4.4法拉第电磁感应定律1精品课件 新人教版选修3-2

(共34张PPT)
问题1：据上学期恒定电流所学，电路中存在持续电流的条件是什么？
（1）闭合电路；
（2）有电源
产生感应电流的条件是：
（1）闭合电路；（2）磁通量变化。
利用磁场产生电流的现象
问题2：什么叫电磁感应现象？产生感应电流的条件是什么？
比较甲、乙两电路的异同
乙
甲
相同点：两电路都是闭合的，有电流
不同点：甲中有电池（电源）
乙中有螺线管
（相当于电源）
思 考
有电源就有电动势
I
V
在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。
产生感应电动势的那部分导体就相当于电源
感应电动势的大小
实验探究一
若闭合电路中有感应电流,电路中就一定有电动势.
实验探究二
若电路断开时，虽然没有感应电流，电动势依然存在。
实验探究3:感应电动势1
一、感应电动势
1．感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势，产生感应电动势的那部分导体相当于电源．
2．感应电动势与感应电流：
讨论：产生感应电流与产生感应电动势的
条件一样吗？
（导体在磁场中做切割线运动或者是穿过某一回路的磁通量发生变化，就一定产生感应电动势）
感应电动势是形成感应电流的必要条件，有感应电动势不一定存在感应电流（要看电路是否闭合），有感应电流一定存在感应电动势
思考与讨论
感应电动势的大小跟哪些因素有关？
实验1：
导线运动的速度越快、磁体的磁场越强，产生的感应电流越大
(磁通量变化的快)
实验探究1:感应电动势2
实验2：
磁铁的磁场越强、插入的速度越快，产生的感应电流就越大。
(磁通量变化的快)
实验:电磁感应插磁铁
实验探究2:感应电动势3
精确实验表明：
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．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．
二、法拉第电磁感应定律
若线圈有n匝，则相当于n个相同的电源串联，所以整个线圈中的电动势为．

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
没有直接关系
磁通量变化
△Ф= Ф末—Ф初
穿过回路的磁通量变化了多少
产生感应电动势的条件
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
2、 Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的意义
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
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。
例与练
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
例与练
斜率表示Φ的变化率
BCD
三、导体作切割磁感线运动
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
× × × × × × × × × × × ×
× × × × × × × × × × × ×
G
a
b
v
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
1、B⊥V V⊥L L⊥B
平均值或瞬时值
L应为有效长度
----两两垂直
（2）切割方向与磁场方向成θ角时：如图所示，将v分解为垂直B和平行B的两个分量，其中：
对切割有贡献．
对切割无贡献．
所以：
导体切割磁感线感应电动势大小
匀强磁场
v 、B、L两两垂直
说明：公式 一般适用于求解平均电动势的大小；
而公式E=BLV一般适用于切割磁感线运
动导体的瞬时电动势的大小。
例题1：
　　长为L的金属棒ab，绕b端在垂直于匀强磁场的平面内以角速度ω匀速转动，磁感应强度为B，如图所示，求ab两端的电势差．
解析：
　　ab两端电势差等于金属棒切割磁感线产生的电动势（因为没有外电路），所以只要求出电动势即可．
棒上各处速率不等，不能直接用E=BLv来求，但棒上各点的速度v= r与半径成正比，因此可用棒的中点速度作为平均切割速度代入公式计算：
2、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=0.5Ω，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
6、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R1＝3Ω， R2＝6Ω，整个装置处在垂直导轨向里的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.5T。当AB向右以V＝5m/s的速度匀速滑动时，求流过电阻R1、 R2的电流大小。
例与练
A
× × × × 　×
× × × × 　×
R2
V
B
R1
3、导线切割磁感线时的感应电动势．
（1）垂直切割时：如图所示，导体由ab匀速移动到a1b1 ，这一过程中穿过闭合回路的磁通量变化 =BLv t ，由法拉第电磁感应定律得：
实验探究三
有感应电流，有电动势存在。
演示实验并播放动画
画出等效电路图
1、穿过一个电阻为1Ω的单匝闭合线圈的磁通量始终是每秒均匀减少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！
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？
例与练