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1、,高中物理选修3-2教科版,第一章 电磁感应,第三讲 法拉第电磁感应定律,目标定位,法拉第电磁感应定律,一、感应电动势,预习导学,三、导体切割磁感线产生的感应电动势,Blv,Blvsin.,法拉第电磁感应定律,电动势,产生电动势,磁通量,大,有关,二、法拉第电磁感应定律,磁通量的变化率,线圈的匝数,磁通量的变化量,磁通量的变化率,韦伯(Wb),伏特(V),课堂讲义,法拉第电磁感应定律,【例1】下列几种说法中正确的是( ) A线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大 B线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大 C线圈放在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大 D线圈中
2、磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势一定越大,课堂讲义,感应电动势的大小和磁通量的变化率成正比,法拉第电磁感应定律,【例2】如图甲所示，一个圆形线圈的匝数n1 000，线圈面积S200 cm2，线圈的电阻r1 ，线圈外接一个阻值R4 的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图乙所示，求： (1)前4 s内的感应电动势的大小，以及通过R的电流方向； (2)前5 s内的感应电动势,课堂讲义,楞次定律,自下而上,法拉第电磁感应定律,针对训练1 如图所示，一两端闭合的正方形线圈共有n10匝，每边长L10 cm，所用导线每米长的阻值R02 ，一个范围较大的匀强磁
3、场与线圈平面垂直，当磁场以0.5 T/s均匀增大时，在线圈导线中的电流有多大？,课堂讲义,法拉第电磁感应定律,线圈的电阻,闭合电路欧姆定律,法拉第电磁感应定律,二、导体切割磁感线时的电动势,1公式EBlvsin的理解,课堂讲义,(1)该公式可看成法拉第电磁感应定律的一个推论，通常用来求导体做切割磁感线运动时的感应电动势若速度v是瞬时速度，则电动势E即为瞬时电动势；若速度v是平均速度，则电动势E即为平均电动势,(3)式中l应理解为导线切割磁感线时的有效长度，如果切割磁感线的导线是弯曲的，则应取与B和v垂直方向上的投影的长度,在图乙中，感应电动势EBlvsinBlv.,如图甲中，感应电动势EBlv
4、2BrvBrv,法拉第电磁感应定律,(2)当切割磁感线的速度v与磁感应强度B垂直时，即B、L、v两两垂直 时，EBLv.,【例3】如图所示，一金属弯杆处在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，已知abbcL，当它以速度v向右平动时，a、c两点间的电势差为( ) ABLv BBLvsin CBLvcos DBLv(1sin ),课堂讲义,导体杆切割磁感线的有效长度为lsin,BLvsin , ,法拉第电磁感应定律,1关于感应电动势的大小，下列说法正确的是( ) A穿过闭合电路的磁通量最大时，其感应电动势一定最大 B穿过闭合电路的磁通量为零时，其感应电动势一定为零 C穿过闭合电路的磁通
5、量由不为零变为零时，其感应电动势一定为零 D穿过闭合电路的磁通量由不为零变为零时，其感应电动势一定不为零,对点练习,对法拉第电磁感应定律的理解,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,不管电路是否闭合，穿过电路的磁通量变化，有感应电动势产生。,法拉第电磁感应定律,2如图甲所示，线圈的匝数n100匝，横截面积S50 cm2，线圈总电阻r10 ，沿轴向有匀强磁场，设图示磁场方向为正，磁场的磁感应强度随时间做如图乙所示变化，则在开始的0.1 s内( ) A磁通量的变化量为0.25 Wb B磁通量的变化率为2.5102 Wb/s Ca、b间电压为0 D在a、b间接一个理想电流表时
