43法拉第電磁感應(yīng)定律1

1、感應(yīng)電動勢的大小感應(yīng)電動勢的大小問題問題1 1：據(jù)前面所學(xué)，電路中存在持續(xù)：據(jù)前面所學(xué)，電路中存在持續(xù)電流的條件是什么？電流的條件是什么？問題問題2 2：什么叫電磁感應(yīng)現(xiàn)象？產(chǎn)生感：什么叫電磁感應(yīng)現(xiàn)象？產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么？應(yīng)電流的條件是什么？（1 1）閉合電路；）閉合電路；（2 2）有電源）有電源 產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是：產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是：（1 1）閉合電路；（）閉合電路；（2 2）磁通量變化。）磁通量變化。利用利用磁場產(chǎn)生電流磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象的現(xiàn)象16.2 16.2 法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律 感應(yīng)電動勢的大小感應(yīng)電動勢的大小 試試從本質(zhì)上從本質(zhì)上比較甲、乙兩比較甲、乙兩

2、電路的異同電路的異同乙乙甲甲相同點：相同點：兩電路都是閉合的，有電流兩電路都是閉合的，有電流不同點：不同點：甲中有電池（甲中有電池（電源電源）乙中有螺線管乙中有螺線管（相當于電源相當于電源）而產(chǎn)生電動勢的哪部分導(dǎo)體就相當于電源。而產(chǎn)生電動勢的哪部分導(dǎo)體就相當于電源。一、感應(yīng)電動勢一、感應(yīng)電動勢（E E） 16.2 16.2 法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律 感應(yīng)電動勢的大小感應(yīng)電動勢的大小1.1.定義定義: : 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢。 既然閉合電路中既然閉合電路中有感應(yīng)電流有感應(yīng)電流，這個電路，這個電路中就中就一定有感應(yīng)電動勢一定有感應(yīng)電動勢。產(chǎn)生感應(yīng)

3、電流只不過是一個現(xiàn)象產(chǎn)生感應(yīng)電流只不過是一個現(xiàn)象，它表示電路，它表示電路中在輸送著電能；而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢才是電磁感中在輸送著電能；而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢才是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì)，它表示電路已經(jīng)具備了隨時輸出應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì)，它表示電路已經(jīng)具備了隨時輸出電能的能力。電能的能力。幾點說明：幾點說明：不論電路是否閉合，只要穿過電路的磁通量發(fā)不論電路是否閉合，只要穿過電路的磁通量發(fā)生變化，電路中就產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，生變化，電路中就產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，產(chǎn)生感應(yīng)電產(chǎn)生感應(yīng)電動勢是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì)動勢是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì)。磁通量是否變化是電磁感應(yīng)的根本原因磁通量是否變化是電磁感應(yīng)的根本原因。若磁。若磁通量變化了，電路中就會

4、產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，再若通量變化了，電路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，再若電路又是閉合的，電路中將會有感應(yīng)電流。電路又是閉合的，電路中將會有感應(yīng)電流。變化變化產(chǎn)生產(chǎn)生E E產(chǎn)生產(chǎn)生I I 知知：由由rREI 總電阻一定時，總電阻一定時，E E越大越大，I I越越大，大，指針偏轉(zhuǎn)越大指針偏轉(zhuǎn)越大。 變化的快慢不同變化的快慢不同 都發(fā)生了變化都發(fā)生了變化問題問題1 1：在實驗中，電流表指針偏轉(zhuǎn)原因：在實驗中，電流表指針偏轉(zhuǎn)原因是什么？是什么？問題問題2 2：電流表指針偏轉(zhuǎn)程度跟感應(yīng)電動：電流表指針偏轉(zhuǎn)程度跟感應(yīng)電動勢的大小有什么關(guān)系？勢的大小有什么關(guān)系？觀察實驗，分析并思考回答下面的問題：觀察實驗，分析并思考

5、回答下面的問題：問題問題3 3：該實驗中，將條形磁鐵從同一高度插入線圈中，：該實驗中，將條形磁鐵從同一高度插入線圈中，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？ 從條件上看從條件上看從結(jié)果上看從結(jié)果上看相同相同不同不同都產(chǎn)生了都產(chǎn)生了I I產(chǎn)生的產(chǎn)生的I I大小不等大小不等一、感應(yīng)電動勢一、感應(yīng)電動勢（E E） 16.2 16.2 法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律 感應(yīng)電動勢的大小感應(yīng)電動勢的大小1.1.定義定義: : 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢。2 2磁通量變化磁通量變化越快越快，感應(yīng)電動勢越大。，感應(yīng)電動勢越大。 磁通量變化磁通量變

