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1、第二课时第二课时 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律一、法拉第电磁感应定律一、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，跟穿过这电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的一电路的磁通量的变化率变化率成正比。成正比。2 2、公式：、公式：n n为为线圈匝数线圈匝数3 3、说明：、说明：、 /t/t的的比较：比较：是状态量，表示在某一时刻回路中磁是状态量，表示在某一时刻回路中磁感线条数。感线条数。是是过程量，表示回路从某一时刻变化过程量，表示回路从某一时刻变化到另一时刻磁通量的增量。到另一时刻磁通量的增量。 、/t/t的的大小没有直接关系，大小没有直接关系，、不能决定
2、不能决定E E感感的大小，的大小，/t/t才能决定才能决定E E感感的大小的大小适用于回路磁通量变化的情况，回路不一定适用于回路磁通量变化的情况，回路不一定要闭合。要闭合。/t/t表示磁通量的变化快慢，叫做磁通量表示磁通量的变化快慢，叫做磁通量的变化率。的变化率。在在BSBS时，当时，当仅由仅由B B的变化引起时，的变化引起时，E E感感= =nSB/tnSB/t ；当当仅由仅由S S的变化引起时，的变化引起时，E E感感= =nBS/tnBS/t。公式公式E E感感= =n n/t/t计算得到的是计算得到的是t t时时间内的平均感应电动势，当间内的平均感应电动势，当随时间均匀随时间均匀变化时
3、变化时E E感感是恒定的。是恒定的。（感生电动势）（感生电动势）（动生电动势）（动生电动势）例例 1.1.关于电磁感应，下述说法中正确的是关于电磁感应，下述说法中正确的是A.A.穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大B.B.穿穿过过线线圈圈的的磁磁通通量量为为零零，感感应应电电动动势势一一定定为零为零C.C.穿穿过过线线圈圈的的磁磁通通量量的的变变化化越越大大，感感应应电电动动势越大势越大D.D.穿穿过过线线圈圈的的磁磁通通量量变变化化越越快快，感感应应电电动动势势越大越大答：答：D注意注意: :感感应电动势应电动势E与与、 /t的关系的关系例例 2.矩形线圈
4、共有矩形线圈共有5匝，在匀强磁场中匀速转匝，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，则在量随时间变化的规律如图所示，则在0到到D时时刻内刻内: ( ) A.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 B.线圈中线圈中D时刻感应电动势为时刻感应电动势为0 C.线圈中线圈中D时刻感应电动势最大时刻感应电动势最大 D.线圈中线圈中0至至A时间内平均感应时间内平均感应 电动势为电动势为110-3VAB小结小结: :正确理解正确理解-t-t图象的物理含义及定性分析图象的物理含义及定性分析磁通量变化的快慢磁通量变
5、化的快慢. .例例3：如图所示，圆环如图所示，圆环a a和和b b的半径之比的半径之比R R1 1R R2 2=21=21，且是粗细相同，用同样材料且是粗细相同，用同样材料的导线构成，连接两环导线的电阻不计，的导线构成，连接两环导线的电阻不计，匀强磁场的磁感应强度始终以恒定的变化匀强磁场的磁感应强度始终以恒定的变化率变化，那么，当只有率变化，那么，当只有a a环置于磁场中与环置于磁场中与只有只有b b环置于磁场中的两种情况下，环置于磁场中的两种情况下，ABAB两两点的电势差之比为多少？点的电势差之比为多少？ 小结：小结：1.产生感应电动势的这部分电路相当于一个电源产生感应电动势的这部分电路相当
6、于一个电源,分清内、外电路的结构。分清内、外电路的结构。2.解题的关键是画出其等效电路解题的关键是画出其等效电路二、导体切割磁感线产生的感应电动势二、导体切割磁感线产生的感应电动势导体平动产生感应电动势导体平动产生感应电动势导体平动产生感应电动势导体平动产生感应电动势公式：公式：E E感感= =BLvBLv；公式适用于导体上各点以相同的速度在匀强公式适用于导体上各点以相同的速度在匀强磁场中切割磁感线，且磁场中切割磁感线，且B B、L L、v v两两垂直。两两垂直。公式中公式中L L为导体在垂直磁场方向的有为导体在垂直磁场方向的有效长度；效长度；公式中若公式中若v v为一段时间内的平均速度，为一
