4.4 法拉第电磁感应定律 25张PPT

选修3-2
甲
乙
产生电动势的那部分导体相当于电源
一、感应电动势
1、定义：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势（E）.产生感应电动势的那部分导体相当于电源.
2、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。
问题：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不同？
A、磁通量的变化量
B、磁通量的变化率
C、回路的电阻
D、电流的大小
结论：感应电动势的大小与磁通量变化的快慢有关，磁通量变化得快，感应电动势就大.
磁通量变化的快慢
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
定律内容
取适当单位则k=1
物理意义
与电磁感应关系
磁通量Ф
穿过回路的磁感线的条数多少
无直接关系
磁通量变化△Ф
穿过回路的磁通量变化了多少
磁通量变化率
ΔΦ/Δt
穿过回路的磁通量变化的快慢
?
决定感应电动势的大小
1、理解:Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的意义
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？
产生感应电动势的条件
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Φ、△Φ、 △Φ/△t的关系
例 2.矩形线圈共有5匝，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，则在0到D时刻内: ( )
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0
C.线圈中D时刻感应电动势最大
D.线圈中0至A时间内平均感应 电动势为1×10-3V
AB
小结:正确理解Φ-t图象的物理含义及定性分析磁通量变化的快慢.
a.磁感应强度B不变,垂直于磁场的回路面积S发生变化。此时：
b.垂直于磁场的回路面积S不变,磁感应强度B发生变化。此时：
2、用公式 求E的三种常见情况：
（动生电动势）
（感生电动势）
c.B与S的夹角发生变化
△Φ=Φ2-Φ1
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。
1.6V
例1
× × × × × × × × × × × ×
× × × × × × × × × × × ×
三、导体切割磁感线时的感应电动势
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
产生的感应电动势为：
V是相对于磁场的速度
平均值或瞬时值
L应为有效长度
导体切割磁感线产生的感应电动势
⑴导体平动产生感应电动势
⑴导体平动产生感应电动势
①公式：E感=BLv；
②公式适用于导体上各点以相同的速度在匀强磁场中切割磁感线，且B、L、v两两垂直。
③公式中L为导体在垂直磁场方向的有效长度；
④公式中若v为一段时间内的平均速度，则E感为平均感应电动势，若v为瞬时速度，则E感为瞬时感应电动势。
θ
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
V2
V1
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)
θ为v与B夹角
例：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θ角，求金属棒ab产生的感应电动势。
E=BL(Vsinθ)
E=B(Lsinθ)V
有效长度---导线在垂直速度方向上 的投影长度
⑵导体转动切割磁感线产生感应电动势
OA棒绕O点转动时，棒上每点的角速度相等， 由v=ωr可知v随r成正比增大，可用v中代入E感=Blv求E感。
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
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ω由图示位置逆时针方向转动。求:
(1)线圈转过1/4周的过程 中的平均感应电动势
例2
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ω由图示位置逆时针方向转动。求:
(2)线圈转过1/2周的过程 中的平均感应电动势
例2
Φ/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
例3
斜率表示Φ的变化率
如果所示，通电线圈在磁场中受力转动，线圈中就会产生感应电动势。感应电动势加强了电源产生的电流，还是削弱了它？是有利于线圈的转动，还是阻碍了线圈的转动？
思考与讨论
四、反电动势
四、反电动势
电动机转动时,线圈中产生的感应电动势总要削弱电源电动势的作用,阻碍线圈的转动.
-----反电动势
1、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。
课堂小结
当有n匝线圈时
2、用公式 求E的三种常见情况：
3、导体切割磁感线时的感应电动势
注：V是相对于磁场的速度
L为有效长度；θ为B与V的夹角
例、有一面积为S＝100cm2的金属环，电阻为R＝
0.1Ω，环中磁场变化规律如图所示，磁场方向垂
直环面向里，则在t1－t2时间内通过金属环某一截
面的电荷量为多少？