6、化磁通量變化快慢磁通量變化快慢磁通量磁通量 t 12 1212tt 磁通量磁通量與時刻與時刻t對應(yīng)，磁通量的變化量是兩對應(yīng)，磁通量的變化量是兩個時刻穿過這個面的磁通量之差，即個時刻穿過這個面的磁通量之差，即2-1，磁通量的變化率是單位時間內(nèi)磁通量的變，磁通量的變化率是單位時間內(nèi)磁通量的變化量，計算公式是化量，計算公式是t，磁通量變化率的，磁通量變化率的大小不是單純由磁通量的變化量決定，還跟發(fā)大小不是單純由磁通量的變化量決定，還跟發(fā)生這個變化所用的時間有關(guān)。生這個變化所用的時間有關(guān)。 穿過一個面的磁通量大，但磁通量的變化穿過一個面的磁通量大，但磁通量的變化量不一定大，磁通量的變化率也不一定大；量

7、不一定大，磁通量的變化率也不一定大；同理，穿過一個面的磁通量的變化量大，但同理，穿過一個面的磁通量的變化量大，但磁通量不一定大，磁通量的變化率也不一定磁通量不一定大，磁通量的變化率也不一定大；穿過一個面的磁通量的變化率大，但磁大；穿過一個面的磁通量的變化率大，但磁通量和磁通量的變化量都不一定大。通量和磁通量的變化量都不一定大。應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例例例1 1、如圖所示為穿過某線路的磁通量、如圖所示為穿過某線路的磁通量隨隨時間時間t t變化的關(guān)系圖，試根據(jù)圖說明：變化的關(guān)系圖，試根據(jù)圖說明：（1 1）穿過某線路的磁通量）穿過某線路的磁通量何時最大？何時最大？ 何時最??？何時最??？（2 2）/t/t何時

8、最大？何時最??？何時最大？何時最??？（3 3）感應(yīng)電動勢）感應(yīng)電動勢E E何時最大？何時最?。亢螘r最大？何時最??？tOt1t2t3t4注意區(qū)分幾個物理量：注意區(qū)分幾個物理量：、/t/tE E只與只與/t/t有關(guān)，有關(guān)， 而與而與、無關(guān)。無關(guān)。一、感應(yīng)電動勢一、感應(yīng)電動勢（E E） 16.2 16.2 法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律 感應(yīng)電動勢的大小感應(yīng)電動勢的大小1.1.定義定義: : 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢。2 2磁通量變化磁通量變化越快越快，感應(yīng)電動勢越大。，感應(yīng)電動勢越大。 電路中電路中感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一的大小，跟穿過這一電路

9、的電路的磁通量的變化率磁通量的變化率成成正正比。比。 二、法拉第電磁感應(yīng)定律二、法拉第電磁感應(yīng)定律 1.1.內(nèi)容內(nèi)容: :tE tKE (K(K是一個常數(shù)是一個常數(shù)) )tnE (n(n為線圈的匝數(shù)為線圈的匝數(shù)) )一、感應(yīng)電動勢一、感應(yīng)電動勢（E E） 16.2 16.2 法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律 感應(yīng)電動勢的大小感應(yīng)電動勢的大小 電路中電路中感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一的大小，跟穿過這一電路的電路的磁通量的變化率磁通量的變化率成成正正比。比。 二、法拉第電磁感應(yīng)定律二、法拉第電磁感應(yīng)定律 1.1.內(nèi)容內(nèi)容: :tnE (n(n為線圈的匝數(shù)為線圈的匝數(shù)) )2.2.數(shù)學(xué)

10、表達式數(shù)學(xué)表達式: :t 1212tt 平均磁通平均磁通變化率變化率 E平均感應(yīng)電動勢平均感應(yīng)電動勢 鞏固練習(xí)：鞏固練習(xí)：1 1穿過一個單匝線圈的磁通量始終為每秒鐘穿過一個單匝線圈的磁通量始終為每秒鐘均勻地增加均勻地增加2 Wb2 Wb，則：，則： A A線圈中的感應(yīng)電動勢每秒鐘增加線圈中的感應(yīng)電動勢每秒鐘增加2 V2 V B B線圈中的感應(yīng)電動勢每秒鐘減少線圈中的感應(yīng)電動勢每秒鐘減少2 V2 V C C線圈中的感應(yīng)電動勢始終是線圈中的感應(yīng)電動勢始終是2 V2 V D D線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢2 2一個矩形線圈，在勻強磁場中繞一個固定軸做一個矩形線圈，在勻強磁場中繞一個固

