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第三章電磁感應(yīng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小二、法拉第電磁感應(yīng)定律知識(shí)回顧:結(jié)論:只要ΔΦ≠0就有電磁感應(yīng)現(xiàn)象發(fā)生
問(wèn)題1:據(jù)前面所學(xué),電路中存在持續(xù)電流的條件是什么?問(wèn)題2:什么叫電磁感應(yīng)現(xiàn)象?產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么?(1)閉合電路;(2)有電源產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是:(1)閉合電路;(2)磁通量變化。利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的現(xiàn)象§16.2法拉第電磁感應(yīng)定律
——感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小試從本質(zhì)上比較甲、乙兩電路的異同乙甲相同點(diǎn):兩電路都是閉合的,有電流不同點(diǎn):甲中有電池(電源)乙中有螺線管(相當(dāng)于電源)
分析:在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中,既然閉合電路中有感應(yīng)電流,這個(gè)電路中就一定有電動(dòng)勢(shì)。電路斷開(kāi)時(shí),雖然沒(méi)有感應(yīng)電流,電動(dòng)勢(shì)依然存在。
在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫做感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體就是電源產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的線圈就是電源一、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(E)§16.2法拉第電磁感應(yīng)定律
——感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小1.定義:在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)。⑶產(chǎn)生感應(yīng)電流只不過(guò)是一個(gè)現(xiàn)象,它表示電路中在輸送著電能;而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)才是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì),它表示電路已經(jīng)具備了隨時(shí)輸出電能的能力。幾點(diǎn)說(shuō)明:⑴不論電路是否閉合,只要穿過(guò)電路的磁通量發(fā)生變化,電路中就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì)。⑵磁通量是否變化是電磁感應(yīng)的根本原因。若磁通量變化了,電路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),再若電路又是閉合的,電路中將會(huì)有感應(yīng)電流。Φ變化產(chǎn)生E產(chǎn)生I
總電阻一定時(shí),E越大,I越大,指針偏轉(zhuǎn)越大。Φ變化的快慢不同Φ都發(fā)生了變化問(wèn)題1:在實(shí)驗(yàn)中,電流表指針偏轉(zhuǎn)原因是什么?問(wèn)題2:電流表指針偏轉(zhuǎn)程度跟感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小有什么關(guān)系?觀察實(shí)驗(yàn),分析并思考回答下面的問(wèn)題:?jiǎn)栴}3:該實(shí)驗(yàn)中,將條形磁鐵從同一高度插入線圈中,快插入和慢插入有什么相同和不同?從條件上看從結(jié)果上看相同不同都產(chǎn)生了I產(chǎn)生的I大小不等①磁鐵快速插入線圈②磁鐵慢速插入線圈
①在磁通量變化△φ相同時(shí),所用的時(shí)間△t越大,即磁通量變化越慢,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E越小;反之,
△t越小,即磁通量變化越快,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E越大。實(shí)驗(yàn)結(jié)論:
②在變化時(shí)間△t相同時(shí),變化量△φ越大,表明磁通量變化越快,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E越大;反之,變化量△φ越小,表明磁通量變化越慢,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E越小。一、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(E)§16.2法拉第電磁感應(yīng)定律
——感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小1.定義:在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)。2.磁通量變化越快,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大。
磁通量變化磁通量變化快慢磁通量概念的比較
磁通量速度磁通量的變化速度的變化磁通量的變化率速度的變化率說(shuō)明:磁通量變化的快慢,可用單位時(shí)間內(nèi)的磁通量的變化,即磁通量的變化率來(lái)表示。可見(jiàn)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小由磁通量的變化率來(lái)決定。精確實(shí)驗(yàn)表明:
電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小,跟穿過(guò)這一電路的磁通量的變化率成正比。這就是法拉第電磁感應(yīng)定律。
若閉合電路是一個(gè)n匝線圈,且穿過(guò)每匝線圈的磁通量變化率都相同,則整個(gè)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為一、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(E)§16.2法拉第電磁感應(yīng)定律
——感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小1.定義:在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)。2.磁通量變化越快,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大。電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小,跟穿過(guò)這一電路的磁通量的變化率成正比。二、法拉第電磁感應(yīng)定律1.內(nèi)容:(K是一個(gè)常數(shù))(n為線圈的匝數(shù))一、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(E)§16.2法拉第電磁感應(yīng)定律
——感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小,跟穿過(guò)這一電路的磁通量的變化率成正比。二、法拉第電磁感應(yīng)定律1.內(nèi)容:(n為線圈的匝數(shù))2.數(shù)學(xué)表達(dá)式:磁通變化率感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(E)§16.2法拉第電磁感應(yīng)定律
——感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小1.定義:在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)。2.磁通量變化越快,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大。電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小,跟穿過(guò)這一電路的磁通量的變化率成正比。二、法拉第電磁感應(yīng)定律1.內(nèi)容:(n為線圈的匝數(shù))2.數(shù)學(xué)表達(dá)式:三、重要的推論
