四川省威远中学高中物理 4.4法拉第电磁感应定律课件 新人教选修32.ppt
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1、法拉第电磁感法拉第电磁感应定律应定律 K电磁感应现象电磁感应现象实验回顾实验回顾NSNSNS?磁磁磁磁通通通通量量量量 磁磁磁磁通通通通量量量量变变变变化化化化 磁磁磁磁通通通通量量量量变变变变化化化化率率率率与与与与电磁感应的关系电磁感应的关系电磁感应的关系电磁感应的关系物理意义物理意义与与电电磁磁感感应应的的关关系系磁通量磁通量穿穿过过回回路路的的磁磁感感线的条数线的条数无关无关磁通量变化磁通量变化穿穿过过回回路路的的磁磁通通量的变化量量的变化量感感应应电电动动势势产产生生的条件的条件磁通量变化率磁通量变化率穿穿过过回回路路的的磁磁通通量的变化快慢量的变化快慢决决定定感感应应电电动动势势的
2、大小的大小一、感应电动势一、感应电动势(E E)3.3.3.3.法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律 感应电动势的大小感应电动势的大小感应电动势的大小感应电动势的大小1.1.定义定义: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。2 2磁通量变化越快,感应电动势越大。磁通量变化越快,感应电动势越大。磁通量变化磁通量变化磁通量变化快慢磁通量变化快慢磁通量磁通量一、感应电动势一、感应电动势(E E)3.3.3.3.法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律 感应电动势的大小感应电动势的大小感应电动势的大小感应电动势的大
3、小1.1.定义定义: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。2 2磁通量变化越快,感应电动势越大。磁通量变化越快,感应电动势越大。电路中感应电动势的大小,跟穿过这一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。电路的磁通量的变化率成正比。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:(K(K是一个常数是一个常数)(n(n为线圈的匝数为线圈的匝数)一、感应电动势一、感应电动势(E E)16.2 16.2 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律 感应电动势的大小感应电动势的大小 电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路中感应电动势的大小,跟穿过这一
4、电路的磁通量的变化率成正比。电路的磁通量的变化率成正比。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:(n(n为线圈的匝数为线圈的匝数)2.2.数学表达式数学表达式:平均磁通平均磁通变化率变化率 平均感应电动势平均感应电动势 例:如图所示,一个50匝的线圈的两端跟R99的电阻相连接,置于竖直向下的匀强磁场中,线圈的横截面积是202,电阻为1,磁感应强度以100Ts的变化率均匀减少。在这一过程中通过电阻R的电流为多大?线圈某一横截面内通过的电荷量是多少?解析:解析:巩固练习:巩固练习:1 1穿过一个单匝线圈的磁通量始终为每秒钟穿过一个单匝线圈的磁通量始终为每秒钟均匀地增加均匀地
5、增加2 Wb2 Wb,则:,则:A A线圈中的感应电动势每秒钟增加线圈中的感应电动势每秒钟增加2 V2 V B B线圈中的感应电动势每秒钟减少线圈中的感应电动势每秒钟减少2 V2 V C C线圈中的感应电动势始终是线圈中的感应电动势始终是2 V2 V D D线圈中不产生感应电动势线圈中不产生感应电动势三、重要的推论三、重要的推论 如图所示闭合线圈一部分导体如图所示闭合线圈一部分导体abab处于匀强磁场处于匀强磁场中,磁感应强度是中,磁感应强度是B B,abab以速度以速度v v匀速切割磁感线,匀速切割磁感线,求产生的感应电动势。求产生的感应电动势。回路在时间回路在时间t t内增大的面积内增大的
6、面积为:为:S=LvS=Lvt t解:解:产生的感应电动势为:产生的感应电动势为:穿过回路的磁通量的变化穿过回路的磁通量的变化为:为:=B BS S=BLv=BLvt tG Gv vB BV V2 2V V1 1=Vsin=Vsin 若导体斜切磁感线若导体斜切磁感线 当速度当速度v与磁感应强度与磁感应强度B不垂直时,可不垂直时,可将将B分解为平行于速度分量分解为平行于速度分量B|(对感应电(对感应电动势无贡献),垂直于速度分量动势无贡献),垂直于速度分量B,则,则感应电动势:感应电动势:IB|BBv为B、v之间的夹角感应电动势LvB公式BLv中的L指的是切割磁感线的有效长度。在上图中E=BLv
7、,L是圆弧切割磁感线的有效长度。例题例题1 如图,设匀强磁场的磁感应强度为如图,设匀强磁场的磁感应强度为B,导体,导体棒棒ab的长度为的长度为L,以速度以速度v在导轨上向右匀速在导轨上向右匀速运动。求此时运动。求此时a、b两点间的电势差。已知两点间的电势差。已知导轨的总电阻为导轨的总电阻为R,导体棒导体棒ab的电阻为的电阻为r。abvR在上题中,导体棒在上题中,导体棒ab的质量为的质量为m。若开始。若开始导体棒导体棒ab在导轨上静止,用一水平向右的在导轨上静止,用一水平向右的恒力恒力F拉导体棒,使它向右运动,试分析拉导体棒,使它向右运动,试分析导体棒的受力情况、运动情况。求出导体导体棒的受力情
8、况、运动情况。求出导体棒运动的最大速度。棒运动的最大速度。abFV例题例题2abF运动分析:运动分析:FF安安水平方向水平方向受力分析:受力分析:F合=F F安vIF合a a=0?NYVm当当F=F安时,安时,a=0,此时导体棒最大速度为此时导体棒最大速度为:BGF安安N当当mgsin=F安时,安时,a=0,此时导体棒最大速度为此时导体棒最大速度为:拓展拓展 如图所示,长为 的金属杆OA绕过O点垂直于纸面的固定轴沿顺时针方向匀速转动,角速度为。一匀强磁场垂直于纸面向里,磁感应强度为B,磁场范围足够大。求OA杆产生感应电动势的大小。解析:解析:由于由于OA杆是匀速转动,故杆是匀速转动,故OA产生
9、的感应电动势是恒定的,产生的感应电动势是恒定的,其平均值与瞬时值相同,求感其平均值与瞬时值相同,求感应电动势的两个公式均可以用。应电动势的两个公式均可以用。O例题例题3 ABCRO 例例4:如图所示,在磁感应强度为:如图所示,在磁感应强度为B的匀强的匀强磁场中,有半径为磁场中,有半径为r的光滑半圆形导体框架。的光滑半圆形导体框架。OC为一端绕为一端绕O点在框架上滑动的导体棒,点在框架上滑动的导体棒,OA之之间连一个阻值为间连一个阻值为R的电阻(其余电阻都不计),的电阻(其余电阻都不计),若使若使OC以角速度以角速度匀速转动。试求:匀速转动。试求:(1)图中哪部分相当于电源?)图中哪部分相当于电
10、源?(2)感应电动势)感应电动势E为多少?为多少?(3)流过电阻)流过电阻R的电流的电流I为多少?为多少?如如图图所所示示,边边长长为为a的的正正方方形形金金属属线线圈圈绕绕通通过过OO轴轴,以以角角速速度度做做匀匀速速转转动动,匀匀强强磁磁场场的的磁磁感感应应强强度度为为B,求求下下列列情情况况的的平平均均感感应电动势应电动势1)线框从图示位置转过)线框从图示位置转过9002)线框从图示位置转过)线框从图示位置转过18003)线框从图示位置转过)线框从图示位置转过300【例题例题5】线框在磁场中的转动线框在磁场中的转动oO四四.反电动势反电动势1.1.既然线圈在磁场中转动,线圈中就会产生感应
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