第四節(jié)《法拉第電磁感應(yīng)定律》

第四章《電磁感應(yīng)》第四節(jié)

《法拉第電磁感應(yīng)定律》（1）閉合電路利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象問題1：什么叫電磁感應(yīng)現(xiàn)象？問題2：產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么？（2）磁通量變化思考:問題3：試從本質(zhì)上比較甲、乙兩電路的異同

既然閉合電路中有感應(yīng)電流，這個電路中就一定有電動勢。甲NSG乙產(chǎn)生電動勢的那部分導體相當于電源1、定義：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫感應(yīng)電動勢（E）.

閉合電路中有感應(yīng)電流，這個電路中就一定有感應(yīng)電動勢.一、感應(yīng)電動勢產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導體相當于電源.2、產(chǎn)生條件：只要穿過電路的磁通量發(fā)生變化，電路中就產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。3、感應(yīng)電動勢與感應(yīng)電流：只要磁通量變化,電路中就產(chǎn)生感應(yīng)電動勢;

若電路又閉合,電路中就有感應(yīng)電流.磁通量變化是電磁感應(yīng)的根本原因;產(chǎn)生感應(yīng)電動勢是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì).觀察實驗,分析思考:問題1:在實驗中,電流表指針偏轉(zhuǎn)原因是什么?問題2:電流表指針偏轉(zhuǎn)程度跟感應(yīng)電動勢的大小有什么關(guān)系?問題3:在實驗中，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同和不同?

Φ變化產(chǎn)生E產(chǎn)生I

問題1：在實驗中，電流表指針偏轉(zhuǎn)原因是什么？總電阻一定時,E越大,I越大,指針偏轉(zhuǎn)越大.問題2：電流表指針偏轉(zhuǎn)程度跟感應(yīng)電動勢的大小有什么關(guān)系？Φ變化的快慢不同Φ都發(fā)生了變化都產(chǎn)生了E(I)產(chǎn)生的E(I)大小不等磁通量變化越快，感應(yīng)電動勢越大。

磁通量的變化快慢越大?從條件上看從結(jié)果上看相同不同問題3:在實驗中，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同和不同?

磁通量的變化率二、法拉第電磁感應(yīng)定律電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比。1.內(nèi)容:注意：公式中Δφ取絕對值，不涉及正負，感應(yīng)電流的方向另行判斷。2.公式:n為線圈的匝數(shù)問題1：磁通量大,磁通量變化一定大嗎?問題2：磁通量變化大,磁通量的變化率一定大嗎?(可以類比速度、速度的變化和加速度.)

磁通量的變化率和磁通量、磁通量的變化無直接關(guān)系:磁通量大(小,零)，磁通量的變化率不一定大(小,零);磁通量的變化大(小)，磁通量的變化率不一定大(小).思考與討論

物理意義與電磁感應(yīng)關(guān)系磁通量Ф穿過回路的磁感線的條數(shù)多少無直接關(guān)系磁通量變化△Ф穿過回路的磁通量變化了多少產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的條件磁通量變化率ΔΦ/Δt穿過回路的磁通量變化的快慢

決定感應(yīng)電動勢的大小3、理解:Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的意義1.磁感應(yīng)強度B不變,垂直于磁場的回路面積S發(fā)生變化,ΔS＝S2-S1,此時：2.垂直于磁場的回路面積S不變,磁感應(yīng)強度B發(fā)生變化,ΔB＝B2-B1,此時：4、應(yīng)用:用公式 求E的二種常見情況：（感生電動勢）（動生電動勢）有一個50匝的線圈，如果穿過它的磁通量的變化率為0.5Wb/s，求感應(yīng)電動勢。25V例與練1一個100匝的線圈，在0.5s內(nèi)穿過它的磁通量從0.01Wb增加到0.09Wb。求線圈中的感應(yīng)電動勢。16V例與練2一個匝數(shù)為100、面積為10cm2的線圈垂直磁場放置,在0.5s內(nèi)穿過它的磁場從1T增加到9T。求線圈中的感應(yīng)電動勢。1.6V例與練3如圖，半徑為r的金屬環(huán)繞通過某直徑的軸00'以角速度ω作勻速轉(zhuǎn)動,勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，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(zhuǎn)過900角的過程中，環(huán)中產(chǎn)生的電動勢的平均值是多大?00'B例與練4在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,有一矩形線框,邊長ab=L1,bc=L2線框繞中心軸00'以角速度ω由圖示位置逆時針方向轉(zhuǎn)動。求:(1)線圈轉(zhuǎn)過1/4周的過程中的平均感應(yīng)電動勢例與練5B00'aωdcb在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,有一矩形線框,邊長ab=L1,bc=L2線框繞中心軸00'以角速度ω由圖示位置逆時針方向轉(zhuǎn)動。求:(2)線圈轉(zhuǎn)過1/2周的過程中的平均感應(yīng)電動勢例與練5B00'aωdcbΦ/10-2Wbt/sABD0120.1單匝矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸垂直于磁場。若線圈所圍面積里磁通量隨時間變化的規(guī)律如圖所示，則：()A、線圈中0時刻感應(yīng)電動勢最大B、線圈中D時刻感應(yīng)電動勢為零C、線圈中D時刻感應(yīng)電動勢最大D、線圈中0到D時間內(nèi)平均感應(yīng)電動勢為0.4VABD例與練6斜率表示Φ的變化率ab×

