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文檔簡介

新課導入亞洲最大的風力發(fā)電站想一想,我們現實生活中需要強大的電力,是什么為我們大規(guī)模的使用電提供了依據呢?第一頁第二頁,共27頁。電氣化需要強大的電力。要利用電磁感應現象來獲得大規(guī)模使用的電,還有許多規(guī)律要探索。

例如,怎樣使電磁感應獲得的電壓高一些,就是一個必須解決的問題。法拉第電磁感應定律的建立,為解決實際問題指明了方向,叩開了電氣化的大門。小資料第二頁第三頁,共27頁。

法拉第(1791—1876)是英國著名的物理學家、化學家。他發(fā)現了電磁感應現象,提出電場和磁場的概念。場的概念對近代物理的發(fā)展有重大意義。他家境貧寒,出身于鐵匠家庭,未受過系統(tǒng)的正規(guī)教育,但卻在眾多領域中作出驚人成就,堪稱刻苦勤奮、探索真理、不計個人名利的典范,對于青少年富有教育意義。法拉第第三頁第四頁,共27頁。3.2法拉第電磁感應定律第四頁第五頁,共27頁。本章導航一.感應電動勢二.法拉第電磁感應定律第五頁第六頁,共27頁。一.感應電動勢第六頁第七頁,共27頁。

定義:

在電磁感應現象中,既然在閉合電路中產生了感應電流,這個電路中就一定有電動勢。我們把電磁感應現象中產生的電動勢叫做感應電動勢。電源能夠產生電動勢,那么在電磁感應現象中,產生感應電動勢的那部分導體就相當于電源。第七頁第八頁,共27頁。想一想如下圖所示的三個實驗中,分別是哪部分相當于電源?第八頁第九頁,共27頁。圖1中電源是導體棒AB;

圖2中電源是螺線管B;

圖3中電源是螺線管B。

實驗可知:產生感應電流的閉合電路斷開就相當于接入一個阻值無窮大的電阻,電流為零,但是依然有電動勢??梢姡袘妱觿莶攀请姶鸥袘F象的本質,電磁感應現象重要的是看感應電動勢的有無。下面我們就來共同研究感應電動勢的大小跟哪些因素有關。第九頁第十頁,共27頁。演示11.實驗裝置演示第十頁第十一頁,共27頁。2.實驗過程:

通過改變導體棒做切割磁感線運動的速度大小,來研究影響感應電動勢大小的因素。感應電動勢的大小,與導體棒切割磁感線的速度大小有關。速度越大,產生的感應電動勢越大。結論:第十一頁第十二頁,共27頁。演示21.實驗裝置演示第十二頁第十三頁,共27頁。2.實驗過程:

通過改變條形磁鐵插入和拔出螺線管的速度大小,來研究影響感應電動勢大小的因素。感應電動勢的大小,與條形磁鐵插入或拔出螺線管的速度大小有關,速度越大,產生的感應電動勢越大。結論:第十三頁第十四頁,共27頁。演示31.實驗裝置演示第十四頁第十五頁,共27頁。

2.實驗過程:

通過改變滑動變阻器滑片移動的速度大小,來研究影響感應電動勢大小的因素。感應電動勢的大小,與滑動變阻器滑片移動的速度大小有關。速度越大,產生的感應電動勢越大。結論:第十五頁第十六頁,共27頁。

產生感應電流的條件是:

穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化。

對于圖1所示實驗,磁場的磁感應強度不變,通過導體棒做切割磁感線的運動,改變了閉合電路的面積,從而改變穿過該電路的磁通量,從而產生了感應電動勢。導體棒運動越快,則回路面積變化也越快,使得磁通量的變化越快,而電流表指針偏轉角度越大,說明感應電動勢的大小與磁通量的變化快慢有關。磁通量變化越快,感應電動勢越大。認真分析三個實驗及其結論,找出共同的規(guī)律。第十六頁第十七頁,共27頁。

設時刻t1時穿過閉合電路的磁通量為Φ1,時刻t2時穿過閉合電路的磁通量為Φ2,則在時間Δt=t2-t1內磁通量的變化量為ΔΦ=Φ2-Φ1,磁通量的變化快慢可以用單位時間內磁通量的變化量ΔΦ/Δt來表示,也叫磁通量的變化率。感應電動勢的大小跟磁通量變化△φ和所用時間△t都有關.結論:第十七頁第十八頁,共27頁。二.法拉第電磁感應定律第十八頁第十九頁,共27頁。1.內容:

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正比。

2.表達式:E=ΔΦ/Δt

。

3.單位:E(V),Φ(Wb),t(s)

法拉第電磁感應定律第十九頁第二十頁,共27頁。上面討論的是閉合電路由單匝線圈構成的,設閉合電路是一個n匝線圈,且穿過每匝線圈的磁通量的變化率都相同,那么整個線圈中的感應電動勢又如何表示?若閉合電路是一個n匝線圈,則相當于n個相同的電源串聯,且穿過每匝線圈的磁通量變化率都相同,所以整個線圈的感應電動勢E為E=n△Φ/△t

實際工作中,為了獲得較大的感應電動勢,常常采用幾百匝甚至幾千匝的線圈。第二十頁第二十一頁,共27頁。

如圖所示把矩形線框abcd放在磁感應強度為B的勻強磁場里,線框平面跟磁感線垂直。設線框可動部分ab的長度是L,以速度υ向右運動,產生的感應電動勢怎么表示?第二十一頁第二十二頁,共27頁。

【解析】在Δt時間內可動部分由原來的位置ab移到a1b1,這時線框的面積變化量

ΔS=LvΔt

穿過閉合電路的磁通量的變量

ΔΦ=BΔS=BLvΔt

代入E=ΔΦ/Δt

得到E=

BLv。第二十二頁第二十三頁,共27頁。法拉第電磁感應定律進一步揭示了電與磁的相互聯系,同時也告訴我們:電能的產生一定是以消耗其他形式的能量為代價的。

今天,我們使用的電能從各種形式的能轉化而來:

風力發(fā)電:是把空氣流動的動能轉化為電能。

水力發(fā)電:利用水的機械能帶動發(fā)電機來發(fā)電。

火力發(fā)電:是利用石油、天然氣或煤嫩燒時的內能,推動蒸汽輪機再帶動發(fā)電機來發(fā)電。第二十三頁第二十四頁,共27頁。隨著社會對電力需求的不斷增大,人們一直在探索獲取電能的更好方法。但是到目前為止,各種獲得大規(guī)模電能的實用方案,都是以法拉第電磁感應定律為理論基礎的,不同的只是如何來推動發(fā)電機而已。新西蘭地熱發(fā)電站第二十四頁第二十五頁,共27頁。

一、感應電動勢

1.感應電動勢:

電磁感應現象中產生的電動勢

2.實驗表明:

感應電動勢的大小跟磁通變化的快慢有關。

3.磁通量的變化率:

設時刻t

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