第四章4．4法拉第电磁感应定律课件（共31张PPT）

(共31张PPT)
4.4法拉第电磁感应定律
1、在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？
闭合导体回路中磁通量发生变化。
2、电路中产生持续电流的条件是么？
电路闭合，有电源。
这两种情况下，如果电路不闭合会怎样呢？
甲乙两图，开关断开，电路中有电流吗？
没有
甲乙两图，如果电路不是闭合的，电路中就没有电流，电源的电动势是否还存在呢？
存在
乙图电路没有闭合，这时虽然没有感应电流，但电动势依然存在。
螺线管为电源
等效电路
一、感应电动势：
①电路闭合时有感应电动势，感应电流。
②电路断开时有感应电动势，但无感应电流。
1、产生感应电动势的那部分导体相当于电源
2、产生条件：穿过电路的磁通量发生变化
①磁通量变化为电磁感应的根本原因。
②产生感应电动势为电磁感应现象的本质。
在电磁感应现象中产生的电动势。
思考：感应电动势跟什么因素有关
1、指针的偏转幅度与电流大小有什么关系呢？
实验一
思考：感应电动势跟什么因素有关
2、在实验中，将条形磁铁从同一高度进入线圈同一位置，快进和慢进有什么不同。
快进，指针偏转大，电流大，电动势就大。反之。
实验一
磁通量变化快慢有关
思考：感应电动势跟什么因素有关
观察：灯泡的亮度和摇的速度
结论是：摇越快，灯越亮。
实验二
实验分析：
灯越亮
电压高，也就是电动势大。
摇得越快
正对面积改变越快，也就是磁通量变化越快
结论：
实验二
磁通量变化快慢有关
二、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。
越快
单匝线圈
Ｎ匝线圈
注意：公式中Δφ取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向另行判断。
理解:Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的意义
比较
1、关于电磁感应，下述说法正确的是什么？
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0,感应电动势一定为0
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
课后习题解答：
课后习题解答：
2、一个1000匝的线圈，在0.4s内穿过它的磁通量从0.02Wb增加到0.09Wb。求线圈中的感应电动势。如果线圈的电阻是10Ω，把一个电阻为990Ω的电热器连接在它的两端，通过电热器的电流是多大？
解：
由面积s变化，引起磁通量△φ变化而产生感应电动势E。
三、导体棒切割磁感线时的感应电动势
× × × × × × × × × × × ×
× × × × × × × × × × × ×
1、回路在时间t内增大的面积为：
ΔS=LvΔt
3、产生的感应电动势为：
2、穿过回路的磁通量的变化为：
ΔΦ=BΔS
=BLvΔt
C
D
1、 V与B不垂直
（θ为v与B夹角）
说明：
1、导线运动方向和磁感线平行时，E=0
2、速度V为平均值（瞬时值），E就为平均值（瞬时值）
如图，匀强磁场的磁感应强度为B，长为 的金属棒ab在垂直于B的平面内运动，速度v与 成θ角，求金属棒ab产生的感应电动势。
2、 V与L不垂直
结论：无论是V与B不垂直，还是V与L不垂直
3、对Ｌ的理解
L=2R
L=与L方向垂直的虚线
②求出的是某部分导体的电动势。回路中感电动势为零时，回路中某段导体的感应电动势不ー定为零。
①求出的是平均惑应电动势，和某段时间或某个过程对应;
②求出的是瞬时感应电动势，E和某个时刻或某个位置对应。
①求出的是整个回路的a×d感应电动势;
四、反电动势
电源再电动机线圈中产生的电流的方向以及AB、CD两个边受力的方向都已经标出。
现在问题是，既然线圈在磁场中转动，线圈中就会产生感应电动势。感应电动势是加强电源产生的电流，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？
电动机线圈的转动产生感应电动势是反电动势。
线圈转动，磁通量发生变化
根据楞次定律——阻碍
这个电动势是削弱了电源电流,阻碍线圈的转动。
如果电动机工作中由于机械阻力过大而停止转动，这时没有了反电动类圈直接连在电源的两端，电流会很大，时间长了很可能把电动机烧毁。所于机械故障停转，要立即切断电源，进行检查。
将玩具电动机通过开关、电流表接到电池上。闭合开关S，观察电动机启动过程中电流表读数的变化。怎样解释电流的这种变化?
在电动机上加一定的负载，例如用手轻触转子的轴，观察电流表读数的变化并傲出解释。
电动机启动时的电流与正常工作时的电流不同，有负载时与空载时的电流不同。这在技术上会引起什么问题?如果有问题，应该沿什么途径解决?
