4.3《法拉第电磁感应定律》PPT课件解析

（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针对练习如图所示，单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量Φ随时间t的关系可用图象表示，则()A．在t＝0时刻，线圈中磁通量最大，感应电动势也最大B．在t＝1×10－2s时刻，感应电动势最大C．在t＝2×10－2s时刻，感应电动势为零D．在0～2×10－2s时间内，线圈中感应电动势的平均值为零1-1一个匝数为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1、如图所示，圆环a和b的半径之比ra∶rb＝2∶1，ra=2cm,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？122、如图所示，线圈内有理想边界的磁场，当磁场均匀增加时，有一带电粒子静止于平行板(两板水平放置)电容器中间，则此粒子带____电，若线圈的匝数为n，平行板电容器的板间距离为d，粒子的质量为m，带电量为q，则磁感应强度的变化率为。(设线圈的面积为S)．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针对练习如图所示，竖直向下的匀强磁场中，将一水平放置的金属棒ab以水平速度v0抛出，设整个过程中，棒的取向不变，不计空气阻力，则金属棒运动过程中产生的感应电动势的大小变化情况应是()A．越来越大B．越来越小C．保持不变D．无法判定如图，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：(3)公式①适用一切情况，（通常用于磁通变化型）公式②适用导体切割型(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.(3)公式②是公式①的特例如图,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)回路上感应电流和ab两点的电压(3)若导体棒做变速运动，经过1s速度变为2.0m/s，位移为0.5m，求此时的电动势和该过程中的电动势例与练9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10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11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,电路中产生的热量Q和通过R的电荷量q。RBrPMNaQbv例与练12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1、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？122、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,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