(θ為v與B夾角)電動(dòng)勢(shì)的區(qū)別說(shuō)明:公式E=Δφ/Δt,E=nΔφ/Δt一般適用于求解平均電動(dòng)勢(shì)的大??;而推導(dǎo)公式E=BLV一般適用于切割磁感線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體的瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)的大小。鞏固練習(xí):√1.穿過(guò)一個(gè)單匝線圈的磁通量始終為每秒鐘均勻地增加2Wb,則:
A.線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)每秒鐘增加2VB.線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)每秒鐘減少2VC.線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)始終是2VD.線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)2.一個(gè)矩形線圈,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞一個(gè)固定軸做勻速轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)線圈處于如圖所示位置時(shí),它的:A.磁通量最大,磁通量變化率最大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大B.磁通量最小,磁通量變化率最大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大C.磁通量最大,磁通量變化率最小,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大D.磁通量最小,磁通量變化率最小,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大3.如右圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,B=0.4T,導(dǎo)體ab長(zhǎng)L=40cm,電阻Rab=0.5Ω,框架電阻不計(jì),當(dāng)導(dǎo)體ab以v=5m/s的速度勻速向左運(yùn)動(dòng)時(shí),電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為
。1.6A√課后思考題求下面圖示情況下,a、b、c三段導(dǎo)體兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)各為多大?如圖所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直紙面向里,長(zhǎng)L電阻為R0的裸電阻絲cd在寬為L(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌上向右滑行,速度為V。已知R1=R2=R0,其余電阻忽略不計(jì),求電鍵K斷開(kāi)和閉合時(shí),M、N兩點(diǎn)的電勢(shì)差UMN。如圖所示,磁感強(qiáng)度B=1.2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一折成30°角的金屬導(dǎo)軌aob,導(dǎo)軌平面垂直磁場(chǎng)方向。一條導(dǎo)線棒MN垂直ob方向放置在軌道上并接觸良好。當(dāng)MN以v=4m/s從導(dǎo)軌O點(diǎn)開(kāi)始向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),若所有導(dǎo)線單位長(zhǎng)度的電阻r=0.1Ω/m。(1)經(jīng)過(guò)時(shí)間t后,閉合回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值和平均值;(2)閉合回路中的電流大小和方向。電磁感應(yīng)現(xiàn)象例:如圖有100匝邊長(zhǎng)為10厘米的正方形線框,線框在磁感強(qiáng)度為2特的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以角速度5rad/s的角速度繞中心軸一邊向紙外、一邊向紙內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng),求下列情況的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)1)線框從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)900BOO'電磁感應(yīng)現(xiàn)象例:如圖有100匝邊長(zhǎng)為10厘米的正方形線框,線框在磁感強(qiáng)度為2特的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以角速度5rad/s的角速度繞中心軸一邊向紙外、一邊向紙內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng),求下列情況的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)2)線框從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)1800BOO'電磁感應(yīng)現(xiàn)象例:如圖有100匝邊長(zhǎng)為10厘米的正方形線框,線框在磁感強(qiáng)度為2特的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以角速度5rad/s的角速度繞中心軸一邊向紙外、一邊向紙內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng),求下列情況的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)3)線框從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)300BOO'小結(jié)一、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)1.定義2.條件
二、法拉第電磁盤(pán)感應(yīng)定律1.法拉第電磁感應(yīng)定律:電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟穿過(guò)這一電路的磁通量變化率成正比.2.平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì):
①、E=n△Φ/△t多表示平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
②、E=BLVsinθ
多表示為瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。θ可以為B、L、V中任意兩個(gè)量之間的夾角。且L是指切割磁感線的有效長(zhǎng)度.
22.(14分)如圖所示,OACO為置于水平面內(nèi)的光滑閉合金屬導(dǎo)軌,O、C處分別接有短電阻絲(圖中粗線表法),R1=4Ω、R2=8Ω(導(dǎo)軌其它部分電阻不計(jì))。導(dǎo)軌OAC的形狀滿足方程(單位:m)。磁感強(qiáng)度B=0.2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面。一足夠長(zhǎng)的金屬棒在水平外力F作用下,以恒定的速率v=5.0m/s水平向右在導(dǎo)軌上從O點(diǎn)滑動(dòng)到C點(diǎn),棒與導(dǎo)思接觸良好且始終保持與OC導(dǎo)軌垂直,不計(jì)棒的電阻。求:(1)外力F的最大值;(2)金屬棒在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí)電阻絲R1上消耗的最大功率;(3)在滑動(dòng)過(guò)程中通過(guò)金屬棒的電流I與時(shí)間t的關(guān)系。2003年高考物理試卷(上海)解:(1)金屬棒勻速運(yùn)動(dòng)F安=F外
E=BLv①I(mǎi)=E/R總②F外=BIL=B2L2v/R總③④⑤
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