物理44法拉第电磁感应定律

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1、第四章第四章 电磁感应电磁感应1 1：要使闭合电路中有电流必须具备什么条件？：要使闭合电路中有电流必须具备什么条件？这个电路中必须有电源，因为电流是由电源这个电路中必须有电源，因为电流是由电源的电动势引起的的电动势引起的 2 2：如果电路不是闭合的，电路中没有电流，电：如果电路不是闭合的，电路中没有电流，电源的电动势是否还存在呢？源的电动势是否还存在呢？电动势反映了电源提供电能本领的物理量，电电动势反映了电源提供电能本领的物理量，电路不闭合电源电动势依然存在路不闭合电源电动势依然存在。复习提问：复习提问：3 3、电磁感应现象中，闭合电路中出现了感应、电磁感应现象中，闭合电路中出现了感应电流，那

2、么有电动势存在么？电流，那么有电动势存在么？1、感应电动势：在电磁感应现象中产生的电、感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势叫动势叫感应电动势感应电动势。产生感应电动势的那部分。产生感应电动势的那部分导体就是导体就是电源电源。一、感应电动势一、感应电动势2、感应电动势和感应电流关系：感应电动势、感应电动势和感应电流关系：感应电动势是感应电流存在的必要条件，有感应电动势不是感应电流存在的必要条件，有感应电动势不一定有感应电流（要看电路是否闭合），有感一定有感应电流（要看电路是否闭合），有感应电流一定有感应电动势。应电流一定有感应电动势。产生感应电流只不过是一个现象产生感应电流只不过是一个现象，

3、它表示电路中，它表示电路中在输送着电能；而产生感应电动势才是电磁感应现在输送着电能；而产生感应电动势才是电磁感应现象的本质，它表示电路已经具备了随时输出电能的象的本质，它表示电路已经具备了随时输出电能的能力。能力。几点说明：几点说明：不论电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生不论电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就产生感应电动势，变化，电路中就产生感应电动势，产生感应电动势产生感应电动势是电磁感应现象的本质是电磁感应现象的本质。磁通量是否变化是电磁感应的根本原因磁通量是否变化是电磁感应的根本原因。若磁通。若磁通量变化了，电路中就会产生感应电动势，再若电路量变化了，电路中就会产生

4、感应电动势，再若电路又是闭合的，电路中将会有感应电流。又是闭合的，电路中将会有感应电流。问题问题2 2：影响感应电动势大小的因素？：影响感应电动势大小的因素？变化变化产生产生E E产生产生I I 总电阻一定时，总电阻一定时，E E越大越大，I I越越大，大，指针偏转越大指针偏转越大。变化的快慢不同变化的快慢不同 都发生了变化都发生了变化问题问题1 1：在实验中，电流表指针偏：在实验中，电流表指针偏转原因是什么？转原因是什么？问题问题2 2：电流表指针偏转程度跟感：电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系？应电动势的大小有什么关系？观察实验，分析并思考回答下面的问题：观察实验，分析并思考回

5、答下面的问题：问题问题3 3：该实验中，将条形磁铁从同一高度进入线：该实验中，将条形磁铁从同一高度进入线圈中，磁铁运动快和慢有什么相同和不同？圈中，磁铁运动快和慢有什么相同和不同？从条件上看从条件上看从结果上看从结果上看相同相同不同不同都产生了都产生了I I产生的产生的I I大小不等大小不等实验结论：感应电动势实验结论：感应电动势E E的大小与磁通量的变的大小与磁通量的变化快慢有关，即与磁通量的变化率有关化快慢有关，即与磁通量的变化率有关3、磁通量的变化率、磁通量的变化率表示磁通量的变化快慢表示磁通量的变化快慢问题问题3：磁通量大，磁通量变化一定大吗？：磁通量大，磁通量变化一定大吗？磁通量变化

6、大，磁通量的变化率一定大吗？磁通量变化大，磁通量的变化率一定大吗？磁通量的变化率和磁通量、磁通量的变化不同。磁磁通量的变化率和磁通量、磁通量的变化不同。磁通量为零，磁通量的变化率不一定为零通量为零，磁通量的变化率不一定为零;磁通量的变化磁通量的变化大，磁通量的变化率也不一定大。大，磁通量的变化率也不一定大。1 1、内容：、内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量变化率这一电路的磁通量变化率/t/t成正比成正比二、法拉第电磁感应定律：二、法拉第电磁感应定律：2 2、数学表达式、数学表达式（注意单位）（注意单位）问题：若闭合电路是问题：若闭合电路是n匝线圈

7、，且穿过每匝匝线圈，且穿过每匝线圈的磁通量相同，线圈的磁通量相同，E？若有若有n n匝线圈，相当于有匝线圈，相当于有n n个电源串联，总电动个电源串联，总电动势为：势为：注意：公式中注意：公式中应取绝对值，不涉及正负，感应应取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向另行判断。电流的方向另行判断。问题：公式中问题：公式中E E表示的是平均感应电动势表示的是平均感应电动势还是瞬时感应电动势？还是瞬时感应电动势？说明：说明：（1 1）所求所求E E为为t t时间内的平均感应电动势时间内的平均感应电动势（2）t 0t 0时，时，E E为瞬时感应电动势为瞬时感应电动势三、导体作切割磁感线运动三、导体作切割磁感

