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1、第二节第二节法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律靖边中学靖边中学 李靖东李靖东第三章第三章 划划时代的代的发现2024/8/31磁生电的几种典型情况磁生电的几种典型情况磁生电的几种典型情况磁生电的几种典型情况导线在磁场中运动导线在磁场中运动模仿法拉第的实验（一）2024/8/31磁生电的几种典型情况磁生电的几种典型情况磁生电的几种典型情况磁生电的几种典型情况模仿法拉第的实验（二）磁磁铁铁和和线线圈圈相相对对运运动动2024/8/31磁铁磁铁表针表针 磁铁磁铁表针表针N N极插入线圈极插入线圈S S极插入线圈极插入线圈N N极停在线圈中极停在线圈中S S极停在线圈中极停在线圈中N N极从线圈抽出
2、极从线圈抽出S S极从线圈抽出极从线圈抽出2024/8/31磁生电的几种典型情况磁生电的几种典型情况磁生电的几种典型情况磁生电的几种典型情况改变线圈中的电流改变线圈中的电流模仿法拉第的实验（三）2024/8/31操作操作现象现象开关闭合瞬间开关闭合瞬间开关断开瞬间开关断开瞬间开关总是闭合，滑动变阻开关总是闭合，滑动变阻器不动器不动开关总是闭合，迅速移动开关总是闭合，迅速移动变阻器的滑片变阻器的滑片有电流产生有电流产生有电流产生有电流产生无电流产生无电流产生有电流产生有电流产生实验结论：实验结论： 只有当线圈只有当线圈A中电流发生变化，中电流发生变化，线圈线圈B中才有感应电流。中才有感应电流。2
3、024/8/31从现象到本质从现象到本质从现象到本质从现象到本质闭合电路的一部分导体在磁场中做闭合电路的一部分导体在磁场中做闭合电路的一部分导体在磁场中做闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线切割磁感线切割磁感线切割磁感线RB2024/8/31从现象到本质从现象到本质从现象到本质从现象到本质2024/8/31从现象到本质从现象到本质从现象到本质从现象到本质2024/8/31结论：结论：只要穿过闭只要穿过闭合电路的磁通量变合电路的磁通量变化，闭合电路中就化，闭合电路中就有感应电流产生。有感应电流产生。RB2024/8/31一、电磁感应一、电磁感应一、电磁感应一、电磁感应: : : :1 1 1
4、 1、磁通量：磁通量：磁通量：磁通量：穿过闭合回路的穿过闭合回路的穿过闭合回路的穿过闭合回路的磁感线的条数磁感线的条数磁感线的条数磁感线的条数 。 公式：公式：公式：公式：= B S = B S = B S = B S (BS)(BS)2 2 2 2、闭合电路的一部分导体在磁场中做闭合电路的一部分导体在磁场中做闭合电路的一部分导体在磁场中做闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线切割磁感线切割磁感线切割磁感线 ， 或或穿过闭合电路的磁通量发生变化，产生感应电流穿过闭合电路的磁通量发生变化，产生感应电流穿过闭合电路的磁通量发生变化，产生感应电流穿过闭合电路的磁通量发生变化，产生感应电流 的现象。
5、的现象。的现象。的现象。3 3 3 3、电磁感应产生的电流叫做电磁感应产生的电流叫做电磁感应产生的电流叫做电磁感应产生的电流叫做感应电流感应电流感应电流感应电流。小结小结二、产生感应电流条件：二、产生感应电流条件：二、产生感应电流条件：二、产生感应电流条件： 穿过闭合电路的磁通量发生变化。穿过闭合电路的磁通量发生变化。穿过闭合电路的磁通量发生变化。穿过闭合电路的磁通量发生变化。 “ “变变变变” ” “ “变变变变” ”的原因：可能是的原因：可能是的原因：可能是的原因：可能是B B变、变、变、变、S S变、变、变、变、B B与与与与S S间的夹角变间的夹角变间的夹角变间的夹角变2024/8/3