11、定軸做勻速轉(zhuǎn)動，當線圈處于如圖所示位置時，它的：勻速轉(zhuǎn)動，當線圈處于如圖所示位置時，它的： A.A.磁通量最大磁通量最大, ,磁通量變化率最大磁通量變化率最大, ,感應(yīng)電動勢最大感應(yīng)電動勢最大B.B.磁通量最小磁通量最小, ,磁通量變化率最大磁通量變化率最大, ,感應(yīng)電動勢最大感應(yīng)電動勢最大C.C.磁通量最大磁通量最大, ,磁通量變化率最小磁通量變化率最小, ,感應(yīng)電動勢最大感應(yīng)電動勢最大D.D.磁通量最小磁通量最小, ,磁通量變化率最小磁通量變化率最小, ,感應(yīng)電動勢最大感應(yīng)電動勢最大3 3如右圖所示的勻強磁場中，如右圖所示的勻強磁場中，B=0.4 TB=0.4 T，導(dǎo)體，導(dǎo)體abab長長L

12、=40 cmL=40 cm，電阻，電阻R abR ab=0.5 =0.5 ，框架電阻不計，框架電阻不計，當導(dǎo)體當導(dǎo)體abab以以v=5 m/sv=5 m/s的速度勻速向左運動時，電路的速度勻速向左運動時，電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為 。1.6A1.6A三、重要的推論三、重要的推論 如圖所示閉合線圈一部分導(dǎo)體如圖所示閉合線圈一部分導(dǎo)體abab處于勻強磁處于勻強磁場中，磁感應(yīng)強度是場中，磁感應(yīng)強度是B B，abab以速度以速度v v勻速切割磁感勻速切割磁感線，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。線，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。 回路在時間回路在時間t t內(nèi)增大的面積內(nèi)增大的面積為：為： S=LvtS=Lvt解

13、：解：產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：穿過回路的磁通量的變化穿過回路的磁通量的變化為：為：=BS=BStE v vB BV V2 2V V1 1=Vsin=Vsin =Vcos=Vcos 若導(dǎo)體斜切磁感線若導(dǎo)體斜切磁感線 sinBLvBLvE1（為為v v與與B B夾角）夾角） =BLvt=BLvtttBLv BLv 感應(yīng)電動勢LvB 公式公式BLv中的中的L指的是切割磁感線的有指的是切割磁感線的有效長度。在上圖中效長度。在上圖中E=BLv，L是圓弧切割磁是圓弧切割磁感線的有效長度。感線的有效長度。思考題思考題 求下面圖示情況下，求下面圖示情況下，a a、b b、c c三段三段導(dǎo)體兩端

14、的感應(yīng)電動勢各為多大？導(dǎo)體兩端的感應(yīng)電動勢各為多大？ 一、感應(yīng)電動勢一、感應(yīng)電動勢（E E） 16.2 16.2 法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律 感應(yīng)電動勢的大小感應(yīng)電動勢的大小1.1.定義定義: : 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢。2 2磁通量變化磁通量變化越快越快，感應(yīng)電動勢越大。，感應(yīng)電動勢越大。 電路中電路中感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一的大小，跟穿過這一電路的電路的磁通量的變化率磁通量的變化率成成正正比。比。 二、法拉第電磁感應(yīng)定律二、法拉第電磁感應(yīng)定律 1.1.內(nèi)容內(nèi)容: :tnE (n(n為線圈的匝數(shù)為線圈的匝數(shù)) )2.2.數(shù)學(xué)表達式數(shù)

15、學(xué)表達式: :三、重要的推論三、重要的推論 sinBLvBLvE1（為為v v與與B B夾角）夾角） 四四. .反電動勢反電動勢1.1.既然線圈在磁場中轉(zhuǎn)動既然線圈在磁場中轉(zhuǎn)動, ,線圈中就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢線圈中就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢. .感感應(yīng)電動勢加強了電源了產(chǎn)生的電流應(yīng)電動勢加強了電源了產(chǎn)生的電流, ,還是削弱了它還是削弱了它? ?是有是有得于線圈的轉(zhuǎn)動得于線圈的轉(zhuǎn)動, ,還是阻礙了線圈的轉(zhuǎn)動還是阻礙了線圈的轉(zhuǎn)動? ?電動機轉(zhuǎn)動是時電動機轉(zhuǎn)動是時, ,線圈線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢總要削弱電源電動勢總要削弱電源電動勢的作用的作用, ,阻礙線圈的轉(zhuǎn)阻礙線圈的轉(zhuǎn)動動. .-反電動勢

