人教版高中物理选修3－2　第四章电磁感应第4节法拉第电磁感应定律习题课（共17张PPT）

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人教版高中物理选修3—2
第四章 电磁感应
第4节：法拉第电磁感应定律习题课
1、定义：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势（E）.
闭合电路中有感应电流，这个电路中就一定有感应电动势.
产生感应电动势的那部分导体相当于电源.
复习：
一、感应电动势
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。
3、感应电动势与感应电流：只要磁通量变化,电路中就产生感应电动势; 若电路又闭合,电路中就有感应电流.
理解：磁通量变化是电磁感应的根本原因; 产生感应电动势是电磁感应现象的本质.
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Δφ取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向由楞次定律判断。
2.公式:
二、法拉第电磁感应定律
1.磁感应强度B不变,垂直于磁场的回路面积S发生变化,ΔS＝S2-S1,此时：
2.垂直于磁场的回路面积S不变,磁感应强度B发生变化,ΔB＝B2-B1,此时：
用公式 求E的二种常见情况：
（感生电动势）
（动生电动势）
三、导体切割磁感线时的感应电动势
(1)当磁感应强度B和导体棒的速度v垂直时：
(2)当磁感应强度B和导体棒的速度v夹角为θ时：
感应电动势的方向判断：
右手定则
伸开右手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一平面内;让磁感线从掌心进入,并使拇指指向导体的运动方向，这时四指的指向即为导体内感应电动势的方向.
如图所示，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ω匀速转动，磁场的磁感应强度为B，求杆OA两端的电势差。























































ω
A
O
A'
导体棒在匀强磁场中的转动：
分析：导体绕一端转动时，由于导体上各点的速度不同，是线性增加的，所以导体运动的平均速度为
导体棒转动时，由于导体棒切割磁感线产生的感应电动势的大小：
如图所示，法拉第圆盘发动机产生的感应电动势的大小
若是半径为l的圆盘在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动，当盘平面垂直于磁场方向时，导
体盘可以视为无数由半径相同的铜条并联而成．故半径为l的圆盘在磁感应强度为B的匀强磁场中以均匀角速度ω匀速转动所产生的感应电动势
E＝Bl2ω/2，
且盘心的电势高于盘边缘的电势．

例1：如图,有一匀强磁场B=1.0×10-3T，在垂直磁场的平面内,有一金属棒AO,绕平行于磁场的O轴顺时针转动,已知棒长L=0.20m，角速度ω=20rad/s，求：棒产生的感应电动势有多大？

解法2：取棒中点的速度代表棒的平均速度
解法1：由法拉第电磁感应定律得：






V


此电动势阻碍电路中原来的电流.
故称之为反电动势。
反电动势
电动机转动时产生的感应电动势总要削弱电源产生的电流，总是阻碍线圈的转动。
分析直流电动机在转动时产生的感应电动势或感应电流与原电流之间的关系
1、定义：电动机转动时产生的感应电动势总要削弱电源产生的电流,这个电动势叫反电动势.
2、作用：阻碍线圈的转动. 线圈要维持转动,电源就要向电动机提供电能.电能转化为其它形式的能.
3. 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。
4.说明：
①正因为反电动势的存在,所以电动机中欧姆定律不成立。
②电动机停止转动时就没有了反电动势，电动机可能会因电流过大烧毁.

例2、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
斜率表示Φ的变化率






例3、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？









































































ω
A
B
C
R
O

例4.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ω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