法拉第電磁感應定律2

1、二、法拉第電磁感應定律二、法拉第電磁感應定律 感應電動勢大小感應電動勢大小問題問題1 1：據(jù)前面所學，電路中存在持續(xù)：據(jù)前面所學，電路中存在持續(xù) 電流的條件是什么？電流的條件是什么？問題問題2 2：什么叫電磁感應現(xiàn)象？產(chǎn)生感：什么叫電磁感應現(xiàn)象？產(chǎn)生感 應電流的條件是什么？應電流的條件是什么？（1 1）閉合電路；）閉合電路； （2 2）有電源）有電源 產(chǎn)生感應電流的條件是：產(chǎn)生感應電流的條件是：（1 1）閉合電路；（）閉合電路；（2 2）磁通量變化。）磁通量變化。利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象 試從本質(zhì)上比較甲、乙兩電路的異同試從本質(zhì)上比較甲、乙兩電路的異同乙乙甲甲相同點：兩電路

2、都是閉合的，有電流相同點：兩電路都是閉合的，有電流不同點：甲中有電池（電源不同點：甲中有電池（電源E、r）乙中有螺線管乙中有螺線管 （相當于電源）（相當于電源）思考思考有電源就有電動勢有電源就有電動勢實驗探究一實驗探究一l若閉合電路中有感應電流若閉合電路中有感應電流, ,電路中就一定有電動勢電路中就一定有電動勢. .l演示實驗并播放動畫演示實驗并播放動畫l畫出等效電路圖畫出等效電路圖實驗探究二實驗探究二l若電路斷開時，雖然沒有感應電流，若電路斷開時，雖然沒有感應電流，電動勢依然存在。電動勢依然存在。l演示實驗并播放動畫演示實驗并播放動畫l畫出等效電路圖畫出等效電路圖l實驗實驗: :線圈中插磁鐵

3、線圈中插磁鐵 1 1、在電磁感應現(xiàn)象中，不論電、在電磁感應現(xiàn)象中，不論電路是否閉合，只要導體在磁場路是否閉合，只要導體在磁場中做切割磁感線運動中做切割磁感線運動, ,或者是穿或者是穿過電路的磁通量發(fā)生變化，電過電路的磁通量發(fā)生變化，電路中就有電動勢產(chǎn)生，叫感應路中就有電動勢產(chǎn)生，叫感應電動勢。電動勢。一.感應電動勢：感應電動勢： 有感應電動勢是電磁感應現(xiàn)有感應電動勢是電磁感應現(xiàn)象的本質(zhì)。象的本質(zhì)。2 2、感應電動勢與感應電流：有感、感應電動勢與感應電流：有感應電動勢不一定存在感應電流應電動勢不一定存在感應電流（要看電路是否閉合），有感應（要看電路是否閉合），有感應電流一定存在感應電動勢電流一定

4、存在感應電動勢產(chǎn)生感應電動勢的那部分導體產(chǎn)生感應電動勢的那部分導體就相當于電源。導體電阻相當于就相當于電源。導體電阻相當于電源內(nèi)組。電源內(nèi)組。思考與討論思考與討論:l感應電動勢的大小跟哪些因素有關？感應電動勢的大小跟哪些因素有關？1 1、與磁通量、與磁通量有關有關2 2、與磁通量變化量、與磁通量變化量 有關有關3 3、與磁通量變化率、與磁通量變化率/ / t t有關有關猜想：1 1磁通量的變化率磁通量的變化率/ / t t ：表示磁通：表示磁通量變化的快慢量變化的快慢 （1 1）磁通量的變化率）磁通量的變化率/ / t t跟磁通量跟磁通量 、磁通量的變化量、磁通量的變化量區(qū)別區(qū)別: : （2

