高中物理一章四節(jié)法拉弟電磁感應(yīng)定律課件

四、法拉第電磁感應(yīng)定律

在閉合電路中有了電源才能使電路中出現(xiàn)持續(xù)的電流，在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，閉合電路中出現(xiàn)感應(yīng)電流，表明必存在與此相對(duì)應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)，這一電動(dòng)勢(shì)跟什么因素有關(guān)，是我們?cè)诒竟?jié)的學(xué)習(xí)中著重解決的問(wèn)題．一、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)1．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：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)體相當(dāng)于電源．2．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與感應(yīng)電流：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是形成感應(yīng)電流的必要條件，有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不一定存在感應(yīng)電流（要看電路是否閉合），有感應(yīng)電流一定存在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．二、法拉第電磁感應(yīng)定律通過(guò)觀察電流表G指針偏角的變化情況，分析歸納出對(duì)一定的閉合電路，感應(yīng)電流大小跟磁通量變化的快慢有關(guān)，從而得出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小與磁通量變化的快慢有關(guān)．1．磁通量的變化率

/

t：表示磁通量變化的快慢．（1）磁通量的變化率跟磁通量、磁通量的變化不同．磁通量為零時(shí)，磁通量的變化率不一定為零，磁通量變化大不等于磁通量的變化率大．（2）

/

t是指在時(shí)間內(nèi)磁通量變化快慢的平均值；

t0，

/

t表示在某瞬時(shí)磁通量變化的快慢，

2．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)這一電路的磁通量的變化率成正比．公式表示：當(dāng)E、

、

t都取國(guó)際單位時(shí)，k=1，所以有：

若線圈有n匝，則相當(dāng)于n個(gè)相同的電動(dòng)勢(shì)串聯(lián)，所以整個(gè)線圈中的電動(dòng)勢(shì)為．3．法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用

——導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)．（1）垂直切割時(shí)：如圖所示，導(dǎo)體由ab勻速移動(dòng)到a1b1

，這一過(guò)程中穿過(guò)閉合回路的磁通量變化

=BLv

t，由法拉第電磁感應(yīng)定律得：（2）切割方向與磁場(chǎng)方向成角時(shí)：如圖所示，將v分解為垂直B和平行B的兩個(gè)分量，其中：對(duì)切割有貢獻(xiàn)．

對(duì)切割無(wú)貢獻(xiàn)．

所以：所以可知：導(dǎo)線切割磁感線時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的大小，跟磁感強(qiáng)度B、導(dǎo)線長(zhǎng)度L、運(yùn)動(dòng)速度v以及運(yùn)動(dòng)方向與磁感線方向的夾角的正弦sin

成正比例題1：長(zhǎng)為L(zhǎng)的金屬棒ab，繞b端在垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的平面內(nèi)以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，如圖所示，求ab兩端的電勢(shì)差．解析：ab兩端電勢(shì)差等于金屬棒切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)（因?yàn)闆](méi)有外電路），所以只要求出電動(dòng)勢(shì)即可．棒上各處速率不等，不能直接用E=BLv來(lái)求，但棒上各點(diǎn)的速度v=r與半徑成正比，因此可用棒的中點(diǎn)速度作為平均切割速度代入公式計(jì)算：例題2、如下圖所示，半徑為r的金屬環(huán)繞通過(guò)某直徑的軸OO’以角速度ω作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，從金屬環(huán)面與磁場(chǎng)方向重合時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，則在金屬環(huán)轉(zhuǎn)過(guò)30°角的過(guò)程中，環(huán)中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的平均值是多大？分析：根據(jù)金屬環(huán)在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)的始末位置穿過(guò)環(huán)的磁通量Φ1和Φ2以及完成這一變化所用時(shí)間△t，就可以求出環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．例題3、如圖所示把線框abcd從磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速拉出，速度方向與ab邊垂直向右，速度的大小為v，線圈的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，每邊的電阻為r，問(wèn)，線圈在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，ab兩點(diǎn)的電勢(shì)差為多少？當(dāng)線框abcd

整個(gè)在磁場(chǎng)的時(shí)候，穿過(guò)線圈的磁通量不變，無(wú)感應(yīng)電流，ab和cd兩邊切割磁感線，等效電路圖如圖2所示：Uab=E=BLv當(dāng)cd邊離開(kāi)磁場(chǎng)，ab邊切割磁感線，ad，bc，cd邊的電阻屬于外阻，等效電路圖如圖3所示：Uab=E-Ir=BLv-Ir

當(dāng)線框abcd整個(gè)在磁場(chǎng)的時(shí)候：Uab=E=BLv

當(dāng)cd

邊離開(kāi)磁場(chǎng)的時(shí)候：Uab=3BLv/4