6、1从定性到定量从定性到定量从定性到定量从定性到定量电源：电源：将其它形式的能量转变为电能的装置。将其它形式的能量转变为电能的装置。 在电源内部存在一在电源内部存在一非静电力，该非静电力非静电力，该非静电力将正电荷从电势低的电将正电荷从电势低的电源负极移动到电势高的源负极移动到电势高的正极。正极。负载负载AB电源电源2024/8/31 在电源内把单位正电荷从负极移到正极的过在电源内把单位正电荷从负极移到正极的过程中非静电力所作的功。程中非静电力所作的功。电动势：电动势：Ek 电动势是描述电源特性的电动势是描述电源特性的物理量。物理量。例如干电池的电动势例如干电池的电动势为为1.5V，表示在电源内
7、部从负，表示在电源内部从负极到正极搬运极到正极搬运1C电荷，电荷，中非静中非静电力所作的功电力所作的功1.5J。（即，有（即，有1.5J化学能转变为电能）化学能转变为电能）从定性到定量从定性到定量从定性到定量从定性到定量2024/8/311 1、在电磁感应现象中产生的电动势叫、在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。感应电动势。 产生感应电动势的那部分导体就相当于产生感应电动势的那部分导体就相当于电源。电源。感应电动势感应电动势2 2、磁通量的变化率、磁通量的变化率表示磁通量的变化快慢表示磁通量的变化快慢2024/8/31思考与讨论思考与讨论思考与讨论思考与讨论v感应电动势的大小跟哪些因素有
8、关感应电动势的大小跟哪些因素有关？探究感应电动势大小与磁通量变化的关系探究感应电动势大小与磁通量变化的关系提出问题提出问题 既然闭合电路的磁通量发生改变就能产生感应既然闭合电路的磁通量发生改变就能产生感应电动势，那么电动势，那么感应电动势大小与磁通量的变化感应电动势大小与磁通量的变化是否是否有关呢？有关呢？2024/8/31猜想或假设猜想或假设 感应电动势感应电动势E的大小与磁通量的变化量的大小与磁通量的变化量有关。有关。也与完成磁通量变化所用的时间也与完成磁通量变化所用的时间t有关有关。 也就是与磁通量变化的快慢有关也就是与磁通量变化的快慢有关（而磁通量变化（而磁通量变化的快慢可以用磁通量的
9、变化率表示的快慢可以用磁通量的变化率表示/ t ）探究感应电动势大小与磁通量变化的关系探究感应电动势大小与磁通量变化的关系2024/8/31实验：实验：实验：实验：导线切割磁感线，导线切割磁感线，导线切割磁感线，导线切割磁感线，产生感应电流，导线运产生感应电流，导线运产生感应电流，导线运产生感应电流，导线运动的速度越快、磁体的动的速度越快、磁体的动的速度越快、磁体的动的速度越快、磁体的磁场越强，产生的感应磁场越强，产生的感应磁场越强，产生的感应磁场越强，产生的感应电流越大。电流越大。电流越大。电流越大。实验：实验：向线圈插入条形磁向线圈插入条形磁铁，磁铁的磁场越强、插铁，磁铁的磁场越强、插入的
10、速度越快，产生的感入的速度越快，产生的感应电流就越大。应电流就越大。实验依据实验依据实验依据实验依据2024/8/311 1、内容：内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路中感应电动势的大小，跟穿过这一 电路的磁通量变化率电路的磁通量变化率/ t/ t成正比成正比2 2、数学表达式：数学表达式：（国际单位制中（国际单位制中k =1）单位单位:1V=1WB/s1V=1WB/s 若有若有n n匝线圈，则相当于有匝线圈，则相当于有n n个电源串联，总电动个电源串联，总电动势为：势为：注意：注意：公式中公式中应取绝对值，不涉及正负，应取绝对值，不涉及正负， 感应电流的方向另行判断。感应电流的方向另
