高中物理3-2-4.4法拉第電磁感應(yīng)定律

1、第四章第四章 電磁感應(yīng)電磁感應(yīng) 問(wèn)題：產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么？問(wèn)題：產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么？（1 1）閉合電路）閉合電路（2 2）磁通量變化）磁通量變化復(fù)習(xí)復(fù)習(xí): :NSG+G產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源1、定義：、定義：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫生的電動(dòng)勢(shì)叫感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（E）. . 一、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相相當(dāng)于當(dāng)于電源電源. .2、產(chǎn)生條件：、產(chǎn)生條件： 穿過(guò)穿過(guò)回路回路的的磁通量磁通量發(fā)生變化發(fā)生變化觀察實(shí)驗(yàn)觀察實(shí)驗(yàn),分析思考分析思考:在實(shí)驗(yàn)中，將條形磁鐵從同

2、一高度插入線在實(shí)驗(yàn)中，將條形磁鐵從同一高度插入線圈中同一位置，快插入和慢插入有什么相圈中同一位置，快插入和慢插入有什么相同和不同同和不同? 變化的快慢不同變化的快慢不同 都發(fā)生了相同變化都發(fā)生了相同變化都產(chǎn)生了都產(chǎn)生了E(I)產(chǎn)生的產(chǎn)生的E(I)大小不等大小不等磁通量變化磁通量變化越快越快，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大。，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大。 磁通量的變化快慢磁通量的變化快慢越大越大?從條件上看從條件上看從結(jié)果上看從結(jié)果上看相同相同不同不同變化變化產(chǎn)生產(chǎn)生E產(chǎn)生產(chǎn)生I /t (1)：磁通量大：磁通量大,磁通量變化一定大嗎磁通量變化一定大嗎? (2)：磁通量變化大：磁通量變化大,磁通量的變化率一定磁通量的變化率一

3、定大嗎大嗎?思考與討論思考與討論 物理意義物理意義與電磁感應(yīng)關(guān)系與電磁感應(yīng)關(guān)系磁通量磁通量穿過(guò)回路的磁感穿過(guò)回路的磁感線的條數(shù)線的條數(shù)多少多少無(wú)直接關(guān)系無(wú)直接關(guān)系磁通量變化磁通量變化穿過(guò)回路的磁通穿過(guò)回路的磁通量量變化變化了多少了多少產(chǎn)生產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的勢(shì)的條件條件磁通量變化率磁通量變化率/t/t穿過(guò)回路的穿過(guò)回路的磁磁通量通量變化的快變化的快慢慢 決定決定感應(yīng)電感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的動(dòng)勢(shì)的大小大小3、理解、理解:、/t的意義的意義關(guān)于電磁感應(yīng)，下述說(shuō)法中正確的是關(guān)于電磁感應(yīng)，下述說(shuō)法中正確的是( )A、穿過(guò)線圈的磁通量越大、穿過(guò)線圈的磁通量越大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大B、穿過(guò)線圈的磁通量

4、為零、穿過(guò)線圈的磁通量為零,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定為零為零C、穿過(guò)線圈的磁通量的變化越大、穿過(guò)線圈的磁通量的變化越大,感應(yīng)電動(dòng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大勢(shì)越大D、穿過(guò)線圈的磁通量變化越快、穿過(guò)線圈的磁通量變化越快,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大越大D例題例題1二、法拉第電磁感應(yīng)定律二、法拉第電磁感應(yīng)定律閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過(guò)這一電路的穿過(guò)這一電路的磁通量磁通量的的變化率變化率成成正正比。比。 1.1.內(nèi)容內(nèi)容: :注意：注意：公式中公式中取絕對(duì)值取絕對(duì)值，不涉及正負(fù)，不涉及正負(fù)，感應(yīng)電流的方向另行判斷。感應(yīng)電流的方向另行判斷。2 2.公式公式: :n為線圈的匝數(shù)為

