《電磁感應(yīng)》課件

電磁感應(yīng)學(xué)習(xí)目標(biāo)了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì)。掌握法拉第電磁感應(yīng)定律及其應(yīng)用。理解感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流的方向和大小。什么是電磁感應(yīng)？電磁感應(yīng)是指閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)或磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)，電路中產(chǎn)生電流的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象是由英國(guó)物理學(xué)家邁克爾·法拉第于1831年發(fā)現(xiàn)的，被認(rèn)為是電磁學(xué)中最偉大的發(fā)現(xiàn)之一。電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn)1820年丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特發(fā)現(xiàn)電流周圍存在磁場(chǎng)。1831年英國(guó)物理學(xué)家法拉第經(jīng)過(guò)十年研究，發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。法拉第的貢獻(xiàn)法拉第的發(fā)現(xiàn)開(kāi)創(chuàng)了電磁學(xué)的新紀(jì)元，為人類利用電能奠定了基礎(chǔ)。法拉第電磁感應(yīng)定律1磁通量變化當(dāng)穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，閉合電路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。2感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量變化率成正比。3方向感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向由楞次定律決定，即感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)總是阻礙原磁通量的變化。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的定義感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這種電動(dòng)勢(shì)稱為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。非靜電力感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是由于磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力引起的，而非靜電力。方向感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向由楞次定律決定，即感應(yīng)電流的方向總是阻礙引起它的磁通量的變化。感應(yīng)電流的定義電流產(chǎn)生當(dāng)閉合電路的一部分在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，電路中就會(huì)產(chǎn)生電流。定義感應(yīng)電流是指由于磁通量變化而產(chǎn)生的電流。感應(yīng)電流的方向楞次定律感應(yīng)電流的方向總是使它產(chǎn)生的磁場(chǎng)阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。右手定則將右手拇指指向磁通量變化的方向，其余四指彎曲的方向即為感應(yīng)電流的方向。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向1楞次定律感應(yīng)電流的方向總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。2右手定則用右手握住導(dǎo)線，使四指指向磁場(chǎng)方向，拇指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向。3磁通量變化感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向與磁通量變化的方向相反。感應(yīng)電流的大小1磁通量變化率越大，感應(yīng)電流越大。2線圈匝數(shù)越多，感應(yīng)電流越大。3線圈電阻越小，感應(yīng)電流越大。電磁感應(yīng)的應(yīng)用發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)是利用電磁感應(yīng)原理將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的裝置。它利用磁場(chǎng)變化產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而驅(qū)動(dòng)電流流動(dòng)。變壓器變壓器是利用電磁感應(yīng)原理改變交流電壓的裝置。它通過(guò)磁場(chǎng)耦合，改變線圈匝數(shù)來(lái)改變電壓。電磁感應(yīng)在發(fā)電機(jī)中的應(yīng)用發(fā)電機(jī)利用電磁感應(yīng)原理將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。當(dāng)線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而產(chǎn)生電流。發(fā)電機(jī)由定子、轉(zhuǎn)子、磁極和勵(lì)磁線圈等組成，其中轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)的，定子是固定的。轉(zhuǎn)子上的線圈在磁場(chǎng)中切割磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而在電路中產(chǎn)生電流。電磁感應(yīng)在變壓器中的應(yīng)用變壓器是利用電磁感應(yīng)原理工作的，它可以改變交流電的電壓和電流。變壓器主要由鐵芯和繞組組成。