16、反電動勢2.2.電動機由于機械故電動機由于機械故障停轉(zhuǎn)障停轉(zhuǎn), ,要立即切斷電要立即切斷電源源. .用公式用公式Ent求求E的三種情況：的三種情況： 1.磁感應(yīng)強度磁感應(yīng)強度B不變，垂直于磁場的回路不變，垂直于磁場的回路面積面積S發(fā)生變化，發(fā)生變化，SS2-S1，此時，此時，EnBSt。 2.垂直于磁場的回路面積垂直于磁場的回路面積S不變，磁感應(yīng)強不變，磁感應(yīng)強度度B發(fā)生變化，發(fā)生變化，BB2-B1，此時，此時，EnSBt。 3.磁感應(yīng)強度磁感應(yīng)強度B和垂直于磁場的回路面積和垂直于磁場的回路面積S都發(fā)生變化，此時都發(fā)生變化，此時EnBSt。 例：如圖所示，一個例：如圖所示，一個50匝的線圈的兩

17、端跟匝的線圈的兩端跟R99的電阻相連接，置于豎直向下的勻強的電阻相連接，置于豎直向下的勻強磁場中，線圈的橫截面積是磁場中，線圈的橫截面積是202，電阻為，電阻為1，磁感應(yīng)強度以，磁感應(yīng)強度以100Ts的變化率均勻減的變化率均勻減少。在這一過程中通過電阻少。在這一過程中通過電阻R的電流為多大？的電流為多大？BEnnStt450 100 20 1010V100.199 1EIARr解析：解析： 兩塊水平放置的板間距為兩塊水平放置的板間距為d，用導(dǎo)線與一，用導(dǎo)線與一n匝線圈連接，線圈置于方向豎直向上的勻強磁匝線圈連接，線圈置于方向豎直向上的勻強磁場中，如圖所示，兩板間有一質(zhì)量為場中，如圖所示，兩板間

18、有一質(zhì)量為m、帶電、帶電量為量為q的油滴恰好靜止，則線圈中的磁通量的油滴恰好靜止，則線圈中的磁通量的變化率是多少？的變化率是多少？（mgd/nq）公式公式En/t與與E=BLvsin的區(qū)別和聯(lián)系：的區(qū)別和聯(lián)系： 1.區(qū)別：一般來說區(qū)別：一般來說En/t，求出的是，求出的是t時間內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢，時間內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢，E與某段時間或與某段時間或某個過程相對應(yīng)，常在穿過一個面的磁通量發(fā)某個過程相對應(yīng)，常在穿過一個面的磁通量發(fā)生變化時用。生變化時用。E=BLvsin求出的是瞬時感應(yīng)電求出的是瞬時感應(yīng)電動勢，動勢，E與某個時刻或某個位置相對應(yīng)，常在與某個時刻或某個位置相對應(yīng)，常在一部分導(dǎo)體做切割磁

19、感線運動時用。一部分導(dǎo)體做切割磁感線運動時用。 2.聯(lián)系：公式聯(lián)系：公式En/t和公式和公式E=BLvsin是統(tǒng)一的。公式是統(tǒng)一的。公式En/t中當中當t0時，求出的時，求出的E為瞬時感應(yīng)電動勢；公式為瞬時感應(yīng)電動勢；公式E=BLvsin中當中當V代入平均速度時，則求出的代入平均速度時，則求出的E為平均感應(yīng)電動勢。為平均感應(yīng)電動勢。 例：半徑為例：半徑為r、電阻為、電阻為R的金屬環(huán)通過某直徑的金屬環(huán)通過某直徑的軸的軸OO以角速度以角速度做勻速轉(zhuǎn)動，如圖所示。做勻速轉(zhuǎn)動，如圖所示。勻強磁場的磁感應(yīng)強度為勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，從金屬環(huán)的平面，從金屬環(huán)的平面的磁場方向重合時開始計時，則在轉(zhuǎn)過的磁

