式②是统一的.如图,一个水平放置的导体框架,宽度L=1.50m,接有电阻R=0.20Ω,设匀强磁场和框架平面垂直,磁感应强度B=0.40T,方向如图.今有一导体棒ab跨放在框架上,并能无摩擦地沿框滑动,框架及导体ab电阻均不计,当ab以v=4.0m/s的速度向右匀速滑动时，试求：(1)导体ab上的感应电动势的大小(2)回路上感应电流的大小E=BLv=0.80VA0.4rREI例与练9小结：①由于导体运动过程中感应电动势不变，瞬时值等于平均值，所以也可用下式求E.tSBtEErRRIRU②如果这时跨接在电阻两端有一个电压表，测得的就是外电路上的电压，即如图,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,它们的电阻不计,在M和P之间接有R=3.0Ω的定值电阻,导体棒长ab=0.5m,其电阻为r=1.0Ω,与导轨接触良好.整个装置处于方向竖直向下的匀强磁场中,B=0.4T.现使ab以v=10m／s的速度向右做匀速运动.(1)ab中的电流多大?ab两点间的电压多大?(2)维持ab做匀速运动的外力多大?(3)ab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?RBrPMNaQbvWF=0.1JI=0.5AF=0.1NQ=0.1JU=1.5V例与练10如图所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路，电阻为R．虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于回路所在的平面，回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直．从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，求（1）该过程中最大感应电流；（2）该过程中通过线圈某横截面的电荷量q.练习通过导体某横截面的电荷量求解方法：Δq＝IΔt由电流的定义式得：①由法拉第电磁感应定律得：平均感应电动势E＝ΔΦ/Δt由全电路欧姆定律得：I＝E/R②③由得：①③②Δq＝ΔΦ/R针对练习有一面积为100cm2的金属环，电阻为0.1Ω，环中磁场变化规律如图所示，且磁场方向垂直于环面向里，在t1～t2这段时间内环中通过的感应电荷量为多少？如图，半径为r的金属环绕通过某直径的轴00'以角速度ω作匀速转动,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?00'B例与练11如图，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，初始时刻线框所在的平面与磁感线垂直，经过t时间转过900角，求：（1）线框内感应电动势在时间t内的平均值.（2）转过900角时感应电动势的瞬时值.例与练12如图,长为L的铜杆OA以O为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角速度ω匀速转动,磁场的磁感应强度为B,求杆OA两端的电势差.ωAOA'221LBE例与练13导体棒绕其中一个端点在匀强磁场中在垂直磁场方向匀速转动时，产生的感应电动势E221LBE导体棒转动切割：BlvE2/2/2BLLBLBlvE）（中也可用进行计算,因为从O→A,各点的线速度是均匀变化的,故取棒中点的速度代表棒的平均速度，由如图,有一匀强磁场B=1.0×10-3T，在垂直磁场的平面内,有一金属棒AO,绕平行于磁场的O轴顺时针转动,已知棒长L=0.20m，角速度ω=20rad/s，求：棒产生的感应电动势有多大？V1082242BLBStE例与练14