高中物理选修3-2-4.4-法拉第电磁感应定律课件.ppt

人教版选修人教版选修3-2龙口第一中学东校龙口第一中学东校怎样能使电路中产生感应电流？怎样能使电路中产生感应电流？NSSNSSVNSS甲甲S甲甲S乙乙闭合电路后甲、乙两电路都有电流闭合电路后甲、乙两电路都有电流,试从本质上比较两电路的不同试从本质上比较两电路的不同NS乙乙SV 电池电池（电源）（电源）相当于相当于电源的作用是什么？有那些重要参量？电源的作用是什么？有那些重要参量？ErEr甲甲S一、感应电动势（一、感应电动势（E E）在电磁感应现象中产生的电动势在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势叫感应电动势产生电动势的那部分导体相当于电源产生电动势的那部分导体相当于电源1 1、定义：、定义：此时电路中存在感应电动势吗？此时电路中存在感应电动势吗？甲甲S产生感应电动势的条件是什么？产生感应电动势的条件是什么？NS乙乙SV如果电路不闭合，如果电路不闭合，ErEr电路中还有感应电流吗？电路中还有感应电流吗？一、感应电动势一、感应电动势1 1、定义：、定义：2 2、产生条件：、产生条件：穿过电路的磁通量发生变化穿过电路的磁通量发生变化在电磁感应现象中产生的电动势在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势叫感应电动势产生电动势的那部分导体相当于电源产生电动势的那部分导体相当于电源3 3、电磁感应的本质：、电磁感应的本质：产生感应电动势产生感应电动势观察实验，观察实验，分析思考：分析思考：问题问题: :电流表指针偏转程度跟电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系？感应电动势的大小有什么关系？知：由rREI总电阻一定时总电阻一定时, E越大越大,I越大越大, 指指针偏转越大针偏转越大. 猜想猜想：磁通量大小磁通量的变化量磁通量变化所用的时间可能的影响因素可能的影响因素问题问题3:3:你能否你能否运用实验来运用实验来定性定性验证你验证你的猜想？的猜想？ tt控制变控制变量法量法保持保持一定，探究一定，探究E与与t的关系的关系保持保持t 一定，探究一定，探究E与与的关系的关系磁通量变化的快慢/t/t实验方案一实验方案一将同一条形磁铁，从将同一条形磁铁，从同同一高度一高度以以不同的速度不同的速度插插入螺线圈，看电流计指入螺线圈，看电流计指针偏转幅度针偏转幅度实验方案二实验方案二将磁性强弱不同的磁将磁性强弱不同的磁铁，分别铁，分别从同一高度从同一高度以以相同速度相同速度插入同一插入同一螺线圈，看电流计指螺线圈，看电流计指针偏转幅度针偏转幅度保持保持一定，探究一定，探究E与与t的关系的关系保持保持t 一定，探究一定，探究E与与的关系的关系2 2）速度相同，插入的磁铁磁性）速度相同，插入的磁铁磁性越强越强， 指针偏转的角度指针偏转的角度越大越大从条件看从条件看从结果看从结果看相同相同不同不同相同相同都产生了都产生了Et不同不同t短，短，E大大1 1）同一磁铁插入速度）同一磁铁插入速度越快越快，指针，指针 偏转的角度偏转的角度越大越大从条件看从条件看从结果看从结果看相同相同不同不同不同不同t相同相同都产生了都产生了 E大，大，E大大2 2）速度相同，插入的磁铁磁性）速度相同，插入的磁铁磁性越强越强， 指针偏转的角度指针偏转的角度越大越大tE分析与结论：分析与结论：感应电动势可能与感应电动势可能与 有关有关 磁通量变化的快慢磁通量变化的快慢运用导体切割磁感运用导体切割磁感线的实验来验证感线的实验来验证感应电动势与磁通量应电动势与磁通量变化快慢的关系。变化快慢的关系。实验检验实验检验：磁通量的变化率磁通量的变化率二、法拉第电磁感应定律二、法拉第电磁感应定律1 1、内容：、内容：数学表数学表达式：达式：tkEtEt t单位取单位取s s说明：说明：电路中的感应电动势的大小，跟穿过电路中的感应电动势的大小，跟穿过这一电路的这一电路的磁通量的变化率磁通量的变化率成正比成正比。当各量取当各量取国际单位时，国际单位时，K K值等于值等于1 1单位取单位取WbWbE E单位取单位取V V相当于多个相当于多个电源串联电源串联若线圈是多匝的，若线圈是多匝的，其感应电动势如何计算？其感应电动势如何计算？n n为线圈的匝数为线圈的匝数tnE思考与讨论一思考与讨论一二、法拉第电磁感应定律二、法拉第电磁感应定律1 1、内容：、内容：电路中的感应电动势的大小，跟穿电路中的感应电动势的大小，跟穿 过这一电路的过这一电路的磁通量的变化率磁通量的变化率成正比成正比。2 2、表达式：、表达式：tkEtnE3 3、适用条件：、适用条件：一切电磁感应现象一切电磁感应现象通常计算通常计算 t t 内的平均电动势内的平均电动势公式中公式中取绝对值取绝对值当一定时，当一定时， 一定时，一定时， 。tSnBEtBnSE注注意意n n为线圈的匝数为线圈的匝数BSSBtE产生产生感应电动感应电动势的条件势的条件问题问题1：磁通量大：磁通量大,磁通量变化一定大吗磁通量变化一定大吗?问题问题2：磁通量变化大：磁通量变化大,磁通量的变化率一定大吗磁通量的变化率一定大吗?(类比类比V、V和和V/t)无直接关系无直接关系问题问题3： 、/t之间存在怎样的关系呢？