法拉第电磁感应定律.ppt
4.4法拉第电磁感应定律,问题1：据前面所学，电路中存在持续电流的条件是什么？问题2：什么叫电磁感应现象？产生感应电流的条件是什么？,（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,甲,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。,3.试从本质上比较甲、乙两电路的异同,相同点：两电路都是闭合的，有电流,乙中有螺线管,不同点：甲中有电池（电源）,（相当于电源，它的电阻相当于电源的内阻）,1、定义：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势（E）.产生感应电动势的那部分导体相当于电源.,一、感应电动势,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。,2、产生条件：,3、方向判断：,用右手定则判断电流方向，电动势方向跟内电路的电流方向一致。,探究实验：影响感应电动势大小的因素？,实验：将条形磁铁如图所示插入线圈中，电流表指针发生偏转。,问题1：电流表指针偏转原因是什么？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2：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？,（磁通量变化的快慢不同）,磁通量的变化相同,都产生了E(I),产生的E(I)大小不等,结论：感应电动势的大小可能与磁通量变化的快慢有关，磁通量变化得快，感应电动势就大。,说明：磁通量的变化快慢用磁通量的变化率来描述，即可表示为,越大，感应电流I越大，感应电动势E越大。,所用时间不同,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,定律内容,取适当单位则k=1,1、内容：闭合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。,二、法拉第电磁感应定律：,2、数学表达式,（注意单位）,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，感应电流的方向另行判断。,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的多少,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,3、理解:、/t的意义,产生感应电动势的条件,判断：1、磁通量大，电动势一定大吗？2、磁通量变化大，电动势一定大吗？3、磁通量增大，电动势也增大吗？磁通量减小，电动势也减小吗？4、磁通量加速增大，电动势也增大吗？磁通量加速减小，电动势也减小吗？,a.磁感应强度B不变,垂直于磁场的回路面积S发生变化。此时：,b.垂直于磁场的回路面积S不变,磁感应强度B发生变化。此时：,2、用公式 求E的二种常见情况：,（动生电动势）,（感生电动势）,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。,3、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。,25V,16V,1.6V,练习题,例1、匝数为n200的线圈回路总电阻R50，整个线圈平面均有垂直于线框平面的匀强磁场穿过，磁通量随时间变化的规律如图所示，求：线圈中的感应电流的大小。,巩固练习,例2、有一面积为S100cm2的金属环，电阻为R0.1，环中磁场变化规律如图所示，磁场方向垂直环面向里，则在t1t2时间内通过金属环某一截面的电荷量为多少？,三、导体切割磁感线时的感应电动势,导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度是B，长为L的导体棒ab以速度v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势,分析：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,平均值或瞬时值,L应为有效长度,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=0,3、速度V为平均值（瞬时值），E就为平均值（瞬时值）,练习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？,E=BLVsin,练习2：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=？,E=BLV,L,四、对比两个公式,求平均感应电动势,t近于0时，E为瞬时感应电动势,求平均感应电动势,v是平均速度,求瞬时感应电动势，v是瞬时速度,1、一般来说，求出的是平均感应电动势，E和某段时间或者某个过程对应，而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。,2、求出的是整个回路的感应电动势，而不是回路中某部分导体的电动势。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。如右图。,区别：,例3：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？,（1）0.5A 2V,（2）0.1N,（3）0.1J 0.1J,如果所示，通电线圈在磁场中受力转动，线圈中就会产生感应电动势。感应电动势加强了电源产生的电流，还是削弱了它？是有利于线圈的转动，还是阻碍了线圈的转动？,思考与讨论,三、反电动势,电机转动,1、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。,课堂小结,当有N匝线圈时,当单匝线圈时,2、理解:、/t的意义,3、用公式 求E的二种常见情况：,4、反电动势,
