高中物理 第一章 電磁感應(yīng) 第四節(jié)法拉第電磁感應(yīng)定律課件 粵教版選修32.ppt

3法拉第電磁感應(yīng)定律 甲 乙 試從本質(zhì)上比較甲 乙兩電路的異同 電路中存在持續(xù)電流的條件 1 閉合電路 2 電源 電動(dòng)勢(shì) 維持電壓 產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件 1 閉合電路 利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)現(xiàn)象 電動(dòng)勢(shì)是描述電源性質(zhì)的一個(gè)重要物理量 2 磁通量變化 1 知道感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及決定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的因素 2 知道磁通量的變化率是表示磁通量變化快慢的物理量 并能區(qū)分 3 理解法拉第電磁感應(yīng)定律內(nèi)容 數(shù)學(xué)表達(dá)式 重點(diǎn) 4 知道如何推得 一 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 1 定義 由電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫做感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 2 決定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的因素 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與穿過電路的磁通量變化的快慢有關(guān) a b 若電路斷開 雖然沒有感應(yīng)電流 但螺線管中依然存在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 規(guī)律總結(jié) 1 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中 不論電路是否閉合 只要穿過電路的磁通量發(fā)生變化 電路中就有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì) 2 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與感應(yīng)電流 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是形成感應(yīng)電流的必要條件 有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不一定存在感應(yīng)電流 要看電路是否閉合 有感應(yīng)電流就一定存在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 二 探究法拉第電磁感應(yīng)定律 1 探究 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟哪些因素有關(guān) 2 要求 1 將條形磁鐵迅速和緩慢地插入拔出螺線管 記錄表針的最大擺幅 2 迅速和緩慢移動(dòng)導(dǎo)體棒 記錄表針的最大擺幅 3 迅速和緩慢移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片 迅速和緩慢地插入拔出螺線管 分別記錄表針的最大擺幅 3 探究問題 問題1 在實(shí)驗(yàn)中 電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)的原因是什么 問題2 電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)程度跟感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小有什么關(guān)系 問題3 在實(shí)驗(yàn)中 快速運(yùn)動(dòng)和慢速運(yùn)動(dòng)效果有什么相同和不同 問題1 在實(shí)驗(yàn)中 電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)的原因 變化 產(chǎn)生e 產(chǎn)生i 總電阻一定時(shí) e越大 i越大 指針偏轉(zhuǎn)越大 問題3 在同一高度 磁鐵相對(duì)螺線管快速運(yùn)動(dòng)時(shí) 指針偏轉(zhuǎn)角度大 磁鐵相對(duì)螺線管慢速運(yùn)動(dòng)時(shí) 指針偏轉(zhuǎn)角度小 問題2 電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)程度跟感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的關(guān)系 思考 1 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)明什么問題 指針偏轉(zhuǎn)角度大 說(shuō)明感應(yīng)電流大 在總電阻相同的情況下 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也大 即磁鐵相對(duì)螺線管快速運(yùn)動(dòng)時(shí) 產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大 思考 2 磁鐵相對(duì)螺線管快速運(yùn)動(dòng)和慢速運(yùn)動(dòng)有什么不同 在發(fā)生相同的磁通量變化時(shí) 快速運(yùn)動(dòng)比慢速運(yùn)動(dòng)所用時(shí)間更短 即磁鐵相對(duì)螺線管快速運(yùn)動(dòng)比慢速運(yùn)動(dòng)時(shí) 穿過螺線管的磁通量變化更快 實(shí)驗(yàn)分析 導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)越快 發(fā)生相同磁通量的變化所用時(shí)間越短 即導(dǎo)體棒快速運(yùn)動(dòng)比慢速運(yùn)動(dòng)時(shí)磁通量的變化更快 導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)越快 電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)角度越大 即感應(yīng)電流和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大 實(shí)驗(yàn)表明 在磁通量變化 相同時(shí) 所用的時(shí)間 t越小 即磁通量變化越快 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e越大 反之 t越大 即磁通量變化越慢 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e越小 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 1 內(nèi)容 電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小 跟穿過這一電路的磁通量變化率成正比 三 法拉第電磁感應(yīng)定律的理解 2 數(shù)學(xué)表達(dá)式 單位分別為伏 韋伯 秒 