11、行判断。感应电动势感应电动势2024/8/31问题：问题：磁通量大，磁通量变化一定大吗？磁通量大，磁通量变化一定大吗？磁通量变化大，磁通量的变化率一定大吗？磁通量变化大，磁通量的变化率一定大吗？ 磁通量的变化率和磁通量、磁通量的变磁通量的变化率和磁通量、磁通量的变化不同。磁通量为零，磁通量的变化率不一化不同。磁通量为零，磁通量的变化率不一定为零；磁通量的变化大，磁通量的变化率定为零；磁通量的变化大，磁通量的变化率也不一定大。也不一定大。思考与讨论思考与讨论思考与讨论思考与讨论2024/8/31概念的比较概念的比较概念的比较概念的比较 磁通量磁通量速度v v磁通量的变化速度的变化v磁通量的变化率
12、/t速度的变化率v/ t（可以类比速度、速度的变化和加速度）（可以类比速度、速度的变化和加速度）2024/8/31补充：补充：补充：补充：导线切割磁感线时的感应电动势导线切割磁感线时的感应电动势导线切割磁感线时的感应电动势导线切割磁感线时的感应电动势 如图所示，导体由ab以v匀速移动到a1b1 ，这一过程中穿过闭合回路的磁通量变化 =BLvt ，由法拉第电磁感应定律得： E = BLv2024/8/31电动势计算公式之间的区别和联系求的是求的是t时间内的时间内的平均感应电动势平均感应电动势求的是某时刻的求的是某时刻的瞬瞬时感应电动势时感应电动势条件是垂直切割，条件是垂直切割，即即VB若不垂直，
13、就用正若不垂直，就用正交分解交分解只能用来计算导体棒切割磁感只能用来计算导体棒切割磁感线产生的电动势线产生的电动势用来计算任何情况下的电动势用来计算任何情况下的电动势.2024/8/31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产生感应电动势的条件产生感应电动势的条件: 无论回路是否闭合，只要穿过线圈平面的无论回路是否闭合，只要穿过线圈平面的磁通量发生变化，线圈中就有感应电动势。磁通量发生变化，线圈中就有感应电动势。 电磁感应现象的实质是产生感应电动势，电磁感应现象的实质是产生感应电动势，如果回路闭合，则有感应电流，回路不闭合，如果回路闭合，则有感应电流，回路不闭合，则只有感应电动势
14、而无感应电流。则只有感应电动势而无感应电流。2024/8/31电动势正方向的规定电动势正方向的规定注意电动势与电势的区别：注意电动势与电势的区别：电动势是和非静电力的功联系在一起的，它完全取电动势是和非静电力的功联系在一起的，它完全取决于电源本身的性质与外电路无关；决于电源本身的性质与外电路无关；电势是和静电力的功联系在一起的，它的分布与外电势是和静电力的功联系在一起的，它的分布与外电路的情况有关。电路的情况有关。电动势正方向：电动势正方向：自负极经电源内部指向正极的方向。自负极经电源内部指向正极的方向。2024/8/31探索者：探索者：“ “摇绳能发电吗摇绳能发电吗” ” 一条大约一条大约1
15、0米米长的电线长的电线 的两端在的两端在一个灵敏电流表的一个灵敏电流表的两个接线柱上，形两个接线柱上，形成闭合电路。两个成闭合电路。两个同学迅速摇动这条同学迅速摇动这条电线，可以发电吗电线，可以发电吗？简述你的理由。？简述你的理由。 你认为两个同你认为两个同学沿哪个方向站立学沿哪个方向站立时，摇线发电的可时，摇线发电的可能性比较大？能性比较大？2024/8/31地球磁场地球磁场地球磁场地球磁场2024/8/31课外作业：课外作业： 探究“摇绳发电”问题，写一篇关于“研究电磁感应现象”的小论文。2024/8/311、电动机线圈的转动会产生感应电动势。这个电动势是加强了电源产生的电流，还是削弱了电源的电流？是有利于线圈转动还是阻碍线圈的转动？ 电动机转动时产生的感应电动势削弱了电源的电流，这个电动势称为反电动势。反电动势的作用是阻碍线圈的转动。这样，线圈要维持原来的转动就必须向电动机提供电能，电能转化为其它形式的能。2、如果电动机因机械阻力过大而停止转动，会发生什么情况？这时应采取什么措施？ 电动机停止转动，这时就没有了反电动势，线圈电阻一般都很小，线圈中电流会很大，电动机可能会烧毁。这时，应立即切断电源，进行检查。反电动势反电动势