5、線圈的匝數(shù)E=/tE=n/t 1.磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變不變,垂直于磁場(chǎng)的回路垂直于磁場(chǎng)的回路面積面積S發(fā)生變化時(shí)：發(fā)生變化時(shí)： 2.垂直于磁場(chǎng)的回路面積垂直于磁場(chǎng)的回路面積S不變不變,磁感應(yīng)強(qiáng)磁感應(yīng)強(qiáng)度度B發(fā)生變化時(shí)：發(fā)生變化時(shí)：3、應(yīng)用、應(yīng)用: E=n/t 求求E的二種情況：的二種情況：E=nBS/tE=nSB/t例題例題2一個(gè)一個(gè)100匝的線圈，在匝的線圈，在0.5s內(nèi)穿過(guò)它的磁內(nèi)穿過(guò)它的磁通量從通量從0.01Wb增加到增加到0.09Wb。求線圈。求線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。16V例題例題3一個(gè)匝數(shù)為一個(gè)匝數(shù)為100、面積為、面積為10cm2的線圈垂的線圈垂直磁場(chǎng)放置直磁場(chǎng)

6、放置, 在在0.5s內(nèi)穿過(guò)它的磁場(chǎng)從內(nèi)穿過(guò)它的磁場(chǎng)從1T增加到增加到9T。求線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。求線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。1.6V例題例題4在磁感應(yīng)強(qiáng)度為在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,有一矩形有一矩形線框線框,邊長(zhǎng)邊長(zhǎng)ab=L1,bc=L2線框繞中心軸線框繞中心軸00以以角速度角速度由圖示位置逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。求由圖示位置逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。求:(1)線圈轉(zhuǎn)過(guò)線圈轉(zhuǎn)過(guò)1/2周周的過(guò)程中平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的過(guò)程中平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)B00adcb（2）線圈轉(zhuǎn)過(guò)線圈轉(zhuǎn)過(guò)1/4周呢？周呢？E=2BL1L2W/E=2BL1L2W/ab Gabv回路在時(shí)間回路在時(shí)間t內(nèi)增大的面積為：內(nèi)增大的面積為： S=Lvt

7、穿過(guò)回路的磁通量的變化穿過(guò)回路的磁通量的變化為：為：=BS =BLvt產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為： 閉合線框一部分導(dǎo)體閉合線框一部分導(dǎo)體ab長(zhǎng)長(zhǎng)l,處于勻強(qiáng)處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度是磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度是B，ab以速度以速度v勻速切割勻速切割磁感線，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。磁感線，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。E=/t=BLV例題例題5vB BV1V2若導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向跟磁感應(yīng)強(qiáng)度方向有夾角若導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向跟磁感應(yīng)強(qiáng)度方向有夾角(導(dǎo)體斜切磁感線導(dǎo)體斜切磁感線)E=BLV1=BLVsinv 、B B、L L兩兩兩垂直兩垂直三、導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的三、導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)1、平動(dòng)切割：、平

8、動(dòng)切割：E=BLVE=BLVsinL L垂直垂直v 、 L L 垂直垂直B B ； v B B成角成角3、速度、速度v為平均值為平均值(瞬時(shí)值瞬時(shí)值), E就為平均值就為平均值(瞬時(shí)值瞬時(shí)值)注意：注意：2、導(dǎo)線的長(zhǎng)度、導(dǎo)線的長(zhǎng)度L應(yīng)為應(yīng)為有效長(zhǎng)度有效長(zhǎng)度 1、導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向和磁感線、導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向和磁感線平行平行時(shí)時(shí), E=0Lv如圖如圖,長(zhǎng)為長(zhǎng)為L(zhǎng)的銅桿的銅桿OA以以O(shè)為軸在垂直于勻?yàn)檩S在垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的平面內(nèi)以角速度強(qiáng)磁場(chǎng)的平面內(nèi)以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)勻速轉(zhuǎn)動(dòng),磁場(chǎng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,求桿求桿OA兩端的電勢(shì)差兩端的電勢(shì)差.AOA例題例題6E=BL2/2 E=BL2/2 2、導(dǎo)體棒掃