6、，电流表的示数为0.25 A,对点练习,法拉第电磁感应定律,3单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间t的关系图象如图所示，则( ) A在t0时刻，线圈中磁通量最大，感应电动势也最大 B在t1102 s时刻，感应电动势最大 C在t2102 s时刻，感应电动势为零 D在02102 s时间内，线圈中感应电动势的平均值为零,对点练习,法拉第电磁感应定律,4如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一个水平放置的金属棒ab以水平初速度v0抛出，设运动的整个过程中棒的取向不变，且不计空气阻力，则金属棒在运动过程中产生的感应电动势大小将( ) A越来越大 B越来越小 C保持不变 D无
7、法确定,感应电动势保持不变,公式EBlv的应用,平抛运动， 水平速度不变,水平速度即金属棒垂直切割磁感线的速度,法拉第电磁感应定律,高中物理选修3-2教科版,习题课 法拉第电磁感应定律的应用,目标定位,习题课 法拉第电磁感应定律的应用,预习导学,一、法拉第电磁感应定律,变化率,二、导体切割磁感线时的感应电动势,BLvsin,BLv,三、闭合电路欧姆定律,EU内U外,未接入电路,习题课 法拉第电磁感应定律的应用,课堂讲义,习题课 法拉第电磁感应定律的应用,【例1】如图所示，导轨OM和ON都在纸面内，导体AB可在导轨上，无摩擦滑动，若AB以5 m/s的速度从O点开始沿导轨匀速右滑，导体与导轨都足够
8、长，它们每米长度的电阻都是0.2 ，磁场的磁感应强度为0.2 T问： (1)3 s末夹在导轨间的导体长度是多少？此时导体切割磁场产生的感应电动势多大？ 回路中的电流为多少？ (2)3 s内回路中的磁通量变化了多少？此过程中的平均感应电动势为多少？,课堂讲义,电路电阻为,习题课 法拉第电磁感应定律的应用,二、导体转动切割产生电动势的计算,课堂讲义,长为L的导体棒在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度绕O点匀速转动,则OA两端产生的感应电动势,(推导见下面例2),习题课 法拉第电磁感应定律的应用,【例2】长为l的金属棒ab以a点为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角速度做匀速转动，如图所示，磁感应强度为B
9、，求： (1)ab棒各点的速率平均值； (2)ab两端的电势差； (3)经时间t金属棒ab所扫过面积中磁通量为多少？此过程中平均感应电动势多大？,课堂讲义,习题课 法拉第电磁感应定律的应用,三、电磁感应中的电荷量问题,课堂讲义,习题课 法拉第电磁感应定律的应用,【例3】如图甲所示，有一面积为S100 cm2的金属环，电阻为R0.1 ，环中磁场的变化规律如图乙所示，且磁场方向垂直纸面向里，在t1到t2时间内，通过金属环的电荷量是多少？,课堂讲义,由法拉第电磁感应定律知,由闭合电路的欧姆定律知,通过金属环截面的电荷量,习题课 法拉第电磁感应定律的应用,课堂讲义,针对训练 如图所示，将直径为d，电阻
10、为R的闭合金属环从匀强磁场B拉出，求这一过程中 (1)磁通量的改变量； (2)通过金属环某一截面的电量,习题课 法拉第电磁感应定律的应用,对点练习,1穿过某线圈的磁通量随时间变化的关系，如图所示，在下列几段时间内，线圈中感应电动势最小的是( ) A02 s B2 s4 s C4 s5 s D5 s10 s,02 s内E2.5 V 2 s5 s内E5 V 5 s10 s内E1 V,习题课 法拉第电磁感应定律的应用,对点练习,有感应电流,左手定则,切割磁感线等效长度最大为a,习题课 法拉第电磁感应定律的应用,电磁感应中的转动切割问题,对点练习,习题课 法拉第电磁感应定律的应用,vA3R,vBR,对点练习,电磁感应中的电荷量计算,习题课 法拉第电磁感应定律的应用,4.如图所示，以边长为50 cm的正方形导线框，放置在B0.40 T的匀强磁场中已知磁场方向与水平方向成37角，线框电阻为0.10 ，求线框绕其一边从水平方向转至竖直方向的过程中通过导线横截面积的电荷量,水平位置时1BScos 536.0102 Wb,竖直位置时2BScos 1438.0102 Wb,再见,