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×××

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××Gabv回路在時間t內(nèi)增大的面積為：ΔS=LvΔt產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：穿過回路的磁通量的變化為：ΔΦ=BΔS=BLvΔt（V是相對于磁場的速度）三、導體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢如圖所示閉合線框一部分導體ab長l,處于勻強磁場中，磁感應(yīng)強度是B，ab以速度v勻速切割磁感線，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢θvBV1V2若導體運動方向跟磁感應(yīng)強度方向有夾角(導體斜切磁感線)注意：2、導線的長度L應(yīng)為有效長度1、導線運動方向和磁感線平行時,E=03、速度v為平均值(瞬時值),E就為平均值(瞬時值)Lvθ為v與B夾角三、導體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢勻強磁場v

、B、L兩兩垂直三、導體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢如圖，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，長為L的金屬棒ab在垂直于B的平面內(nèi)運動，速度v與L成θ角，求金屬棒ab產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。abθvE=BLVsinθ例與練7問題：公式

①與公式

②的區(qū)別和聯(lián)系？

(1)①求出的是平均感應(yīng)電動勢,E和某段時間或某個過程對應(yīng)；②求出的是瞬時感應(yīng)電動勢，E和某個時刻或某個位置對應(yīng).

(2)①求出的是整個回路的感應(yīng)電動勢；②求出的是某部分導體的電動勢。回路中感應(yīng)電動勢為零時，回路中某段導體的感應(yīng)電動勢不一定為零。vabcdL1、區(qū)別：(1)公式①中的時間趨近于0時，則E為瞬時感應(yīng)電動勢(2)公式②中v若代表平均速度，則E為平均感應(yīng)電動勢。2、聯(lián)系：問題：公式

①與公式

②的區(qū)別和聯(lián)系？公式①和公式②是統(tǒng)一的.如圖,長為L的銅桿OA以O(shè)為軸在垂直于勻強磁場的平面內(nèi)以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動,磁場的磁感應(yīng)強度為B,求桿OA兩端的電勢差.ωAOA'例與練9如圖,水平面上有兩根相距0.5m的足夠長的平行金屬導軌MN和PQ,它們的電阻不計,在M和P之間接有R=3.0Ω的定值電阻,導體棒長ab=0.5m,其電阻為r=1.0Ω,與導軌接觸良好.整個裝置處于方向豎直向下的勻強磁場中,B=0.4T.現(xiàn)使ab以v=10m／s的速度向右做勻速運動.(1)ab中的電流多大?ab兩點間的電壓多大?(2)維持ab做勻速運動的外力多大?(3)ab向右運動1m的過程中,外力做的功是多少?電路中產(chǎn)生的熱量是多少?RBrPMNaQbvWF=0.1JI=0.5AF=0.1NQ=0.1JU=1.5V例與練10問題1：在P16圖4.4-3中,電源在電動機線圈中產(chǎn)生電流的方向怎樣?AB邊、CD邊受力方向怎樣?線圈的運動方向怎樣?直流電動機的原理:通電導線在磁場中受安培力而運動.問題2：電動機線圈在磁場中轉(zhuǎn)動會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢嗎?方向怎樣?問題3：感應(yīng)電動勢是加強了電源產(chǎn)生的電流,還是削弱了電源的電流?是有利于線圈轉(zhuǎn)動還是阻礙了線圈的轉(zhuǎn)動?四、反電動勢

1、定義：電動機轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢總要削弱電源產(chǎn)生的電流,這個電動勢叫反電動勢.

2、作用：阻礙線圈的轉(zhuǎn)動.

線圈要維持轉(zhuǎn)動,電源就要向電動機提供電能.電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能.問題4：如果電動機因機械阻力過大而停止轉(zhuǎn)動,會發(fā)生什么情況?這時應(yīng)采取什么措施?四、反電動勢

3、應(yīng)用：電動機停止轉(zhuǎn)動,就沒有反電動勢,線圈中電流會很大,電動機會燒毀,要立即切斷電源,進行檢查.關(guān)于電磁感應(yīng)，下述說法中正確的是()A、穿過線圈的磁通量越大,感應(yīng)電動勢越大B、穿過線圈的磁通量為零,感應(yīng)電動勢一定為零C、穿過線圈的磁通量的變化越大,感應(yīng)電動勢越大D、穿過線圈的磁通量變化越快,感應(yīng)電動勢越大D注意:感應(yīng)電動勢E與Φ、△Φ、△Φ/△t的關(guān)系例與練11如圖,一個水平放置的導體框架,寬度L=1.50m,接有電阻R=0.20Ω,設(shè)勻強磁場和框架平面垂直,磁感應(yīng)強度B=0.40T,方向如圖.今有一導體棒ab跨放在框架上,并能無摩擦地沿框滑動,框架及導體ab電阻均不計,當ab以v=4.0m/s的速度向右勻速滑動時，試求：(1)導體ab上的感應(yīng)電動勢的大小(2)回路上感應(yīng)電流的大小E=BLv=0.80V例與練12小結(jié)：①由于導體運動過程