5、2）磁通量的變化率在）磁通量的變化率在tt圖象中為圖象中為圖象的斜率圖象的斜率磁通量磁通量 為零時，磁通量的變化率為零時，磁通量的變化率/ / t t不一定為零；不一定為零；磁通量變化量磁通量變化量大，不等于磁通量大，不等于磁通量的變化率的變化率/ / t t大大實驗實驗1 1：用導線切割磁感線，產(chǎn)生感應電流的實驗用導線切割磁感線，產(chǎn)生感應電流的實驗中，導線運動的速度越快、磁體的磁場超中，導線運動的速度越快、磁體的磁場超強，產(chǎn)生的感應電流越大強，產(chǎn)生的感應電流越大l實驗探究實驗探究1:1:感應電動勢感應電動勢2 2實驗實驗2 2：在向線圈中插入條形磁鐵的實驗中，磁在向線圈中插入條形磁鐵的實驗中

6、，磁鐵的磁場越強、插入的速度越快，產(chǎn)生鐵的磁場越強、插入的速度越快，產(chǎn)生的感應電流就越大。的感應電流就越大。l實驗實驗: :線圈中插磁鐵線圈中插磁鐵l實驗探究實驗探究2:感應電動勢感應電動勢31 1、當時間、當時間t t相同時相同時, ,磁通量變化磁通量變化越越大大, ,感應電流就越大感應電流就越大, ,表明感應電動勢越大。表明感應電動勢越大。2 2、當磁通量變化、當磁通量變化相同時相同時, ,所用時間所用時間t t越短越短, ,感應電流就越大感應電流就越大, ,表明感應電動表明感應電動勢越大勢越大感應電動勢的大小跟磁通量變化感應電動勢的大小跟磁通量變化和所用時間和所用時間t t都有關都有關.

7、 .現(xiàn)象現(xiàn)象結論結論1.1.內(nèi)容：電路中感應電動勢的大小，內(nèi)容：電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比。這就是正比。這就是二、二、2.2.表達式表達式式中物理量都取國際單位式中物理量都取國際單位 tE1V=1Wb/s1V=1Wb/s 若閉合電路是一個若閉合電路是一個n n匝線圈，匝線圈，則相當則相當于于n n個相同的電源串聯(lián)，個相同的電源串聯(lián)，且穿過每匝線圈且穿過每匝線圈的磁通量變化率都相同，的磁通量變化率都相同，所以所以整個線圈的感整個線圈的感應電動勢為應電動勢為 實際工作中實際工作中, ,為了獲得較大的感應電為了獲得較大的感應電動勢動勢

8、, ,常常采用幾百匝甚至幾千匝的線圈常常采用幾百匝甚至幾千匝的線圈tnE3、適用范圍：一切電磁感應現(xiàn)象。、適用范圍：一切電磁感應現(xiàn)象。4、公式中若、公式中若 ，則，則E為瞬時感應電動勢；為瞬時感應電動勢；0 t若若 為一段時間，則為一段時間，則E為平均感應電動勢。為平均感應電動勢。t5 5、若線圈平面與若線圈平面與B B垂直，且垂直，且B B一定，一定，S S變化，則變化，則tSnBE 若線圈平面與若線圈平面與B B垂直，且垂直，且S S一定，一定，B B變化，則變化，則StBnE l6 6、 ，E E與與 、 無關；無關； E E與與/ / t t 成成正比正比tKE1 1、有一個、有一個5

9、050匝的線圈，如果穿過它的磁通量的匝的線圈，如果穿過它的磁通量的變化率為變化率為0.5Wb/s0.5Wb/s，求感應電動勢。，求感應電動勢。 2 2、一個、一個100100匝的線圈，在匝的線圈，在0. 5s0. 5s內(nèi)穿過它的磁內(nèi)穿過它的磁通量從通量從0.01Wb0.01Wb增加到增加到0.09Wb0.09Wb。求線圈中的感應。求線圈中的感應電動勢。電動勢。3 3、一個匝數(shù)為、一個匝數(shù)為100100、面積為、面積為10cm10cm2 2的線圈垂直磁的線圈垂直磁場放置，在場放置，在0. 5s0. 5s內(nèi)穿過它的磁場從內(nèi)穿過它的磁場從1T1T增加到增加到9T9T。求線圈中的感應電動勢。求線圈中的

