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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. 问题 1 ：据前面所学，电路中存在持续电流的条件是什么？ 问题 2 ：什么叫电磁感应现象？产生感应电流的条件是什么？. （ 2 ）有电源. （ 1 ）闭合电路；. 利用 磁场产生电流 的现象. 产生感应电流的条件是： （ 1 ）闭合电路；（ 2 ）磁通量变化。. 情景探究一. 在有磁铁矿的地方 , 地磁场会产生异常 , 地质工作者利用这一现象探矿 . 找矿 , 现在给你一个灵敏电流计 , 一个多匝大线圈 , 你能进行简单的模拟探究吗 ? 说明你的探究方法和原理. 引导思考讨论并总结.

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法拉第电磁感应定律

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Presentation Transcript

  1. 法拉第电磁感应定律 感应电动势的大小

  2. 问题1：据前面所学，电路中存在持续电流的条件是什么？问题1：据前面所学，电路中存在持续电流的条件是什么？ 问题2：什么叫电磁感应现象？产生感应电流的条件是什么？ （2）有电源 （1）闭合电路； 利用磁场产生电流的现象 产生感应电流的条件是： （1）闭合电路；（2）磁通量变化。

  3. 情景探究一 在有磁铁矿的地方,地磁场会产生异常,地质工作者利用这一现象探矿.找矿,现在给你一个灵敏电流计,一个多匝大线圈,你能进行简单的模拟探究吗?说明你的探究方法和原理

  4. 引导思考讨论并总结 方法:把大线圈与灵敏电流计组合成闭合电路,使大线圈沿平行于地面或垂直于地面的方向迅速移动,若灵敏电流计产生偏转,则表明周围有磁铁矿. 思考:为何要快速移动才能观察到明显的电流计的指针的偏转?

  5. 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. 演示实验并播放动画 画出等效电路图

  6. 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。 演示实验并播放动画 画出等效电路图

  7. 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

  8. 试从本质上比较甲、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）

  9. 在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。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

  10. 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：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．

  11. 思考与讨论 感应电动势的大小跟哪些因素有关？ 提出问题 猜想或假设 • 感应电动势很可能与磁通量变化的快慢有关（而磁通量变化的快慢可以用磁通量的变化率表示）

  12. 实验1：用导线切割磁感线，产生感应电流的实验中，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实验1：用导线切割磁感线，产生感应电流的实验中，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 实验探究1:感应电动势2

  13. 实验2：在向线圈中插入条形磁铁的实验中，磁铁的磁场越强、插入的速度越快，产生的感应电流就越大。实验2：在向线圈中插入条形磁铁的实验中，磁铁的磁场越强、插入的速度越快，产生的感应电流就越大。 实验:电磁感应插磁铁

  14. 实验探究2:感应电动势3

  15. 实验探究3:感应电动势1

  16. 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。这就是法拉第电磁感应定律。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。这就是法拉第电磁感应定律。 得出

  17. 二、法拉第电磁感应定律 1．磁通量的变化率/t：表示磁通量变化的快慢． 　（1）磁通量的变化率跟磁通量、磁通量的变化不同．磁通量为零时，磁通量的变化率不一定为零，磁通量变化大不等于磁通量的变化率大．

  18. （2） /t 是指在时间t内磁通量变化快慢的平均值； t0，/t表示在某瞬时磁通量变化的快慢， 2．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．

  19. 式中物理量都取国际单位 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．

  20. 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 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 ★Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的意义 后来磁通量减开始磁通量

  21. 例与练 • 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 不变！ 不变！

  22. 例与练 • 2、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。

  23. 例与练 • 3、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。

  24. 例与练 • 4、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？

  25. 例与练 • 5、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

  26. 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：

  27. （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：（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：

  28. 4、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

  29. 说明：公式E=Δφ/Δt，E=nΔφ/Δt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。说明：公式E=Δφ/Δt，E=nΔφ/Δt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。 • 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）

  30. 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．

  31. 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：

  32. A × × × × × × × × × × R2 R1 V B 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。

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