第五節(jié)電磁感應(yīng)

第五節(jié)電磁感應(yīng)第一頁，共十二頁，編輯于2023年，星期一

演示實(shí)驗(yàn)一請(qǐng)單擊右側(cè)的動(dòng)畫觀看一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象我們?cè)诔踔袑W(xué)過，閉合導(dǎo)體回路的一部分在磁場(chǎng)中做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生電流。這種現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)現(xiàn)象，其中產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流。在下面的演示實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)導(dǎo)體ab

在磁鐵中左右運(yùn)動(dòng)切割磁感線時(shí)，電流表的指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，即在電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流。第二頁，共十二頁，編輯于2023年，星期一

演示實(shí)驗(yàn)二請(qǐng)單擊右側(cè)的動(dòng)畫觀看把線圈和電流表連接起來，組成閉合回路。當(dāng)條形磁鐵插入線圈或從線圈內(nèi)拔出時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，表明回路中產(chǎn)生了感應(yīng)電流。如果將磁鐵靜止地放置在線圈中間，則電流表的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，即回路中沒有產(chǎn)生感應(yīng)電流。第三頁，共十二頁，編輯于2023年，星期一

演示實(shí)驗(yàn)三請(qǐng)單擊右側(cè)的動(dòng)畫觀看

把線圈A跟電源和開關(guān)連接起來，把線圈B跟電流表連接起來，把線圈A放置在線圈B中。當(dāng)閉合或打開開關(guān)時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)電流表的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，表明線圈B中有感應(yīng)電流產(chǎn)生。第四頁，共十二頁，編輯于2023年，星期一

演示實(shí)驗(yàn)四請(qǐng)單擊右側(cè)的動(dòng)畫觀看

如果把開關(guān)換成滑動(dòng)變阻器，當(dāng)改變變阻器的滑動(dòng)觸頭位置時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)線圈B中也有感應(yīng)電流產(chǎn)生。當(dāng)線圈A中的電流保持不變時(shí)，線圈B中沒有感應(yīng)電流。第五頁，共十二頁，編輯于2023年，星期一于是，人們得出結(jié)論：不論用什么方法，只要穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化，回路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。通過實(shí)驗(yàn)可以看出，利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的方法有很多，它們都有一個(gè)共同點(diǎn)，那就是穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生了變化。第六頁，共十二頁，編輯于2023年，星期一閉合導(dǎo)體回路的一部分在磁場(chǎng)中做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向是怎樣的呢？

二、右手定則通過實(shí)驗(yàn)人們發(fā)現(xiàn)，可以用右手定則來判斷感應(yīng)電流的方向：伸開右手，使大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi)，把右手放入磁場(chǎng)中，讓磁感應(yīng)線垂直穿入手心，大拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方向。那么，其余四指的指向就是感應(yīng)電流的方向，如下圖所示。第七頁，共十二頁，編輯于2023年，星期一

三、法拉第電磁感應(yīng)定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，閉合回路中產(chǎn)生了感應(yīng)電流，說明回路中一定有電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)回路不閉合時(shí)，回路磁通量發(fā)生變化，雖然沒有感應(yīng)電流，但是電動(dòng)勢(shì)一定存在。我們把在電磁感應(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)體或線圈就相當(dāng)于電源。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與哪些因素有關(guān)呢？在用導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流的實(shí)驗(yàn)中，導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的速度越快、磁體的磁場(chǎng)越強(qiáng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大；在向線圈中插入條形磁鐵的實(shí)驗(yàn)中，磁鐵的磁場(chǎng)越強(qiáng)、插入的速度越快，產(chǎn)生的感應(yīng)電流就越大。在改變線圈

A

中的電流大小的實(shí)驗(yàn)中，滑動(dòng)觸頭滑動(dòng)的速度越快，產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大。第八頁，共十二頁，編輯于2023年，星期一例如，在時(shí)間Δt

內(nèi)，穿過某單匝線圈的磁通量的改變量為ΔΦ，則在單匝線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E，ΔΦ，Δt

的SI單位分別是V、Wb、s。如果線圈有n

匝，那么，整個(gè)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就是單匝線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的n

倍，即這些實(shí)驗(yàn)告訴我們：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小可能與磁能量的變化快慢有關(guān)。通過大量精確的實(shí)驗(yàn)，人們得出結(jié)論：電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過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。第九頁，共十二頁，編輯于2023年，星期一

解

當(dāng)線圈平面平行于磁感應(yīng)線的方向時(shí)，穿過線圈的磁通量Φ1=0，當(dāng)線圈平面垂直于磁感應(yīng)線的方向時(shí)，穿過線圈的磁通量為

[例題]在一個(gè)B=0.01T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，放一個(gè)橫截面積為0.001m2的線圈，其匝數(shù)為500匝。在0.1s內(nèi)把線圈平面從平行于磁感線的方向轉(zhuǎn)過90°，變?yōu)榕c磁感線的方向垂直。求線圈中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。Φ2=BS=0.01×0.001Wb=1×10–5Wb在0.1s內(nèi)穿過線圈磁通量的改變量ΔΦ

=

Φ2－Φ1=1×10–5Wb由法拉第電磁感應(yīng)定律，得=500×

V=0.05V第十頁，共十二頁，編輯于2023年，星期一練習(xí)5-5

1．如下圖所示是閉合導(dǎo)體回路的部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的四種情況，回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流的是（

）。答案：D。

2．如右圖所示，長(zhǎng)方形線圈放于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，下述情況下能產(chǎn)生感應(yīng)電流的是（

）。

A．左右平行移動(dòng)C．上下平行移動(dòng)

B．前后垂直移動(dòng)D．以O(shè)O'為軸轉(zhuǎn)動(dòng)答案：D。第十一頁，共十二頁，編輯于2023年，星期一

3．閉合導(dǎo)體回路如右圖所示，當(dāng)導(dǎo)體棒ab向左運(yùn)動(dòng)時(shí),電流表中的感應(yīng)電流方向由

到

（填上或下）。答案：

下；上。

4．一個(gè)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。線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小是多少？答案：16V。

5．市場(chǎng)上有一種環(huán)保型手電筒，如右圖所示，不需要任何化學(xué)電