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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 比较甲、乙两电路的异同比较甲、乙两电路的异同乙乙甲甲相同点：相同点：两电路都是闭合的，有电流两电路都是闭合的，有电流不同点：不同点：甲中电池作为甲中电池作为电源电源乙中螺线管作为乙中螺线管作为电源电源有电源就有电动势有电源就有电动势一、感应电动势一、感应电动势1.1.感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动感应电动势：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。势。产生感应电动势的那部分导体就相当于电源。 2 2感应电动势与感应电流的关系：感应电动势与感应电流的关系
2、：有感应电流有感应电流一定一定存在感应电动势；存在感应电动势；IV有感应电动势有感应电动势不一定不一定存在感应电流。存在感应电流。（要看电路是否闭合）（要看电路是否闭合） 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的变化的快慢快慢有关。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
3、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1 1、有一个、有一个5050匝的线圈，如果穿过它的磁通量的变匝的线圈，如果穿
4、过它的磁通量的变化率为化率为0.5Wb/s0.5Wb/s，求感应电动势。，求感应电动势。 2 2、一个、一个100100匝的线圈，在匝的线圈，在0. 5s0. 5s内穿过它的磁通量内穿过它的磁通量从从0.01Wb0.01Wb增加到增加到0.09Wb0.09Wb。求线圈中的感应电动势。求线圈中的感应电动势。3 3、一个匝数为、一个匝数为100100、面积为、面积为10cm10cm2 2的线圈垂直磁场的线圈垂直磁场放置，在放置，在0. 5s0. 5s内穿过它的磁场从内穿过它的磁场从1T1T增加到增加到9T9T。求。求线圈中的感应电动势。线圈中的感应电动势。25V25V16V16V1.6V1.6V1
5、 1 1 1三、导体切割磁感线运动时的电动势三、导体切割磁感线运动时的电动势导体导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度是处于匀强磁场中，磁感应强度是B，长为，长为L的导体棒的导体棒ab以速度以速度v匀速切割匀速切割磁感线，求磁感线，求:产生的感应电动势。产生的感应电动势。ab GabvS=Lvt产生的感应电动势为：产生的感应电动势为：=BS=BLvtV是相对于磁场的速度是相对于磁场的速度1、 V B ， VL ， LB 两两垂直两两垂直平均值或瞬时值平均值或瞬时值L应为有效长度应为有效长度分析：分析：vB 找有效速度找有效速度（为为v与与B夹角）夹角） 2、V B ， VL ， LBvB3、V 与
6、与B成成 角角 ，VL ， LB E=0v三、导体切割磁感线运动时的电动势三、导体切割磁感线运动时的电动势LvB找有效长度。找有效长度。4、V B ， LB，导体棒不是直线，导体棒不是直线三、导体切割磁感线运动时的电动势三、导体切割磁感线运动时的电动势 求下面图示情况下，求下面图示情况下，a a、b b、c c三段导体两端的感应三段导体两端的感应电动势各为多大？电动势各为多大？ E=BLv三、导体切割磁感线运动时的电动势三、导体切割磁感线运动时的电动势如图，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
7、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。abvE=BLvsin2 2 2 2 如下图所示，长为如下图所示，长为L的铜杆的铜杆OA以以O为轴在垂直于匀为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角速度强磁场的平面内以角速度匀速转动，磁场的磁感应匀速转动，磁场的磁感应强度为强度为B，求杆，求杆OA两端的电势差。两端的电势差。AOA5 5、导体棒转动、导体棒转动三、导体切割磁感线运动时的电动势三、导体切割磁感线运动时的电动势18311831年年1010月月2828日日, ,法拉第在一次会议上展示的圆盘法拉第在一次会议上展示的圆盘发电机。发电机。如图如图,有一匀强磁场有一匀强磁
8、场B=1.010-3T，在垂直磁场的平，在垂直磁场的平面内面内,有一金属棒有一金属棒AO,绕平行于磁场的绕平行于磁场的O轴顺时针转轴顺时针转动动,已知棒长已知棒长L=0.20m，角速度，角速度=20rad/s，求：棒产，求：棒产生的感应电动势有多大？生的感应电动势有多大？3 3 3 3解法解法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，在垂直磁，在垂直磁场的平面内场的平面内,有一金属棒有一金属棒AO,绕平行于磁场绕平行于磁场的的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，角速度度=20rad/s，
9、求：棒产生的感应电动势有，求：棒产生的感应电动势有多大？多大？3 3 3 3四、两个公式的对比四、两个公式的对比求平均感应电动势求平均感应电动势t近于近于0时，时，E为瞬时感应电动势为瞬时感应电动势求平均感应电动势求平均感应电动势,v是平均速度是平均速度求瞬时感应电动势，求瞬时感应电动势，v是瞬时速度是瞬时速度五、反电动势五、反电动势V 此电动势阻碍电路中原此电动势阻碍电路中原来的电流来的电流. . 故称之为反电动势。故称之为反电动势。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电源产生的电流产生的电流五、反电动势五、反电动势1. 能量转化：能量转化：线圈要维持
10、原来的转动就必须向电动机线圈要维持原来的转动就必须向电动机提供电能，电能转化为机械能。提供电能，电能转化为机械能。 2.说明：说明：正因为反电动势的存在正因为反电动势的存在,所以电动机中欧姆定律不成所以电动机中欧姆定律不成立。立。电动机停止转动时就没有了反电动势，电动机可能电动机停止转动时就没有了反电动势，电动机可能会因电流过大烧毁会因电流过大烧毁 五、反电动势五、反电动势1、穿过一个电阻为、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的单匝闭合线圈的磁通量始终是每秒均匀减少少2Wb，则，则 （）（）A、线圈中的感应电动势一定是每秒减少、线圈中的感应电动势一定是每秒减少2vB、线圈中
11、的感应电动势一定是、线圈中的感应电动势一定是2vC、线圈中的感应电流一定是每秒减少、线圈中的感应电流一定是每秒减少2AD、线圈中的感应电流一定是、线圈中的感应电流一定是2A不变！不变！不变！不变！2、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
12、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3、有一面积为、有一面积为S100cm2的金属环，电阻为的金属环，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，环中磁场变化规律如图所示，磁场方向垂直环面向里，则在里，则在t1t2时间内通过金属环某一截面的电荷量为时间内通过金属环某一截面的电荷量为多少？多少？ABCRO4.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谢谢观看谢谢观看!
