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1、第四章第四章 电磁感应电磁感应 学案学案4 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律（1）闭合电路）闭合电路利用磁场产生电流的现象利用磁场产生电流的现象问题问题1：什么叫电磁感应现象？：什么叫电磁感应现象？问题问题2：产生感应电流的条件是什么？：产生感应电流的条件是什么？（2）磁通量变化）磁通量变化问题问题3：比较甲、乙两电路的异同：比较甲、乙两电路的异同 既然闭合电路中有感应电流，这个电路中就一既然闭合电路中有感应电流，这个电路中就一定有电动势。定有电动势。甲甲NSG乙乙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2、产生条件：只要穿过电路的磁通量发生变化，电、产生条件：只要
2、穿过电路的磁通量发生变化，电路中就产生感应电动势。路中就产生感应电动势。3、感应电动势与感应电流：只要磁通量变化、感应电动势与感应电流：只要磁通量变化,电路中电路中就产生感应电动势就产生感应电动势; 若电路又闭合若电路又闭合,电路中就有感应电路中就有感应电流电流.一、感应电动势一、感应电动势1、定义：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电、定义：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势动势3.3.感应电动势的大小跟哪些因素有关？感应电动势的大小跟哪些因素有关？（1）部分导体切割磁感线）部分导体切割磁感线一、感应电动势一、感应电动势（2）条形磁铁穿插螺线管）条形磁铁穿插螺线管一、感应电动势一、感应
3、电动势（3）通电螺线管穿插螺线管）通电螺线管穿插螺线管一、感应电动势一、感应电动势问题问题3:3:条形磁铁从同一高度插入线圈中同一位置，条形磁铁从同一高度插入线圈中同一位置，快插入和慢插入有什么相同和不同快插入和慢插入有什么相同和不同? ? 变化的快慢不同变化的快慢不同 都发生了变化都发生了变化都产生了都产生了E(I)产生的产生的E(I)大小不等大小不等磁通量变化越快，感应电动势越大。磁通量变化越快，感应电动势越大。 磁通量的变化快慢磁通量的变化快慢越大越大?从条件上看从条件上看从结果上看从结果上看相同相同不同不同磁通量的变化率磁通量的变化率感应电动势的大小跟磁通量感应电动势的大小跟磁通量变化
4、的快慢变化的快慢有关。有关。导线运动的速度越导线运动的速度越快快,产生感应电流越产生感应电流越大大；磁铁插入的速度越磁铁插入的速度越快快，感应电流就越，感应电流就越大大。结论结论:一、感应电动势一、感应电动势二、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: :电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路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。的磁通量的变化率成正比。 注意：注意：公式中公式中取绝对值，不涉及正负，感应电流取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向另行判断。物理量都取国际单位。的方向另行判断。物理量都取国际单位。 2.2.公式公式: :n为线圈的匝数为线圈
5、的匝数表示磁通量变化的快表示磁通量变化的快慢慢B不变不变, S发生变化发生变化,SS2-S1 ：S不变不变, B发生变化发生变化,BB2-B1 ：3.3.应用应用: :用公式用公式 求求E的几种常见情况：的几种常见情况：如果如果B、S都变化都变化呢？呢？二、法拉第电磁感应定律二、法拉第电磁感应定律有一个有一个50匝的线圈，如果穿过它的磁匝的线圈，如果穿过它的磁通量的变化率为通量的变化率为0.5Wb/s，求感应电动，求感应电动势。势。 25V1 1 1 1一个一个100匝的线圈，在匝的线圈，在0.5s内穿过它内穿过它的磁通量从的磁通量从0.01Wb增加到增加到0.09Wb。求线圈中的感应电动势。
6、求线圈中的感应电动势。16V2 2 2 2ab Gabv分析磁通量的变化：分析磁通量的变化：S=Lvt产生的感应电动势为：产生的感应电动势为：=BS =BLvt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如图所示闭合线框一部分导体如图所示闭合线框一部分导体ab长长l,处于匀强处于匀强磁场中，磁感应强度是磁场中，磁感应强度是B，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vB BV1V2若导体运动方向跟磁感应强度方向有夹角若导体运动方向跟磁感应强度方向有夹角(导体斜切导体斜切磁感线磁感线)注意：注意：2、导线的长度、导线的长度L应为应
7、为有效长度有效长度1、导线运动方向和磁感线、导线运动方向和磁感线平行平行时时, E=03、速度、速度v为平均值为平均值(瞬时值瞬时值), E就为平均值就为平均值(瞬时值瞬时值)Lv为为v与与B夹角夹角三、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匀强磁场匀强磁场v 、B B、L L两两垂直两两垂直三、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如图，匀强磁场的磁感应强度如图，匀强磁场的磁感应强度为为B，长为，长为L的的金属金属棒棒ab在在垂直垂直于于B的平面内运动，的平面内运动，速度速度v与与L成成角，角，求金属棒求金属棒ab产生的感应电动势。产生的感应电动势
