高中物理选修1-1课件-3.2法拉第电磁感应定律7-人教版(共26张PPT)

二、法拉第电磁感应定律
法拉第电磁感应定律
法拉第，英国物理学家、化学家。
对电磁学进行了比较系统的实验研究，发现了电磁感应现象；发明了第一台电动机和发电机；提出了电场、磁场等重要概念。
法拉第
1．在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？
2．在恒定电流中学过，电路中存在持续电流的条件是什么？
温故知新
只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，
闭合电路中就有感应电流
有导体，导体两端有电压
N
S
甲
乙
产生电动势的那部分导体相当于电源
既然闭合电路中有感应电流，这个电路中就一定有电动势。
3.试从本质上比较甲、乙两电路的异同
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.
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、方向判断：在内电路中，由电源的负极指向正极，跟内电路的电流方向一致。
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.
探究实验：影响感应电动势大小的因素？
实验：将条形磁铁插入线圈中，看电流表指针
是否发生偏转。
问题1：电流表指针偏转原因是什么？电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系？
问题2：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相同和不同？
磁通量变化的快慢不同
磁通量的变化相同
都产生了E(I)
产生的E(I)大小不等
从条件上看
从结果上看
相同
不同
小结：感应电动势的大小可能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。
说明：磁通量的变化快慢用磁通量的变化率
来描述，即可表示为
越大，感应电流I越大，感应电动势E越大。
实验结论
进一步猜想：感应电动势的大小很可能与磁通量的变化率有关，并且成正比。
对实验进行推理
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
线圈由1匝 n
1、内容：闭合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。
二、法拉第电磁感应定律：
2、数学表达式
（注意单位）
若有n匝线圈，则相当于有n个电源串联，总电动势为：
注意：公式中Δφ应取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向另行判断。
?
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
3、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
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：
4、用公式 求E的二种常见情况：
（动生电动势）
（感生电动势）
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
练习题
例1、匝数为n＝200的线圈回路总电阻R＝50Ω，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Φ随时间变化的规律如图所示，求：线圈中的感应电流的大小。
巩固练习
例2、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？
× × × × × × × × × × × ×
× × × × × × × × × × × ×
G
a
b
v
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
a
b
分析：回路在时间Δt内增大的面积为：
ΔS=LvΔt
产生的感应电动势为：
穿过回路的磁通量的变化为：
ΔΦ=BΔS
=BLvΔt
V是相对于磁场的速度
平均值或瞬时值
L应为有效长度
θ
v
B
V1
=Vsinθ
V2
=Vcosθ
若导体斜切磁感线
（θ为v与B夹角）
（若导线运动方向与导线本身垂直，但跟磁感强度方向有夹角）
说明：
1、导线的长度L应为有效长度
2、导线运动方向和磁感线平行时，E=0
3、速度V为平均值（瞬时值），E就为平均值（瞬时值）
练习1：如图，匀强磁场的磁感应电动势为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？
a
b
θ
v
E=BLVsinθ
练习2：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 = BLV
L
× × × × × × × × × × × × × × × ×
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
问题：公式 ①
与公式 ②
的区别和联系？
1、一般来说， ①求出的是平均感应电动势，E和某段时间或者某个过程对应，而②求出的是瞬时感应电动势，E和某个时刻或者某个位置对应。
2、①求出的是整个回路的感应电动势，而不是回路中某部分导体的电动势。回路中感应电动势为零时，但是回路中某段导体的感应电动势不一定为零。如右图。
v
a
b
c
d
L
L
区别：
例3：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，它们的电阻可忽略不计，在M和 P之间接有阻值为R＝ 3.0Ω的定值电阻，导体棒ab长＝0.5m，其电阻为r ＝1.0Ω ，与导轨接触良好.整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，B＝0.4T。现使ab以v＝10m／s的速度向右做匀速运动。
（1）a b中的电流大? a b两点间的电压多大？
（2）维持a b做匀速运动的外力多大？
（3）a b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？
R
B
r
P
M
N
a
Q
b
v
（1） 0.5A 1.5V
（2）0.1N
（3）0.1J 0.1J
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
E
F
S
N
电机转动
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
当单匝线圈时
2、理解:Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的意义
3、用公式 求E的二种常见情况：
4、反电动势
谢 谢