10、感應電動勢。25V25V16V16V16V16V4 4、 如下圖所示，半徑為如下圖所示，半徑為r r的金屬環(huán)繞通過某的金屬環(huán)繞通過某直徑的軸直徑的軸OOOO 以角速度以角速度作勻速轉動，勻強磁作勻速轉動，勻強磁場的磁感應強度為場的磁感應強度為B B，從金屬環(huán)面與磁場方向，從金屬環(huán)面與磁場方向重合時開始計時，則在金屬環(huán)轉過重合時開始計時，則在金屬環(huán)轉過3030角的過角的過程中，環(huán)中產(chǎn)生的電動勢的平均值是多大？程中，環(huán)中產(chǎn)生的電動勢的平均值是多大？ o oOOB3Br2l5 5、如圖，磁感應、如圖，磁感應強度為強度為B B，U U形導形導線框平面與磁場線框平面與磁場垂直，垂直，abab長為長為L

11、L，以速度以速度V V勻速向右勻速向右運動，在運動，在 t t時間時間內(nèi)運動內(nèi)運動到到a a1 1b b1 1，求，求感應電動勢？感應電動勢？三、導線切割磁感線時的感應電動勢三、導線切割磁感線時的感應電動勢 （1 1）垂直切割時：）垂直切割時：EBLvt （2 2）切割方向與磁場方向成）切割方向與磁場方向成角時：角時：sinvv 對切割有貢獻對切割有貢獻 cos/vv 對切割無貢獻對切割無貢獻 EBLv 所以所以：s:inEBLV 即即 導線切割磁感線時產(chǎn)生的導線切割磁感線時產(chǎn)生的電動勢的大小，跟磁感強度電動勢的大小，跟磁感強度B B、導線長度導線長度L L、運動速度、運動速度v v以及運以及

12、運動方向與磁感線方向的夾角的動方向與磁感線方向的夾角的正弦正弦sinsin 成正比成正比說明：公式說明：公式E=/tE=/t，E=n/tE=n/t一般適用于求解平均電一般適用于求解平均電動勢的大小；而公式動勢的大??；而公式E=BLVE=BLV一般適用一般適用于切割磁感線運動導體的瞬時電動于切割磁感線運動導體的瞬時電動勢的大小。勢的大小。討論：產(chǎn)生感應電流與產(chǎn)生感應電討論：產(chǎn)生感應電流與產(chǎn)生感應電動勢的條件一樣嗎？動勢的條件一樣嗎？(3).(3).轉動切割產(chǎn)生的感應電動勢轉動切割產(chǎn)生的感應電動勢 如圖，磁感應強度為如圖，磁感應強度為B B的勻強磁場的勻強磁場方向垂直于紙面向外，長方向垂直于紙面向

13、外，長L L的金屬棒的金屬棒oaoa以以o o為軸在該平面內(nèi)以角速度為軸在該平面內(nèi)以角速度逆時針逆時針勻速轉動。求金屬棒中的感應電動勢。勻速轉動。求金屬棒中的感應電動勢。o a2212LBLBLE例題1：長為長為L L的金屬棒的金屬棒ab，繞，繞b端在垂直于端在垂直于勻強磁場的平面內(nèi)以角速度勻強磁場的平面內(nèi)以角速度勻速轉動，勻速轉動，磁感應強度為磁感應強度為B，如圖所示，求，如圖所示，求ab兩端兩端的電勢差的電勢差例：如圖，勻強磁場的磁感應電動勢為例：如圖，勻強磁場的磁感應電動勢為B B，長為，長為L L的金的金屬棒屬棒abab在垂直于在垂直于B B的平面內(nèi)運動，速度的平面內(nèi)運動，速度v v與與L L成成角，角，求金屬棒求金屬棒abab產(chǎn)生的感應電動勢。產(chǎn)生的感應電動勢。abvE=BLE=BL(Vsin(Vsin)E=BE=B(Lsin(Lsin)V V有效長度有效長度-導線在導線在垂直速度方向垂直速度方向上上 的投影長度的投影長度四電磁感應現(xiàn)象中能量是守恒的四電磁感應現(xiàn)象中能量是守恒的 法拉第（法拉第（1791187617911876）是英）是英國著名的物理學家、化學家。國著名的物理學家、化學家。他發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象，提出他發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象，提出電場和磁場的概念。場的