則k 1 注意 1 公式中的計(jì)算方法 2 電動(dòng)勢(shì)e為平均值 若線圈有n匝 則相當(dāng)于有n個(gè)電源串聯(lián) 總電動(dòng)勢(shì)為 磁通量 磁通量變化 磁通量的變化率 注意區(qū)別 四 導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 如圖所示閉合線圈一部分導(dǎo)體ab處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 磁感應(yīng)強(qiáng)度是b ab以速度v勻速切割磁感線 求產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 回路在時(shí)間t內(nèi)增大的面積為 s l v t 產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 穿過回路的磁通量的變化為 b s blv t v是相對(duì)于磁場(chǎng)的速度 v 為v與b的夾角 若導(dǎo)體斜切磁感線即導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向與導(dǎo)線本身垂直 但跟磁感應(yīng)強(qiáng)度方向有夾角 說(shuō)明 1 導(dǎo)線的長(zhǎng)度l應(yīng)為有效長(zhǎng)度 3 速度v為平均值 e就為平均值 速度v為瞬時(shí)值 e就為瞬時(shí)值 2 v方向和b平行時(shí) 例1 如圖所示 邊長(zhǎng)為a的正方形閉合線框abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞ab邊勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度為b 初始時(shí)刻線框所在面與磁感線垂直 經(jīng)過時(shí)間t轉(zhuǎn)過角 求 1 線框內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在t時(shí)間內(nèi)的平均值 2 轉(zhuǎn)過角時(shí) 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值 解析 1 設(shè)初始時(shí)刻線框朝紙外的一面為正面時(shí) 此時(shí)磁通量 1 ba2 磁感線從正面穿入 t時(shí)后 磁通量 2 1 2 ba2 且此時(shí)磁通量的變化量應(yīng)當(dāng)是 1 2 而不是 1 2 學(xué)生可比較一下轉(zhuǎn)過與轉(zhuǎn)過時(shí)的區(qū)別 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律e 求出平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 2 計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值要用公式 且 120 例2 用絕緣導(dǎo)線繞制的閉合線圈 共100匝 線圈總電阻為r 0 5 單匝線圈的面積為30cm2 整個(gè)線圈放在垂直線圈平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 如果勻強(qiáng)磁場(chǎng)按如圖所示變化 求線圈中感應(yīng)電流的大小 解析 例3 如圖所示 abcd是一個(gè)固定的u形金屬框架 ab和cd邊都很長(zhǎng) bc邊長(zhǎng)為l 框架的電阻可不計(jì) ef是放置在框架上與bc平行的導(dǎo)體桿 它可在框架上自由滑動(dòng) 無(wú)摩擦 它的電阻為r 現(xiàn)沿垂直于框架平面的方向加一勻強(qiáng)磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度為b 方向垂直于紙面向里 已知以恒力f向右拉導(dǎo)體ef時(shí) 導(dǎo)體桿最后勻速滑動(dòng) 求勻速滑動(dòng)時(shí)的速度 解析 當(dāng)導(dǎo)體桿ef向右滑動(dòng)時(shí) 通過回路efcb的磁通量將發(fā)生變化 從而在回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e和感應(yīng)電流i 設(shè)導(dǎo)體桿做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度為v 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律和歐姆定律可知 e blv i 而磁場(chǎng)對(duì)導(dǎo)體桿的作用力為f安 bli 桿ef做勻速運(yùn)動(dòng) 由平衡條件有f f安 解得勻速滑動(dòng)時(shí)的速度為 1 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 由電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 2 法拉第電磁感應(yīng)定律 電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小 跟穿過這個(gè)電路的磁通量的變化率成正比e n 3 區(qū)別 磁通量 磁通量的變化量 磁通量的變化率 4 導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 1 法拉第電磁感應(yīng)定律可以這樣表述 閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小 a 跟穿過這一閉合電路的磁通量成正比b 跟穿過這一閉合電路的磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比c 跟穿過這一閉合電路的磁通量的變化率成正比d 跟穿過這一閉合電路的磁通量的變化量成正比 c 2 將一磁鐵緩慢地或迅速地插到閉合線圈中同樣位置處 不發(fā)生變化的物理量有 a 磁通量的變化率b 感應(yīng)電流的大小c 消耗的機(jī)械功率d 磁通量的變化量e 流過導(dǎo)體橫截面的電荷量 de 3 一個(gè)n匝的線圈 放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 線圈平面跟磁感應(yīng)強(qiáng)度方向成角 磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻變化 線圈導(dǎo)線規(guī)格不變 下列方法中可使線圈中感應(yīng)電流增加一倍的是 a 將線圈匝數(shù)增加一倍b 將線圈面積增加一倍c 將線圈半徑增加一倍d 適當(dāng)改變線圈的取向 cd 4 在磁感應(yīng)強(qiáng)度b 5t的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 放置兩根間距d 0 1m的平行光滑直導(dǎo)軌 一端接有電阻r 9 以及電鍵s和電壓表 垂直導(dǎo)軌擱置一根電阻r 1 的金屬棒ab 棒與導(dǎo)軌接觸良好 現(xiàn)使金屬棒以速度v 10m s勻速向右移動(dòng) 如圖所示 試求 1 電鍵s閉合前 后電壓表的示數(shù) 2 閉合電鍵s 外力移動(dòng)棒的機(jī)械功率 解析 1 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e bdv 5 0 1 10v 5v電鍵s