20、場方向重合時開始計時，則在轉(zhuǎn)過30的的過程中。求：過程中。求：(1)環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的平均值是多大？環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的平均值是多大？解析：解析： 求感應(yīng)電動勢的平均值時，一般要用公式求感應(yīng)電動勢的平均值時，一般要用公式En/t。 (1)金屬環(huán)在轉(zhuǎn)過金屬環(huán)在轉(zhuǎn)過30的過程中，磁通量的變化量的過程中，磁通量的變化量012sin30BSBS 221 1/2/2B rB r/6t 又2/3EtB r 所以(2)金屬環(huán)某一橫截面內(nèi)通過的電荷量是多少？金屬環(huán)某一橫截面內(nèi)通過的電荷量是多少？由于由于E/t，IER，IQt，所以，所以22B rQRR 如圖所示，一個如圖所示，一個500匝的線圈的兩端跟

21、匝的線圈的兩端跟R99的的電阻相連接，置于豎直向下的勻強磁場中，線圈的橫電阻相連接，置于豎直向下的勻強磁場中，線圈的橫截面積是截面積是202，電阻為，電阻為1，磁場的磁感應(yīng)強度隨時，磁場的磁感應(yīng)強度隨時間變化的圖象如圖所示。求磁場變化過程中通過電阻間變化的圖象如圖所示。求磁場變化過程中通過電阻R的電流為多大？的電流為多大？解析：解析： 由圖由圖b知，線圈中磁感應(yīng)強度知，線圈中磁感應(yīng)強度B均勻增加，其變均勻增加，其變化率化率Bt=(50-10)/4=10T/s. BEnnStt4500 10 20 1010V0.1EIARr 例：如圖所示，裸金屬線組成滑框，例：如圖所示，裸金屬線組成滑框，ab可

22、滑可滑動，其電阻為動，其電阻為r，長為，長為L，串接電阻，串接電阻R，勻強磁場，勻強磁場為為B，當，當ab以以V向右勻速運動過程中，求：向右勻速運動過程中，求：（1）ab間感應(yīng)電動勢。間感應(yīng)電動勢。（2）ab間的電壓。間的電壓。（3）保證）保證ab勻速運動，所加外力勻速運動，所加外力F。（4）在）在2秒的時間內(nèi)，外力功；秒的時間內(nèi)，外力功；ab生熱生熱Q；電阻；電阻 R上生熱。上生熱。(1)EBLV(2)BLVRURr22(3)B LVFRr2 222(4)B LVWR r22222()B LV rQRr22222()B LV RQRr 如圖所示，導(dǎo)線全部為裸導(dǎo)線，半徑為如圖所示，導(dǎo)線全部為裸

23、導(dǎo)線，半徑為r的圓導(dǎo)線的圓導(dǎo)線處在垂直于圓平面的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為處在垂直于圓平面的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度為B，方向如圖。一根長度大于方向如圖。一根長度大于2r的直導(dǎo)線的直導(dǎo)線MN，以速率，以速率V在圓上自左端勻速滑到右端，電路中定值電阻為在圓上自左端勻速滑到右端，電路中定值電阻為R，其余電阻忽略不計。在滑動過程中，通過電阻其余電阻忽略不計。在滑動過程中，通過電阻R的電的電流的平均值為流的平均值為_;當當MN從圓環(huán)左端滑到右從圓環(huán)左端滑到右端的過程中，通過端的過程中，通過R的電荷量為的電荷量為_,當當MN通通過圓環(huán)中心過圓環(huán)中心O時，通過時，通過R的電流為的電流為_.(Brv/2R, B

24、r2/R,2Brv/R) 如圖所示，長為如圖所示，長為L的金屬桿的金屬桿OA繞過繞過O點垂直點垂直于紙面的固定軸沿順時針方向勻速轉(zhuǎn)動，角速于紙面的固定軸沿順時針方向勻速轉(zhuǎn)動，角速度為度為。一勻強磁場垂直于紙面向里，磁感應(yīng)。一勻強磁場垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強度為強度為B，磁場范圍足夠大。求，磁場范圍足夠大。求OA桿產(chǎn)生感應(yīng)桿產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的大小。電動勢的大小。解析：解析： 由于由于OA桿是勻速轉(zhuǎn)動，故桿是勻速轉(zhuǎn)動，故OA產(chǎn)生的感應(yīng)電動產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢是恒定的，其平均值與瞬時值相同，求感應(yīng)勢是恒定的，其平均值與瞬時值相同，求感應(yīng)電動勢的兩個公式均可以用。電動勢的兩個公式均可以用。 解法一：用解法一：用EBLV求求