8、线运动 如图所示闭合线圈一部分导体如图所示闭合线圈一部分导体ab处于匀强磁场处于匀强磁场中，磁感应强度是中，磁感应强度是B，ab以速度以速度v匀速切割磁感匀速切割磁感线，求产生的感应电动势线，求产生的感应电动势ab Gabv回路在时间回路在时间t t内增大的面积内增大的面积为：为：S=S=LvtLvt产生的感应电动势为：产生的感应电动势为：穿过回路的磁通量的变化穿过回路的磁通量的变化为：为：=BS=BS=BLvtBLvt（V V是相对于磁场的速度）是相对于磁场的速度）v vB BV V1 1=VsinVsin V V2 2=VcosVcos 若导体斜切磁感线若导体斜切磁感线（为为v v与与B

9、B夹角）夹角）（若导线运动方向与导线本身垂直，但跟磁感强度方向有夹角）（若导线运动方向与导线本身垂直，但跟磁感强度方向有夹角）说明说明：1、导线的长度、导线的长度L应为有效长度应为有效长度。2、导线运动方向和磁感线平行时，、导线运动方向和磁感线平行时，E=0.3、速度、速度V为平均值（瞬时值），为平均值（瞬时值），E就为就为平均值（瞬时值）平均值（瞬时值）。问题：问题：公式公式 与公式与公式 的区别和联系？的区别和联系？1 1、一般来说，、一般来说，求出的是平均感应电求出的是平均感应电动势，动势，E E和某段时间或者某个过程对应，而和某段时间或者某个过程对应，而求出的是瞬时感应电动势，求出的是

10、瞬时感应电动势，E E和某个时刻和某个时刻或者某个位置对应。或者某个位置对应。2 2、求出的是整个回路的感应求出的是整个回路的感应电动势，而不是回路中某部分导体电动势，而不是回路中某部分导体的电动势。回路中感应电动势为零的电动势。回路中感应电动势为零时，但是回路中某段导体的感应电时，但是回路中某段导体的感应电动势不一定为零。如上图。动势不一定为零。如上图。vabcdLL区别：区别：1 1、公式、公式中的时间趋近于中的时间趋近于0 0时，时，E E就为瞬时感应电动势就为瞬时感应电动势 2 2、公式、公式中中v v若代表平均速度，则若代表平均速度，则求出的求出的E E就为平均感应电动势。就为平均感

11、应电动势。联系：联系：例：如图，匀强磁场的磁感应强度为例：如图，匀强磁场的磁感应强度为B B，长为长为L L的金属棒的金属棒abab在垂直于在垂直于B B的平面内运动，的平面内运动，速度速度v v与与L L成成角，求金属棒角，求金属棒abab产生的感应产生的感应电动势。电动势。abvE=E=BLBL(Vsin(Vsin)E=E=B B(Lsin(Lsin)V V有效长度有效长度-导线在导线在垂直速度方向垂直速度方向上上 的投影长度的投影长度练习：半径为练习：半径为R R的半圆形导线在匀强磁场的半圆形导线在匀强磁场B B中，中，以速度以速度V V向右匀速运动时，向右匀速运动时，E=E=？RE=E

12、=B B2R2RV V有效长度有效长度-弯曲导线在弯曲导线在垂直速度方向垂直速度方向上上 的投影长度的投影长度转动切割问题转动切割问题 如图所示，当导体在垂直于磁场的平面内转如图所示，当导体在垂直于磁场的平面内转动时，由于导体上各点速度不同，在利用动时，由于导体上各点速度不同，在利用EBlv求电动势时，求电动势时，v应取速度的平均值应取速度的平均值四、反电动势四、反电动势V V 此电动势阻碍电路中此电动势阻碍电路中原来的电流原来的电流.故称之为反电动势故称之为反电动势NS电电动动机机安安 培培 力力 方方 向向 转转 动动 速速 度度 方方 向向 电动机线圈的转动产生感应电动势是电动机线圈的转

13、动产生感应电动势是反电动势反电动势。这个电动势是。这个电动势是削弱了削弱了电源电电源电流流,阻碍线圈的转动。阻碍线圈的转动。线圈要维持原来的转动就必须向电动线圈要维持原来的转动就必须向电动机提供电能，机提供电能，电能转化为机械能。电能转化为机械能。正因为正因为反电动势反电动势 的存在的存在,所以对电所以对电动机动机,欧姆定律不成立。欧姆定律不成立。如果电动机因机械阻力过大而如果电动机因机械阻力过大而停止转停止转动动，这时就没有了，这时就没有了反电动势反电动势，线圈电阻，线圈电阻一般都很小，线圈中一般都很小，线圈中电流会很大电流会很大，电动，电动机会烧毁。这时，应机会烧毁。这时，应立即切断电源立即切断电源，进，进行检查。行检查。