法拉第電磁感應(yīng)定律新課

第四章電磁感應(yīng)

4.4法拉第電磁感應(yīng)定律問題1：產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么？（1）閉合電路（2）磁通量變化復(fù)習(xí):問題2：楞次定律的內(nèi)容是什么?感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流磁通量的變化。即增反減同、來拒去留、增縮減擴(kuò)。問題3：試從本質(zhì)上比較甲、乙兩電路的異同既然閉合電路中有感應(yīng)電流，這個(gè)電路中就一定有電動(dòng)勢(shì)。甲NSG乙產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源1、定義：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（E）.

一、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源.2、產(chǎn)生條件：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(dòng)勢(shì)。觀察實(shí)驗(yàn),分析思考:問題4:在實(shí)驗(yàn)中，將條形磁鐵從同一高度插入線圈中同一位置，快插入和慢插入有什么相同和不同?Φ變化的快慢不同

Φ都發(fā)生了相同變化都產(chǎn)生了E(I)產(chǎn)生的E(I)大小不等磁通量變化越快，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大。磁通量的變化快慢越大?從條件上看從結(jié)果上看相同不同Φ變化產(chǎn)生E產(chǎn)生I

二、法拉第電磁感應(yīng)定律電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比。1.內(nèi)容:注意：公式中Δφ取絕對(duì)值，不涉及正負(fù)，感應(yīng)電流的方向另行判斷。2.公式:n為線圈的匝數(shù)問題5：磁通量大,磁通量變化一定大嗎?問題6：磁通量變化大,磁通量的變化率一定大嗎?

磁通量的變化率和磁通量、磁通量的變化無直接關(guān)系:磁通量大(小,零)，磁通量的變化率不一定大(小,零);磁通量的變化大(小)，磁通量的變化率不一定大(小).思考與討論

物理意義與電磁感應(yīng)關(guān)系磁通量Ф穿過回路的磁感線的條數(shù)多少無直接關(guān)系磁通量變化△Ф穿過回路的磁通量變化了多少產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的條件磁通量變化率ΔΦ/Δt穿過回路的磁通量變化的快慢

決定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小3、理解:Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的意義(類比速度、速度的變化和加速度.)關(guān)于電磁感應(yīng)，下述說法中正確的是()A、穿過線圈的磁通量越大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大B、穿過線圈的磁通量為零,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定為零C、穿過線圈的磁通量的變化越大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大D、穿過線圈的磁通量變化越快,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大D例與練1例與練2一個(gè)100匝的線圈，在0.5s內(nèi)穿過它的磁通量從0.01Wb增加到0.09Wb。求線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。16V例與練3一個(gè)匝數(shù)為100、面積為10cm2的線圈垂直磁場(chǎng)放置,在0.5s內(nèi)穿過它的磁場(chǎng)從1T增加到9T。求線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。1.6Vab×

×

×

×

×

×

×

×

×

×××

×

×

×

×

×

×

×

×

×

××Gabv回路在時(shí)間t內(nèi)增大的×面積為：ΔS=LvΔt穿過回路的磁通量的變化為：ΔΦ=BΔS=BLvΔt產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：（V是相對(duì)于磁場(chǎng)的速度）三、導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)如圖所示閉合線框一部分導(dǎo)體ab長l,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)θvBV1V2若導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向跟磁感應(yīng)強(qiáng)度方向有夾角(導(dǎo)體斜切磁感線)3、速度v為平均值(瞬時(shí)值),E就為平均值(瞬時(shí)值)注意：2、導(dǎo)線的長度L應(yīng)為有效長度1、導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向和磁感線平行時(shí),E=0Lvθ為v與B夾角勻強(qiáng)磁場(chǎng)v

、B、L兩兩垂直三、導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)問題：公式

①與公式

②的區(qū)別和聯(lián)系？(1)