9、動(dòng)切割、導(dǎo)體棒掃動(dòng)切割 (1) 前式前式求出的是平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)求出的是平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì), E和某段時(shí)和某段時(shí)間或某個(gè)過(guò)程對(duì)應(yīng)；間或某個(gè)過(guò)程對(duì)應(yīng)； 后式后式求出的是瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，求出的是瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，E和某個(gè)時(shí)刻或某個(gè)位置對(duì)應(yīng)和某個(gè)時(shí)刻或某個(gè)位置對(duì)應(yīng).(2)(2)前式前式求出的是整個(gè)回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；求出的是整個(gè)回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；后式后式求出的是求出的是某部分導(dǎo)體的電動(dòng)勢(shì)?；芈分懈袘?yīng)電動(dòng)勢(shì)為零時(shí)，回路某部分導(dǎo)體的電動(dòng)勢(shì)?；芈分懈袘?yīng)電動(dòng)勢(shì)為零時(shí)，回路中某段導(dǎo)體的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不一定為零。中某段導(dǎo)體的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不一定為零。vabcdL1、區(qū)別：區(qū)別：(1)前式前式中的時(shí)間趨近于中的時(shí)間趨近于0時(shí)，則時(shí)

10、，則E為瞬時(shí)為瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(2)后式后式中中v若代表平均速度，則若代表平均速度，則E為平均感為平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。2、聯(lián)系：、聯(lián)系：兩個(gè)式子是統(tǒng)一的兩個(gè)式子是統(tǒng)一的.問(wèn)題：?jiǎn)栴}：E=n/t與與 E=BLVsin區(qū)別和聯(lián)系區(qū)別和聯(lián)系 如圖如圖,一個(gè)水平放置的導(dǎo)體框架一個(gè)水平放置的導(dǎo)體框架,寬度寬度L=0.50m,接有電阻接有電阻R=0.30,設(shè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)和框架平面垂直設(shè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)和框架平面垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.40T,方向如圖方向如圖.今有一導(dǎo)體棒今有一導(dǎo)體棒ab跨放在框架上跨放在框架上,并能并能無(wú)摩擦地沿框滑動(dòng)無(wú)摩擦地沿框滑動(dòng),框架電阻均不計(jì)框架電阻均不計(jì),導(dǎo)體導(dǎo)體a

11、bab電阻為電阻為0.10.1,當(dāng)當(dāng)ab以以v=4.0m/s的速度向右勻速滑動(dòng)時(shí)，試求：的速度向右勻速滑動(dòng)時(shí)，試求：(1)導(dǎo)體導(dǎo)體ab上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小(2)回路上感應(yīng)電流的大小回路上感應(yīng)電流的大小(3)Ab兩端的電壓。兩端的電壓。練習(xí)練習(xí)10.8V2A0.6V如圖，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為如圖，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，長(zhǎng)為，長(zhǎng)為L(zhǎng)的金屬棒的金屬棒ab在垂直于在垂直于B的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，速度速度v與與L成成角，求金屬棒角，求金屬棒ab產(chǎn)生的感應(yīng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。電動(dòng)勢(shì)。abvE=BLVsin練習(xí)練習(xí)2/10- -2Wbt/sA B D0120.1單匝矩形線圈在勻

12、強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸垂單匝矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸垂直于磁場(chǎng)。若線圈所圍面積里磁通量隨時(shí)間變直于磁場(chǎng)。若線圈所圍面積里磁通量隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示，則：化的規(guī)律如圖所示，則：( )A、線圈中、線圈中0時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 B、線圈中、線圈中D時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零 C、線圈中、線圈中D時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 D、線圈中、線圈中0到到D時(shí)間內(nèi)時(shí)間內(nèi) 平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0.4VABD練習(xí)練習(xí)3斜率表示斜率表示的變化率的變化率如圖如圖,水平面上有兩根相距水平面上有兩根相距0.5m的足夠長(zhǎng)的平行金的足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌屬導(dǎo)軌(電阻

13、不計(jì)電阻不計(jì)),在在M和和P之間接有之間接有R=3.0的定值的定值電阻，導(dǎo)體棒電阻，導(dǎo)體棒ab電阻為電阻為r=1.0。整個(gè)裝置處于方。整個(gè)裝置處于方向豎直向下的勻強(qiáng)磁中向豎直向下的勻強(qiáng)磁中,B=0.4T.現(xiàn)使現(xiàn)使ab以以v=10ms的速度向右做勻速運(yùn)動(dòng)的速度向右做勻速運(yùn)動(dòng).(1)ab中的電流多大中的電流多大? ab兩點(diǎn)間的電壓多大兩點(diǎn)間的電壓多大?(2)維持維持ab做勻速運(yùn)動(dòng)的外力多大做勻速運(yùn)動(dòng)的外力多大?(3)ab向右運(yùn)動(dòng)向右運(yùn)動(dòng)1m的過(guò)程中的過(guò)程中, 外力做的功是多少外力做的功是多少?電電路中產(chǎn)生的熱量是多少路中產(chǎn)生的熱量是多少? RBrPMNaQbvWF=0.1JI=0.5AF=0.1N

