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1、第四章 电磁感应,4.4 法拉第电磁感应定律,复习: 电流的磁效应与电磁感应现象的区别 电流的磁效应是“电生磁”的现象。 电磁感应现象是“磁生电”的现象。 二者因果关系不同，是“可逆过程”。 产生感应电流的条件是什么？ 闭合电路 磁通量变化 楞次定律的内容是什么?如何理解？应用要点。 内容：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流磁通量的变化。 理解：阻碍变化或反抗原因。 应用要点：即增反减同、来拒去留、增缩减扩、增离减靠。,探究一：比较甲、乙两个电路并思考,思考一：图乙中在电键闭合状态，磁铁插入或拔出的过程，电路中有无电动势？ 既然闭合电路中有感应电流，也一定有电动势。 思考二：图乙中在电键断开状
2、态，磁铁插入或拔出的过程，电路中有无电动势？ 无感应电流，但有电动势。 可见电磁感应现象的本质是产生电动势。 电源产生电动势的那部分导体相当于电源。,结论一：感应电动势概念 定义： 在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势（E）。 产生电动势的那部分导体相当于电源。 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。 新问题： 感应电动势大小如何计算？,探究二：感应电动势大小如何计算？,实验与观察,收集信息,分析加工信息,综合得出结论,实验：将条形磁铁从同一位置抽出线圈，到同一高度。 观察：快抽出和慢抽出有什么相同点和不同点?,都发生了相同变化,都产生了E(I),变化的快慢不同
3、,产生的E(I)大小不等,磁通量变化越快，感应电动势越大。,因为变化，所以有感应电动势产生，又因为有闭合电路，所以有感应电流产生,现象：快抽出指针偏角大；慢抽出指针偏角小。,猜想,感应电动势：跟磁通量有关或跟磁通量的变化有关，还是跟磁通量的变化快慢有关。,思考与讨论：下列推理正确的是 磁通量大，磁通量变化一定大？ 磁通量大，磁通量的变化率一定大？ 磁通量变化大，磁通量的变化率一定大？ 磁通量的变化率大，磁通量变化的越快？,、/t的比较,(类比速度、速度的变化和加速度),结论二：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。,1.内容:,注意：公式中取绝对值，
4、不涉及正负，感应电流的方向另行判断。,2.公式:,n为线圈的匝数,1.面积变化类：磁感应强度B不变,垂直于磁场的回路面积S发生变化,SS2-S1,此时：,2.磁感应强度变化类：垂直于磁场的回路面积S不变,磁感应强度B发生变化,BB2-B1,此时：,2、应用:用公式 求E的二种常见情况：,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,感应电动势越大 B、穿过线圈的磁通量为零,感应电动势一定为零 C、穿过线圈的磁通量的变化越大,感应电动势越大 D、穿过线圈的磁通量变化越快,感应电动势越大,D,练习1,16V,1.6V,练习4,在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一矩形线框,边长ab
5、=L1,bc=L2线框绕中心轴00以角速度由图示位置逆时针方向转动。求: （1）线圈转过1/2周的过程中的平均感应电动势 （2）线圈转过1/4周呢？, ,回路在时间t内增大的面积为：,S=Lvt,穿过回路的磁通量的变化为：,产生的感应电动势为：,（V是相对于磁场的速度）,探究三：导体切割磁感线时的感应电动势计算,思考：如图所示闭合线框一部分导体ab长l,处于匀强磁场中，磁感应强度是B，ab以速度v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势,探究四：若导体运动方向跟磁感应强度方向有夹角 (导体斜切磁感线),导线运动方向和磁感线平行时, E=0,为v与B夹角,导线的长度L应为有效长度,探究四：若导体形状不
6、规则,匀强磁场,v 、B、L两两垂直,结论三：导体切割磁感线时的感应电动势计算,导线的长度L应为有效长度,速度v为平均值(瞬时值), E就为平均值(瞬时值),如图,一个水平放置的导体框架,宽度L=0.50m,接有电阻R=0.30,设匀强磁场和框架平面垂直,磁感应强度B=0.40T,方向如图.今有一导体棒ab跨放在框架上,并能无摩擦地沿框滑动,框架电阻均不计,导体ab电阻为0.1,当ab以v=4.0m/s的速度向右匀速滑动时，试求： (1)导体ab上的感应电动势的大小 (2)回路上感应电流的大小 (3)ab两端的电压。,练习5,如图，匀强磁场的磁感应强度为B，长为L的金属棒ab在垂直于B的平面内
7、运动，速度v与L成角，求金属棒ab产生的感应电动势。,E=BLVsin,练习6,/10-2Wb,t/s,A,B,D,0,1,2,0.1,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所示，则：( ),A、线圈中0时刻感应电动势最大 B、线圈中D时刻感应电动势为零 C、线圈中D时刻感应电动势最大 D、线圈中0到D时间内 平均感应电动势为0.4V,ABD,练习7,斜率表示的变化率,如图,长为L的铜杆OA以O为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角速度匀速转动,磁场的磁感应强度为B,求杆OA两端的电势差.,练习8,结论四：导体转动切割磁感线时，感应电动势计算,如
8、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,它们的电阻不计,在M和P之间接有R=3.0的定值电阻,导体棒长ab=0.5m,其电阻为r=1.0,与导轨接触良好.整个装置处于方向竖直向下的匀强磁场中,B=0.4T.现使ab以v=10ms的速度向右做匀速运动. (1)ab中的电流多大? ab两点间的电压多大? (2)维持ab做匀速运动的外力多大? (3)ab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?,WF=0.1J,I=0.5A,F=0.1N,Q=0.1J,U=1.5V,练习9,如图，将一条形磁铁插入某一闭合线圈，第一次用0.05s，第二次用0.1s。试求
9、： (1)两次线圈中的平均感应电动势之比? (2)两次线圈中 电流之比? (3)两次通过线圈 电荷量之比? (4)两次在R中产生 热量之比?,练习10,1、穿过一个电阻为1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！,2、匝数为n200的线圈回路总电阻R50，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,3、如图所示，用绝缘导线绕制的闭合线圈
10、，共100匝，线圈总电阻为R=0.5，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,4、有一面积为S100cm2的金属环，电阻为R0.1，环中磁场变化规律如图所示，磁场方向垂直环面向里，则在t1t2时间内通过金属环某一截面的电荷量为多少？,例与练,5、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R13， R26，整个装置处在垂直导轨向里的匀强磁场中，磁感应强度B0.5T。当AB向右以V5m/s的速度匀速滑动时，求流过电阻R1、 R2的电流大小。,例与练,6（思考题）如图所示，金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时，线圈c中将有感应电流产生（ ） A向右做匀速运动 B向左做匀速运动 C向右做减速运动 D向右做加速运动,例与练,变速,思考题：如图，光滑导轨MN和PQ水平固定在磁感应强度为B的匀强磁场中，轨宽L，电阻不计，裸露的导体棒ab、cd电阻均为R，放在导轨上。导体棒cd以速度向右匀速运动。试分析导体棒ab的运动情况。,课堂小结：,1理解感应电动势的概念。 2磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量，区别、/t。 3理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。 4会推导表达式E=BLvsin。 5会用E=n/t和E=BLvsin解决问题。,