①求出的是平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),E和某段時(shí)間或某個(gè)過程對(duì)應(yīng)；②求出的是瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，E和某個(gè)時(shí)刻或某個(gè)位置對(duì)應(yīng).(2)①求出的是整個(gè)回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；②求出的是某部分導(dǎo)體的電動(dòng)勢(shì)?；芈分懈袘?yīng)電動(dòng)勢(shì)為零時(shí)，回路中某段導(dǎo)體的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不一定為零。vabcdL1、區(qū)別：(1)公式①中的時(shí)間趨近于0時(shí)，則E為瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(2)公式②中v若代表平均速度，則E為平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。2、聯(lián)系：公式①和公式②是統(tǒng)一的.如圖,一個(gè)水平放置的導(dǎo)體框架,寬度L=0.50m,接有電阻R=0.20Ω,設(shè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)和框架平面垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.40T,方向如圖.今有一導(dǎo)體棒ab跨放在框架上,并能無摩擦地沿框滑動(dòng),框架及導(dǎo)體ab電阻均不計(jì),當(dāng)ab以v=4.0m/s的速度向右勻速滑動(dòng)時(shí)，試求：(1)導(dǎo)體ab上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小(2)回路上感應(yīng)電流的大小E=BLv=0.80V例與練5如圖,長為L的銅桿OA以O(shè)為軸在垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的平面內(nèi)以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,求桿OA兩端的電勢(shì)差.ωAOA'例與練8四.反電動(dòng)勢(shì)1.既然線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng),線圈中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)加強(qiáng)了電源了產(chǎn)生的電流,還是削弱了它?是有得于線圈的轉(zhuǎn)動(dòng),還是阻礙了線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)?電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)是時(shí),線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)總要削弱電源電動(dòng)勢(shì)的作用,阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng).-----反電動(dòng)勢(shì)2.電動(dòng)機(jī)由于機(jī)械故障停轉(zhuǎn),要立即切斷電源.課堂小結(jié)：1．理解感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的概念。2．磁通量的變化率是表示磁通量變化快慢的物理量，區(qū)別Φ、ΔΦ、E=△Φ/△t。3．理解法拉第電磁感應(yīng)定律內(nèi)容、數(shù)學(xué)表達(dá)式。4．會(huì)推導(dǎo)表達(dá)式E=BLvsinθ。5．會(huì)用E=n△Φ/△t和E=BLvsinθ解決問題。第二課時(shí)習(xí)題課【例1】如圖12-3-5所示，邊長為a的正方形閉合線框ABCD在勻磁場(chǎng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞AB邊以ω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)過一定時(shí)間轉(zhuǎn)過900角,求:(1)線框內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在時(shí)間內(nèi)的平均值;(2)轉(zhuǎn)過900角時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值.圖12-3-5ω【解析】(1)初始時(shí)刻磁通量磁能量Φ1=Ba2,磁感線從正面穿入,t時(shí)刻后,磁通量Φ2=0,且(Φ1-Φ2)=Ba2.E=△Φ/△t求出平均電動(dòng)勢(shì)：E=2Ba２ω

/π；

典型例題(2)計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值要用公式E=BLvsina；且a=900；故有：E=BLv；又由v=aω;則E=Βa2ω

；【例題2】如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有半徑為r的光滑半圓形導(dǎo)體框架。OC為一端繞O點(diǎn)在框架上滑動(dòng)的導(dǎo)體棒，OA之間連一個(gè)阻值為R的電阻（其余電阻都不計(jì)），若使OC以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。試求：（1）圖中哪部分相當(dāng)于電源？（2）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E為多少？（3）流過電阻R的電流I為多少？ωABCRO【例3】如圖12-3-7所示，abcd是一個(gè)固定的U型金屬框架，ab和cd邊都很長，bc邊長為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)(無摩擦)，它的電阻為R.現(xiàn)沿垂直于框架平面的方向加一恒定的勻強(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.圖12-3-7【解析】當(dāng)導(dǎo)體桿向右滑動(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=E/R;而磁場(chǎng)對(duì)導(dǎo)體桿的作用力為F安=BIL,且有F=F安，解得勻速滑動(dòng)時(shí)的速度為：v=FR/B2L2.【例題4】如圖所示，裸金屬線組成滑框，ab可滑動(dòng)，其電阻r，ab的長為L，串接電阻R，勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B，當(dāng)ab以速度V向右勻速運(yùn)動(dòng)過程中，求（1）ab間感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。（2）ab間的電壓。（3）保證ab勻