14、Q=0.1JU=1.5V練習(xí)練習(xí)4如圖，將一條形磁鐵插入某一閉合線圈，第如圖，將一條形磁鐵插入某一閉合線圈，第一次用一次用0.05s，第二次用，第二次用0.1s。試求：。試求：(1)兩次線圈中的兩次線圈中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比?(2)兩次線圈中電流之比？?jī)纱尉€圈中電流之比？ (3)兩次通過(guò)線圈兩次通過(guò)線圈電荷量之比電荷量之比?(4)兩次在兩次在R中產(chǎn)生中產(chǎn)生熱量之比熱量之比?練習(xí)練習(xí)52:12:11:12:1 穿過(guò)一個(gè)電阻為穿過(guò)一個(gè)電阻為11的單匝閉合線圈的磁通量始的單匝閉合線圈的磁通量始終是每秒均勻減少終是每秒均勻減少2Wb2Wb，則，則 （）（） A A、線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

15、一定是每秒減少、線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定是每秒減少2v2v B B、線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定是、線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定是2v2v C C、線圈中的感應(yīng)電流一定是每秒減少、線圈中的感應(yīng)電流一定是每秒減少2A2A DD、線圈中的感應(yīng)電流一定是、線圈中的感應(yīng)電流一定是2A2A練習(xí)練習(xí)6 6BD 匝數(shù)為匝數(shù)為n n200200的線圈回路總電阻的線圈回路總電阻R R5050，整個(gè)，整個(gè)線圈平面均有垂直于線框平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)穿過(guò)，線圈平面均有垂直于線框平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)穿過(guò)，磁通量磁通量隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示，求：線圈隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示，求：線圈中的感應(yīng)電流的大小。中的感應(yīng)電流的大小。 練習(xí)練習(xí)7 7由圖像

16、知道由圖像知道/t=0.5V由由E=n/t=100V由由I=E/R=2A 如圖所示，用絕緣導(dǎo)線繞制的閉合線圈，共如圖所示，用絕緣導(dǎo)線繞制的閉合線圈，共100100匝，線圈總電阻為匝，線圈總電阻為R=0.5R=0.5，單匝線圈的面積為，單匝線圈的面積為30cm30cm2 2。整個(gè)線圈放在垂直線圈平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。整個(gè)線圈放在垂直線圈平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如果勻強(qiáng)磁場(chǎng)以如圖所示變化，求線圈中感中，如果勻強(qiáng)磁場(chǎng)以如圖所示變化，求線圈中感應(yīng)電流的大小。應(yīng)電流的大小。 練習(xí)8B/t=0.005T/S/t=SB/t=1.510-5VE=N/t=1.510-3V I=E/R=310-3A 有一面積為有一面積為S S100cm100cm2 2的金屬環(huán)，電阻為的金屬環(huán)，電阻為R R0.10.1，環(huán)中磁場(chǎng)變化規(guī)律如圖所示，磁場(chǎng)方向垂，環(huán)中磁場(chǎng)變化規(guī)律如圖所示，磁場(chǎng)方向垂直環(huán)面向里，則在直環(huán)面向里，則在t t1 1t t2 2時(shí)間內(nèi)通過(guò)金屬環(huán)某一時(shí)間內(nèi)通過(guò)金屬環(huán)某一截面的電荷量為多少？截面的電荷量為多少？練習(xí)練習(xí)9 9E=/t I=E/R= /tRq=I t= /R=SB=0.001Wbq= /R=0.01C 如圖所示，電阻不計(jì)的裸導(dǎo)體如圖所示，電阻不計(jì)的裸導(dǎo)體ABAB與寬為與寬為60cm60cm的的平行金屬導(dǎo)軌良好接觸，電阻