7、段时间内的平均速度，则则E E感感为平均感应电动势，若为平均感应电动势，若v v为瞬时速度，为瞬时速度，则则E E感感为瞬时感应电动势。为瞬时感应电动势。VLBBV VB 导体棒垂直纸平面向里导体棒垂直纸平面向里运动运动导体转动切割磁感线产生感应电动势导体转动切割磁感线产生感应电动势OAOA棒绕棒绕O O点转动时，棒上点转动时，棒上每点的角速度相等，每点的角速度相等， 由由v=v=rr可知可知v v随随r r成正比增成正比增大，可用大，可用v v中中代入代入E E感感= =BlvBlv求求E E感感。例例4、长长L1宽宽L2的矩形的矩形线线圈匝数圈匝数为为n，电电阻阻为为R，处处于磁感于磁感应
8、应强强度度为为B的匀的匀强强磁磁场边缘场边缘，线线圈与磁圈与磁感感线线垂直。求：将垂直。求：将线线圈以向右的速度圈以向右的速度v匀速拉出匀速拉出磁磁场场的的过过程中，程中，拉力的大小拉力的大小F； 拉力的功率拉力的功率P； 拉力做的功拉力做的功W； 线线圈中圈中产产生的生的电热电热Q ；通通过线过线圈某一截面的圈某一截面的电电荷量荷量q 。 注意：注意：线线圈匝数圈匝数n不能忘不能忘记记!例例5、粗细均匀的金属环的电阻为、粗细均匀的金属环的电阻为R，可转动的金，可转动的金属杆属杆OA的电阻为的电阻为R/4，杆长为，杆长为L，A端与环面接触，端与环面接触，一阻值为一阻值为R/2的定值电阻分别与杆
9、端点的定值电阻分别与杆端点O及环连接，及环连接，杆杆OA在垂直于环面向里的磁感应强度为在垂直于环面向里的磁感应强度为B的匀强的匀强磁场中，以角速度磁场中，以角速度顺时针转动，如图所示，求通顺时针转动，如图所示，求通过棒过棒OA中电流的变化范围。中电流的变化范围。ADR/2OBCDAR/2小结小结: :1.1.解题关键是画出其等效电路解题关键是画出其等效电路. .2.2.分析电路动态变化的过程，确定电路中分析电路动态变化的过程，确定电路中的极值时的状态的极值时的状态. .例例6：如图所示，半径为如图所示，半径为a=0.5m的圆形区域内有匀强磁场，的圆形区域内有匀强磁场，磁感应强度为磁感应强度为B
10、=0.4T，磁场方向垂直纸面向里。半径，磁场方向垂直纸面向里。半径为为b=0.8m的金属圆环与磁场同心放置，磁场方向与环的金属圆环与磁场同心放置，磁场方向与环面垂直，在大环上接有灯泡面垂直，在大环上接有灯泡L1和和L2，两灯电阻均为，两灯电阻均为R0=2。现有一金属杆。现有一金属杆MN，其电阻为，其电阻为r=1，与金属环，与金属环接触良好，环的电阻不计。（接触良好，环的电阻不计。（1）若杆以）若杆以v0=10m/s的速的速率在环上向右匀速滑动，当杆滑过圆环直径率在环上向右匀速滑动，当杆滑过圆环直径OO时，求时，求MN中的电动势和流过灯中的电动势和流过灯L1的电流。（的电流。（2）若去掉中间的）
11、若去掉中间的金属杆金属杆MN，并将右边的半圆环，并将右边的半圆环OL2O以以OO为轴向上为轴向上翻转翻转900，设此时磁场随时间均匀变化，其变化规律为，设此时磁场随时间均匀变化，其变化规律为 T/S，求，求L1的功率。的功率。小结小结: :1.1.感生电动势与动生电动势感生电动势与动生电动势2.2.产生感应电动势的电路产生感应电动势的电路-有效长度有效长度或有效面积或有效面积. .3 3。等效电路。等效电路例例7.7.如图如图42-142-1所示，导线全部为裸导线，半径为所示，导线全部为裸导线，半径为r r的的圆内有垂直于圆平面的匀强磁场，磁感应强度为圆内有垂直于圆平面的匀强磁场，磁感应强度为
12、B B，一根长度大于一根长度大于2r2r的导线的导线MNMN以速度以速度在圆环上无摩擦地在圆环上无摩擦地自左端匀速滑动到右端，电路的固定电阻为自左端匀速滑动到右端，电路的固定电阻为R R，其余，其余电阻忽略不计，试求电阻忽略不计，试求MNMN从圆环的左端滑到右端的过程从圆环的左端滑到右端的过程中电阻上的电流强度的平均值及通过的电量。中电阻上的电流强度的平均值及通过的电量。小结：感应电量的求解：小结：感应电量的求解：小结：感应电量的求解：小结：感应电量的求解：课堂总结：课堂总结：1.1.公式：公式： 与与 E E感感= =BLvBLv的应用；的应用；2.2.电磁感应中的电路问题分析的电磁感应中的电路问题分析的关键关键是画是画出出等效电路等效电路。