做一做
1、启动电流很大，随后趋于平稳。
2、电流很大，单纯的线圈发热，电阻很小。
3、从电源如何提供电流方面考虑。
3、当航天飞机在环绕地球的轨道上飞行时，从中释放一颗卫星，卫星与航天飞机保持相对静止，两者用导电缆绳相连，这种卫星称为绳系卫星，利用它可以进行各种科学实验。
現有一颗绳系卫星在地球赤遺上空浯东西方向运行。卫星位于航天飞机正上它与航天飞机间的距离是20.5km，卫星所在位置的地磁场为B＝4.6×10-5T，沿水平方向由南向北。如果航天飞机和卫星的运行速度是7.6km/s，求缆绳中的感应
电动势。
课后习题解答：
解：
可以看成是导体切割磁感线。
代入数据得：
4、动圈式扬声器的结构如图所示。线圈圆简安放在永磁体磁极间的空隙中，能够向由运动。接音频规律变化的电流通进线圆安培力使线圈运动。纸盆与线圈连接，随着线圈振动而发声。
这样的扬声器能不能当做话简使用?也就是说，如果我们对着纸盆说话，扬声器能不能把声音变成相应的电流?为什么?
解：
理论上可以，原理一样，说话带动纸盒震动，使线圈在磁场中震动，产生相应变化的电流。
5、矩形线图在匀强磁场中绕OO轴转动时，线圈中的感应电动势是否化?为什么?设线圈的两个边长分别是L1和L2，转动时角速度是O，磁场的磁感应强度为B。试证明在图示位置时，线圈中的感应电动势为E＝BSW，式中S＝L1L2，为线圈面积。
解：
1、矩形线圈在匀强磁场中OO‘绕轴转动时，线圈中的感应电动势会发生变化，因为它绕OO转动时，穿过线圈平面磁通量的变化率发生变化。
2、在图示位置时，线圈中的感应电动势
E=BL2V（此时只有L2切割磁感线）
V=L1W（线速度与角速度的关系）
E=BL2L1W
S＝L1L2
E=BSW
6、A、B两个闭合线圈用同样的导线制成，匝数均为10匝，半径rA＝2rB，图示区域内有匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀减小。
（1）A、B线圈中产生的感应电动势之比EA：EB是多少？
（2）两线圈中产生的感应电流之比IA：IB是多少？
解：
1、由法拉第电磁感应定律得。
（B随时间均匀减小）
2、根据电阻定律，线圈的电阻为
两线圈电阻之比
线圈中感应电流
所以电流之比：
1、当B、θ不变，△φ仅由S变化引起时
小结磁通量变化产生电动势的三种情况：
2、当S、θ不变，△φ仅由B变化引起时：
3、当S、B不变，△φ仅由θ变化引起时
课本例题与第三题
第六题
第五题
7、电磁流量计的示意图。圆管雷非磁性材料制成，空间有匀强磁场。当管中的导电液体流过磁场区域时，测出管壁上MN两点间的电势差U，就可以知道管中液体的流量q一一単位时间内流过管道横截面的液体的体积。已知管的直径为d，磁感应强度为B，试推出q与U关系的表达式。假定管中各处液体的流速相同。
电磁流量计的管道内没有任何阻流体流动的结构，所以常用来测量高黏度及强续性流体的流量。它的优点是测量范国宽、反应快、易与其他自动控制装置配套。
解：
带电粒子在电磁场中受到洛伦兹力和电场力作用，当电压稳定时有：
横截面积：
又因为流量q=SV
螺线管为电源
等效电路
一、感应电动势：
①电路闭合时有感应电动势，感应电流。
②电路断开时有感应电动势，但无感应电流。
1、产生感应电动势的那部分导体相当于电源
2、产生条件：穿过电路的磁通量发生变化
①磁通量变化为电磁感应的根本原因。
②产生感应电动势为电磁感应现象的本质。
在电磁感应现象中产生的电动势。
课堂小结
二、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。
单匝线圈
Ｎ匝线圈
注意：公式中Δφ取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向另行判断。
理解:Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的意义
三、导体棒切割磁感线时的感应电动势
说明：
(1)导线运动方向和磁感线平行时，E=0
(2)速度V为平均值（瞬时值），E就为平均值（瞬时值）
无论是V与B不垂直，还是V与L不垂直
②求出的是某部分导体的电动势。回路中感电动势为零时，回路中某段导体的感应电动势不ー定为零。
①求出的是平均惑应电动势，和某段时间或某个过程对应;
②求出的是瞬时感应电动势，E和某个时刻或某个位置对应。
①求出的是整个回路的a×d感应电动势;
四、反电动势
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。