4.4法拉第电磁感应定律.ppt

第四章 电磁感应,第4节,法拉第电磁感应定律,感应电动势的大小,比较甲、乙两电路的异同,乙,甲,相同点：两电路都是闭合的，有电流,不同点：甲中有电池（电源）,乙中有螺线管（电源）,有电源就有电动势,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相当于电源。,一、感应电动势,2感应电动势与感应电流的关系：,有感应电流一定存在感应电动势；,有感应电动势不一定存在感应电流。（要看电路是否闭合）,3.感应电动势的大小跟哪些因素有关？,（1）部分导体切割磁感线,（2）条形磁铁穿插螺线管,（3）通电螺线管穿插螺线管,感应电动势的大小跟磁通量变化的快慢有关。,导线运动的速度越快,产生感应电流越大；,磁铁插入的速度越快，感应电流就越大。,结论:,二、法拉第电磁感应定律,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的变化率成正比。,注意：公式中取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向另行判断。物理量都取国际单位。,2.公式:,n为线圈的匝数,表示磁通量变化的快慢,弄清：1、磁通量大，电动势一定大吗？,2、磁通量变化大，电动势一定大吗？,3.、/t的区别：,磁感应强度B不变,垂直于磁场的回路面积S发生变化,SS2-S1,此时：,垂直于磁场的回路面积S不变,磁感应强度B发生变化,BB2-B1,此时：,4.应用:用公式 求E的几种常见情况：,如果B、S都变化呢？,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。,25V,16V,1.6V,三、导体切割磁感线运动时的电动势,导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度是B，长为L的导体棒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,1、 V B ， VL ， LB 两两垂直,平均值或瞬时值,L应为有效长度,分析：,找有效速度,（为v与B夹角）,2、V B ， VL ， LB,3、V 与B成 角 ，VL ， LB,E=0,v,找有效长度。,4、V B ， LB，导体棒不是直线,求下面图示情况下，a、b、c三段导体两端的感应电动势各为多大？,E=BLv,如下图所示，长为L的铜杆OA以O为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角速度匀速转动，磁场的磁感应强度为B，求杆OA两端的电势差。,5、导体棒转动,四、对比两个公式,求平均感应电动势,t近于0时，E为瞬时感应电动势,求平均感应电动势,v是平均速度,求瞬时感应电动势，v是瞬时速度,1、穿过一个电阻为1的单匝闭合线圈的磁通量始终是每秒均匀减少2Wb，则 （ ） A、线圈中的感应电动势一定是每秒减少2v B、线圈中的感应电动势一定是2v C、线圈中的感应电流一定是每秒减少2A D、线圈中的感应电流一定是2A,不变！,不变！,2、匝数为n200的线圈回路总电阻R50，整个线圈平面均有垂直于线框平面的匀强磁场穿过，磁通量随时间变化的规律如图所示，求：线圈中的感应电流的大小。,3、如图所示，用绝缘导线绕制的闭合线圈，共100匝，线圈总电阻为R=0.5，单匝线圈的面积为30cm2。整个线圈放在垂直线圈平面的匀强磁场中，如果匀强磁场以如图所示变化，求线圈中感应电流的大小。,4、有一面积为S100cm2的金属环，电阻为R0.1，环中磁场变化规律如图所示，磁场方向垂直环面向里，则在t1t2时间内通过金属环某一截面的电荷量为多少？,斜率表示的变化率,5、单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示（正弦图象一部分），则（ ） A.线圈中0时刻感应电动势为0 B.线圈中0时刻感应电动势最大 C.线圈中D时刻感应电动势为0 D.线圈中A时刻感应电动势大于B时刻感应电动势,6.如图所示，一个50匝的线圈的两端跟R99的电阻相连接，置于竖直向下的匀强磁场中，线圈的横截面积是202，电阻为1，磁感应强度以100Ts的变化率均匀减少。在这一过程中通过电阻R的电流为多大？,mgd/nq,7.两块水平放置的板间距为d，用导线与一n匝线圈连接，线圈置于方向竖直向上的匀强磁场中，如图所示，两板间有一质量为m、带电量为q的油滴恰好静止，则线圈中的磁通量的变化率是多少？,8.如图所示，电阻不计的裸导体AB与宽为60cm的平行金属导轨良好接触，电阻R13， R26，整个装置处在垂直导轨向里的匀强磁场中，磁感应强度B0.5T。当AB向右以V5m/s的速度匀速滑动时，求流过电阻R1、 R2的电流大小。,9.如图所示，金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时，线圈c中将有感应电流产生（ ） A向右做匀速运动 B向左做匀速运动 C向右做减速运动 D向右做加速运动,变速,10.如图所示，裸金属线组成滑框，ab可滑动，其电阻为r，长为L，串接电阻R，匀强磁场为B，当ab以V向右匀速运动过程中，求： （1）ab间感应电动势。 （2）ab间的电压。 （3）保证ab匀速运动，所加外力F。 （4）在2秒的时间内，外力功；ab生热；电阻R上生热。,11.如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有半径为r的光滑半圆形导体框架。OC为一端绕O点在框架上滑动的导体棒，OA之间连一个阻值为R的电阻（其余电阻都不计），若使OC以角速度匀速转动。试求： （1）图中哪部分相当于电源？ （2）感应电动势E为多少？ （3）流过电阻R的电流I为多少？,导体棒OC,1831年10月28日,法拉第在一次会议上展示的圆盘发电机。,V,此电动势阻碍电路中原来的电流. 故称之为反电动势。,五、反电动势,1. 作用：削弱了电源电流, 阻碍线圈的转动.,2. 能量转化：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。,3.说明： 正因为反电动势的存在,所以对电动机而言,欧姆定律不成立。 电动机停止转动，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，电动机可能会烧毁。这时，应立即切断电源，进行检查。,结束,