8、。abvE=BLvsin3 3 3 3如图如图,长为长为L的铜杆的铜杆OA以以O为轴在垂直于匀强磁场的为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角速度平面内以角速度匀速转动匀速转动,磁场的磁感应强度为磁场的磁感应强度为B,求杆求杆OA两端的电势差两端的电势差.AOA转动切割问题转动切割问题如图如图,有一匀强磁场有一匀强磁场B=1.010-3T，在垂直，在垂直磁场的平面内磁场的平面内,有一金属棒有一金属棒AO,绕平行于磁绕平行于磁场的场的O轴顺时针转动轴顺时针转动,已知棒长已知棒长L=0.20m，角速度角速度=20rad/s，求：棒产生的感应电动，求：棒产生的感应电动势有多大？势有多大？4 4 4 4解法解
9、法2：取棒中点的速度代表棒的平均速度取棒中点的速度代表棒的平均速度如图如图,有一匀强磁场有一匀强磁场B=1.010-3T，在垂直，在垂直磁场的平面内磁场的平面内,有一金属棒有一金属棒AO,绕平行于磁绕平行于磁场的场的O轴顺时针转动轴顺时针转动,已知棒长已知棒长L=0.20m，角速度角速度=20rad/s，求：棒产生的感应电动，求：棒产生的感应电动势有多大？势有多大？4 4 4 4四、两个公式的区别和联系四、两个公式的区别和联系公式公式适用于范围广，一般求出的是平均感应电动势；适用于范围广，一般求出的是平均感应电动势；公式公式适用于导体棒切割磁感线，一般求出的是瞬时感应适用于导体棒切割磁感线，一
10、般求出的是瞬时感应电动势电动势.1、区别：区别：E=BLv 公式公式中的时间趋近于中的时间趋近于0时，则时，则E为瞬时感应电动势为瞬时感应电动势公式公式中中v若代表平均速度，则若代表平均速度，则E为平均感应电动势。为平均感应电动势。2、联系：、联系：如图如图,一个水平放置的导体框架一个水平放置的导体框架,宽度宽度L=1.50m,接有接有电阻电阻R=0.20,设匀强磁场和框架平面垂直设匀强磁场和框架平面垂直,磁感应强磁感应强度度B=0.40T,方向如图方向如图.今有一导体棒今有一导体棒ab跨放在框架上跨放在框架上,并能无摩擦地沿框滑动并能无摩擦地沿框滑动,框架及导体框架及导体ab电阻均不计电阻均
11、不计,当当ab以以v=4.0m/s的速度向右匀速滑动时，试求：的速度向右匀速滑动时，试求：(1)导体导体ab上的感应电动势的大小上的感应电动势的大小(2)回路上感应电流的大小回路上感应电流的大小E=BLv=0.80V5 5 5 5问题问题1：电动机线圈在磁场中转动会产电动机线圈在磁场中转动会产生感应电动势吗生感应电动势吗?方向怎样方向怎样?问题问题2：感应电动势是加强了电源产生感应电动势是加强了电源产生的电流的电流,还是削弱了电源的电流还是削弱了电源的电流?是有是有利于线圈转动还是阻碍了线圈的转动利于线圈转动还是阻碍了线圈的转动?五、反电动势五、反电动势问题问题3：如果电动机因机械阻力过大如果
12、电动机因机械阻力过大而停止转动而停止转动,会发生什么情况会发生什么情况?这时这时应采取什么措施应采取什么措施?五、反电动势五、反电动势 1、定义：、定义：电动机转动时产生的感应电动势电动机转动时产生的感应电动势总要总要削弱削弱电源产生的电流电源产生的电流,这个电动势叫这个电动势叫反电动势反电动势. 2、作用：、作用：阻碍线圈的转动阻碍线圈的转动.线圈要维持转动线圈要维持转动, ,电源就要向电源就要向电动机提供电能电动机提供电能. .电能转化为其它形式的能电能转化为其它形式的能. . 3、应用：、应用：电动机停止转动电动机停止转动, 就没有反电动势就没有反电动势,线圈中电流会很大线圈中电流会很大
13、,电动机会烧毁电动机会烧毁,要立即切断要立即切断电源电源,进行检查进行检查.1.一个匝数为一个匝数为100、面积为、面积为10cm2的的线圈垂直磁场放置线圈垂直磁场放置, 在在0.5s内穿过它内穿过它的磁场从的磁场从1T增加到增加到9T。求线圈中的。求线圈中的感应电动势。感应电动势。1.6V2、单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，若线圈所围面积、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），里磁通量随时间变化的规律如图所示（正弦图象一部分），则（）则（）A.线圈中线圈中0时刻感应电动势为时刻感应电动势为0B.线圈中线圈中0时刻感应电动势最大时
14、刻感应电动势最大C.线圈中线圈中D时刻感应电动势为时刻感应电动势为0D.线圈中线圈中A时刻感应电动势大于时刻感应电动势大于B时刻感应电动势时刻感应电动势斜率表示斜率表示的变化率的变化率ABCRO3.如图所示，在磁感应强度为如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有半径的匀强磁场中，有半径为为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点在框架上点在框架上滑动的导体棒，滑动的导体棒，OA之间连一个阻值为之间连一个阻值为R的电阻（其余的电阻（其余电阻都不计），若使电阻都不计），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？导体棒导体棒OC
