高中物理《4.4法拉第电磁感应定律》课件 新人教版选修3-2.ppt

第四节 法拉第电磁感应定律,第四章 电磁感应,1：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，因为电流是由电源的电动势引起的,2：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？,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 。,复习提问：,3、电磁感应现象中，闭合电路中出现了感应电流，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动势叫感应电动势。产生感应电动势的那部分导体就是电源。,一、感应电动势,问题1：感应电动势和感应电流之间存在什么关系？,2、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。,产生感应电流只不过是一个现象，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象的本质，它表示电路已经具备了随时输出电能的能力。,几点说明：,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，产生感应电动势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。若磁通量变化了，电路中就会产生感应电动势，再若电路又是闭合的，电路中将会有感应电流。,问题2：影响感应电动势大小的因素？,实验探究,变化,产生E,产生I,总电阻一定时，E越大，I越大，指针偏转越大。,变化的快慢不同,都发生了变化,问题3：该实验中，将条形磁铁从同一高度插入线圈中，快插入和慢插入有什么相同和不同？,都产生了I,产生的I大小不等,实验结论：感应电动势E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,3、磁通量的变化率,表示磁通量的变化快慢,问题3：磁通量大，磁通量变化一定大吗？,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。磁通量为零，磁通量的变化率不一定为零;磁通量的变化大，磁通量的变化率也不一定大。,（可以类比速度、速度的变化和加速度。）,1、内容：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/ t成正比,二、法拉第电磁感应定律：,2、数学表达式,（注意单位）,问题：若闭合电路是n匝线圈，且穿过每匝线圈的磁通量相同，E？,若有n匝线圈，相当于有n个电源串联，总电动势为：,注意：公式中应取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向另行判断。,问题：公式中E表示的是平均感应电动势还是瞬时感应电动势？,说明：（1）所求E为t时间内的平均感应电动势,例1.关于电磁感应，下述说法中正确的是 A.穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大 B.穿过线圈的磁通量为零，感应电动势一定为零 C.穿过线圈的磁通量的变化越大，感应电动势越大 D.穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大,答：D,注意: 感应电动势E与、 /t的关系,例2、单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场。若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示，则：( ),A、线圈中0时刻感应电动势最大 B、线圈中D时刻感应电动势为零 C、线圈中D时刻感应电动势最大 D、线圈中0到D时间内平均 感应电动势为0.4V,ABD,1、有一个50匝的线圈，如果穿过它的磁通量的变化率为0.5Wb/s，求感应电动势。,2、一个100匝的线圈，在0. 5s内穿过它的磁通量从0.01Wb增加到0.09Wb。求线圈中的感应电动势。,3、一个匝数为100、面积为10cm2的线圈垂直磁场放置，在0. 5s内穿过它的磁场从1T增加到9T。求线圈中的感应电动势。,练习,三、导体作切割磁感线运动,如图所示闭合线圈一部分导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度是B，ab以速度v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势,回路在时间t内增大的面积为：,S=Lvt,产生的感应电动势为：,穿过回路的磁通量的变化为：,=BS,=BLvt,（V是相对于磁场的速度）,若导体斜切磁感线,（为v与B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：,1、导线的长度L应为有效长度。,2、导线运动方向和磁感线平行时，E=0.,3、速度V为平均值（瞬时值），E就为平均值（瞬时值）。,1、一般来说， 求出的是平均感应电动势，E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，E和某个时刻或者某个位置对应。,2、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动势不一定为零。如上图。,区别：,1、公式中的时间趋近于0时，E就为瞬时感应电动势,2、公式中v若代表平均速度，则求出的E就为平均感应电动势。,联系：,例3：如图，匀强磁场的磁感应强度为B，长为L的金属棒ab在垂直于B的平面内运动，速度v与L成角，求金属棒ab产生的感应电动势。,E=BL(Vsin),E=B(Lsin)V,有效长度-导线在垂直速度方向上 的投影长度,练习：半径为R的半圆形导线在匀强磁场B中， 以速度V向右匀速运动时，E=？,E = B·2R·V,有效长度-弯曲导线在垂直速度方向上 的投影长度,四、反电动势,V,此电动势阻碍电路中原来的电流. 故称之为反电动势,N,S,电动机,安培力方向 转动速度方向,电动机线圈的转动产生感应电动势是反电动势。这个电动势是削弱了电源电流, 阻碍线圈的转动。 线圈要维持原来的转动就必须向电动机提供电能，电能转化为机械能。 正因为反电动势 的存在,所以对电动机,欧姆定律不成立。,如果电动机因机械阻力过大而停止转动，这时就没有了反电动势，线圈电阻一般都很小，线圈中电流会很大，电动机会烧毁。这时，应立即切断电源，进行检查。,