之间存在怎样的关系呢？思考与讨论二思考与讨论二t决定感应电动决定感应电动势的大小势的大小关于电磁感应，下述说法中正确的是关于电磁感应，下述说法中正确的是( )A、穿过线圈的磁通量越大、穿过线圈的磁通量越大,感应电动势越大感应电动势越大B、穿过线圈的磁通量为零、穿过线圈的磁通量为零,感应电动势一定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、穿过线圈的磁通量的变化越大,感应电动势越大感应电动势越大D、穿过线圈的磁通量变化越快、穿过线圈的磁通量变化越快,感应电动势越大感应电动势越大D D 斜率表示斜率表示的变化率的变化率单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁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：所示，则：( )ABDABD2A、线圈中、线圈中0时刻感应电动势最大时刻感应电动势最大 B、线圈中、线圈中P时刻感应电动势为零时刻感应电动势为零 C、线圈中、线圈中P时刻感应电动势最大时刻感应电动势最大 D、线圈中、线圈中0到到P时间内时间内 平均感应电动势为平均感应电动势为0.4V/10- -2Wbt/sP00.1 如图，磁感应强度为如图，磁感应强度为B的匀的匀强磁场中，闭合回路部分导强磁场中，闭合回路部分导体体ab以速度以速度v匀速切割磁感匀速切割磁感线，求产生的感应电动势线，求产生的感应电动势 GabV 回路在时间回路在时间t t内增大的内增大的面积为：面积为：S=LvtS=Lvt穿过回路的磁通量的穿过回路的磁通量的变化为：变化为：=BS=BStE =BLvt=BLvtttBLv BLv 三、导体切割磁感线时的感应电动势三、导体切割磁感线时的感应电动势L注注意意BVBV，V V，BB 正交性：正交性：有效性：有效性：相对性：相对性：瞬瞬为瞬时速度为瞬时速度平均速度平均速度V V是导体相对磁场是导体相对磁场的切割速度的切割速度为导体棒切割磁为导体棒切割磁感线的有效长度感线的有效长度a1b1VtVt练习：半径为练习：半径为R R的半圆形导线在匀强磁场的半圆形导线在匀强磁场B B中，中，以速度以速度V V向右匀速运动时，向右匀速运动时，E=E=？BvLE=BLvE=BLv= =2BRV2BRVR1BLvE sin1 vv当与不垂直时当与不垂直时：注注意意 为运动方向和磁感线方向的夹角。为运动方向和磁感线方向的夹角。适用条件：适用条件：V V，BB；为导体棒切割磁感线的有效长度为导体棒切割磁感线的有效长度vB BV1V1V V2 2若导体斜切磁感线：若导体斜切磁感线： sinBLvBLvE1区别区别研究对象研究对象适用范围适用范围联系联系整个闭合电路整个闭合电路普遍适于普遍适于任何任何电磁感应现象电磁感应现象回路中做回路中做切割磁导线切割磁导线运动的那运动的那部分导体部分导体只适用于只适用于导体切割导体切割磁感线运动磁感线运动的情况的情况导体切割磁感线是电磁感应现象的特导体切割磁感线是电磁感应现象的特例例，E=BLv可由可由 推导得出推导得出tnEtnEE=BLvE=BLv如图所示，平行金属导轨间距为如图所示，平行金属导轨间距为d,d,一端跨接电阻为一端跨接电阻为R R，匀强磁场磁感强度为匀强磁场磁感强度为B B，方向垂直平行导轨平面，一，方向垂直平行导轨平面，一根长金属棒与导轨成根长金属棒与导轨成角放置，棒与导轨的电阻不计，角放置，棒与导轨的电阻不计，当棒沿垂直棒的方向以恒定速度当棒沿垂直棒的方向以恒定速度v v在导轨上滑行时，在导轨上滑行时，通过电阻的电流是通过电阻的电流是( )( ) ABdv/(Rsin) BBdv/R CBdvsin/R DBdvcos/RA AdL L电动机转动时电动机转动时, ,线圈中产生的线圈中产生的感应电动势总要感应电动势总要削弱削弱电源电动电源电动势的作用势的作用, ,阻碍线圈的转动阻碍线圈的转动. .电动机线电动机线圈在磁场圈在磁场 中转动中转动实现电能转化为其实现电能转化为其它形式的能它形式的能四四. .反电动势反电动势-反电动势反电动势思考与讨论三思考与讨论三线圈在磁场中转动产生的感线圈在磁场中转动产生的感应电动势应电动势. .1 1、加强了电源产生的电流、加强了电源产生的电流, ,还是削弱了它还是削弱了它? ?2 2、是有利于线圈的转动、是有利于线圈的转动, ,还是阻碍了线圈的转动还是阻碍了线圈的转动? ?输入输入输入输入产生产生反电反电动势动势阻碍阻碍问题问题1：如果电动机因机械阻力过大而停止转如果电动机因机械阻力过大而停止转动动, ,会发生什么情况会发生什么情况? ?这时应采取什么措施这时应采取什么措施? ?问题问题2：电动机电动机停止转停止转动动不产生不产生反电动反电动势势电动机电动机会烧毁会烧毁电能全电能全部转化部转化为热能为热能立即切断电源，立即切断电源，进行检查进行检查2、法拉第电磁感应定律、法拉第电磁感应定律-t这节课我们学习了这节课我们学习了:1、感应电动势的概念与决定因素、感应电动势的概念与决定因素-平均感应电动势平均感应电动势:瞬时感应电动势瞬时感应电动势:3、感应电动势的两个计算公式、感应电动势的两个计算公式:tnEtnEE=BLv 请同学们认真完成课后强化作业