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4.4法拉第电磁感应定律新课.ppt

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  • 卖家[上传人]:繁星
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    • 1、第四章 电磁感应,4.4 法拉第电磁感应定律,复习: 电流的磁效应与电磁感应现象的区别 电流的磁效应是“电生磁”的现象。 电磁感应现象是“磁生电”的现象。 二者因果关系不同,是“可逆过程”。 产生感应电流的条件是什么? 闭合电路 磁通量变化 楞次定律的内容是什么?如何理解?应用要点。 内容:感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流磁通量的变化。 理解:阻碍变化或反抗原因。 应用要点:即增反减同、来拒去留、增缩减扩、增离减靠。,探究一:比较甲、乙两个电路并思考,思考一:图乙中在电键闭合状态,磁铁插入或拔出的过程,电路中有无电动势? 既然闭合电路中有感应电流,也一定有电动势。 思考二:图乙中在电键断开状态,磁铁插入或拔出的过程,电路中有无电动势? 无感应电流,但有电动势。 可见电磁感应现象的本质是产生电动势。 电源产生电动势的那部分导体相当于电源。,结论一:感应电动势概念 定义: 在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势(E)。 产生电动势的那部分导体相当于电源。 产生条件: 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。 新问题: 感应电动势大小如何计算?,探究二:感应电动势大小如何计

      2、算?,实验与观察,收集信息,分析加工信息,综合得出结论,实验:将条形磁铁从同一位置抽出线圈,到同一高度。 观察:快抽出和慢抽出有什么相同点和不同点?,都发生了相同变化,都产生了E(I),变化的快慢不同,产生的E(I)大小不等,磁通量变化越快,感应电动势越大。,因为变化,所以有感应电动势产生,又因为有闭合电路,所以有感应电流产生,现象:快抽出指针偏角大;慢抽出指针偏角小。,猜想,感应电动势:跟磁通量有关或跟磁通量的变化有关,还是跟磁通量的变化快慢有关。,思考与讨论:下列推理正确的是 磁通量大,磁通量变化一定大? 磁通量大,磁通量的变化率一定大? 磁通量变化大,磁通量的变化率一定大? 磁通量的变化率大,磁通量变化的越快?,、/t的比较,(类比速度、速度的变化和加速度),结论二:法拉第电磁感应定律,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。,1.内容:,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。,2.公式:,n为线圈的匝数,1.面积变化类: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:,2.磁感应强度变化类:垂直于磁场的回路面积S不

      3、变,磁感应强度B发生变化,BB2-B1,此时:,2、应用:用公式 求E的二种常见情况:,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,D,练习1,16V,1.6V,练习4,在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一矩形线框,边长ab=L1,bc=L2线框绕中心轴00以角速度由图示位置逆时针方向转动。求: (1)线圈转过1/2周的过程中的平均感应电动势 (2)线圈转过1/4周呢?, ,回路在时间t内增大的面积为:,S=Lvt,穿过回路的磁通量的变化为:,产生的感应电动势为:,(V是相对于磁场的速度),探究三:导体切割磁感线时的感应电动势计算,思考:如图所示闭合线框一部分导体ab长l,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,探究四:若导体运动方向跟磁感应强度方向有夹角 (导体斜切磁感线),导线运动方向和磁感线平行时, E=0,为v与B夹角,导线的长度L应为有效长度,探究四:若导体形状不

      4、规则,匀强磁场,v 、B、L两两垂直,结论三:导体切割磁感线时的感应电动势计算,导线的长度L应为有效长度,速度v为平均值(瞬时值), E就为平均值(瞬时值),如图,一个水平放置的导体框架,宽度L=0.50m,接有电阻R=0.30,设匀强磁场和框架平面垂直,磁感应强度B=0.40T,方向如图.今有一导体棒ab跨放在框架上,并能无摩擦地沿框滑动,框架电阻均不计,导体ab电阻为0.1,当ab以v=4.0m/s的速度向右匀速滑动时,试求: (1)导体ab上的感应电动势的大小 (2)回路上感应电流的大小 (3)ab两端的电压。,练习5,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=BLVsin,练习6,/10-2Wb,t/s,A,B,D,0,1,2,0.1,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,

      5、练习7,斜率表示的变化率,如图,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.,练习8,结论四:导体转动切割磁感线时,感应电动势计算,如图,水平面上有两根相距0.5m的足够长的平行金属导轨MN和PQ,它们的电阻不计,在M和P之间接有R=3.0的定值电阻,导体棒长ab=0.5m,其电阻为r=1.0,与导轨接触良好.整个装置处于方向竖直向下的匀强磁场中,B=0.4T.现使ab以v=10ms的速度向右做匀速运动. (1)ab中的电流多大? ab两点间的电压多大? (2)维持ab做匀速运动的外力多大? (3)ab向右运动1m的过程中, 外力做的功是多少?电路中产生的热量是多少?,WF=0.1J,I=0.5A,F=0.1N,Q=0.1J,U=1.5V,练习9,如图,将一条形磁铁插入某一闭合线圈,第一次用0.05s,第二次用0.1s。试求: (1)两次线圈中的平均感应电动势之比? (2)两次线圈中 电流之比? (3)两次通过线圈 电荷量之比? (4)两次在R中产生 热量之比?,练习10,1、穿过一个电阻为1的单匝闭合线圈的磁通量始终是

      6、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,例与练,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。,例与练,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。,例与练,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?,例与练,5、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。,例与练,6(思考题)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,例与练,变速,思考题:如图,光滑导轨MN和PQ水平固定在磁感应强度为B的匀强磁场中,轨宽L,电阻不计,裸露的导体棒ab、cd电阻均为R,放在导轨上。导体棒cd以速度向右匀速运动。试分析导体棒ab的运动情况。,课堂小结:,1理解感应电动势的概念。 2磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量,区别、/t。 3理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。 4会推导表达式E=BLvsin。 5会用E=n/t和E=BLvsin解决问题。,

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