鐵芯是由硅鋼片疊壓而成，它可以增強(qiáng)磁場(chǎng)，提高變壓器的效率。繞組是由導(dǎo)線繞制而成，它可以產(chǎn)生磁場(chǎng)和感應(yīng)電流。當(dāng)交流電通過(guò)原繞組時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，交變磁場(chǎng)又會(huì)在副繞組中感應(yīng)出電流。通過(guò)改變?cè)@組和副繞組的匝數(shù)，就可以改變電壓和電流。變壓器在電力系統(tǒng)中起著重要的作用，它可以將高壓電降壓，以便安全地使用，也可以將低壓電升壓，以便遠(yuǎn)距離傳輸。電磁感應(yīng)在電動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用電動(dòng)機(jī)是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置，它利用電磁感應(yīng)原理工作。當(dāng)電流通過(guò)電動(dòng)機(jī)的線圈時(shí)，線圈會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。該磁場(chǎng)與永久磁鐵的磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，例如工業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、家用電器等。例如，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、洗衣機(jī)、電風(fēng)扇等都使用電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力來(lái)源。自感與互感自感和互感都是電磁感應(yīng)的兩種重要現(xiàn)象，在電路和電子設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用。自感當(dāng)線圈中的電流發(fā)生變化時(shí)，線圈本身會(huì)產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)現(xiàn)象叫做自感?；ジ挟?dāng)一個(gè)線圈中的電流發(fā)生變化時(shí)，另一個(gè)靠近它的線圈也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)現(xiàn)象叫做互感。自感的概念電流變化當(dāng)線圈中電流發(fā)生變化時(shí)，線圈本身會(huì)產(chǎn)生一個(gè)反抗電流變化的電動(dòng)勢(shì)。磁場(chǎng)變化電流變化會(huì)引起磁場(chǎng)變化，而磁場(chǎng)變化又會(huì)反過(guò)來(lái)誘導(dǎo)產(chǎn)生新的電流，這個(gè)電流與原電流方向相反。自感現(xiàn)象這種由電流變化引起的線圈自身產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱為自感現(xiàn)象。自感系數(shù)的定義自感系數(shù)自感系數(shù)指的是當(dāng)線圈中的電流變化時(shí)，線圈本身產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電流變化率的比值。定義公式自感系數(shù)用符號(hào)L表示，單位是亨利(H)。公式如下：L=-E/(ΔI/Δt)互感的概念當(dāng)兩個(gè)線圈相互靠近時(shí)，一個(gè)線圈中的電流變化會(huì)在線圈2中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱為互感?；ジ蟹从沉藘蓚€(gè)線圈之間磁場(chǎng)相互作用的程度，它取決于線圈的形狀、大小、匝數(shù)和相對(duì)位置。互感系數(shù)的定義互感系數(shù)當(dāng)一個(gè)線圈中的電流發(fā)生變化時(shí)，它在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與電流變化率之比稱為這兩個(gè)線圈之間的互感系數(shù)，用字母M表示。單位互感系數(shù)的單位與自感系數(shù)相同，為亨利（H）。自感與互感的應(yīng)用自感和互感在電子電路、電磁元件等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，例如:自感現(xiàn)象應(yīng)用于電感器，電感器可用于濾波、儲(chǔ)能、振蕩電路等?；ジ鞋F(xiàn)象應(yīng)用于變壓器，變壓器用于改變交流電壓或電流的幅值。感應(yīng)渦流產(chǎn)生條件導(dǎo)體在變化磁場(chǎng)中或?qū)w在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)電流特點(diǎn)閉合回路、方向滿足楞次定律感應(yīng)渦流的產(chǎn)生1磁場(chǎng)變化導(dǎo)體處于變化的磁場(chǎng)中2感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)3閉合回路感應(yīng)電流形成閉合回路4渦流感應(yīng)電流形成渦流感應(yīng)渦流的應(yīng)用感應(yīng)加熱利用感應(yīng)渦流產(chǎn)生熱量，用于金屬材料的加熱和熔煉。例如，在金屬加工、熱處理、冶金等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。電磁制動(dòng)利用感應(yīng)渦流產(chǎn)生的阻力，用于減速或停止運(yùn)動(dòng)物體。例如，在高鐵、電梯、電動(dòng)汽車等領(lǐng)域應(yīng)用。無(wú)損檢測(cè)利用感應(yīng)渦流產(chǎn)生的變化，可以檢測(cè)金屬材料內(nèi)部的缺陷，例如裂紋、空洞等。感應(yīng)渦流的危害1能量損耗感應(yīng)渦流會(huì)使電能轉(zhuǎn)化為熱能，造成能量的浪費(fèi)。2器件發(fā)熱過(guò)高的熱量會(huì)導(dǎo)致器件溫度升高，甚至損壞。3影響精度在精密儀器中，感應(yīng)渦流會(huì)影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。感應(yīng)渦流的抑制使用磁性材料某些磁性材料可以減小渦流。例如，在變壓器中，使用硅鋼片來(lái)降低渦流損耗。金屬芯使用金屬芯來(lái)減小渦流。例如，在電機(jī)中，使用多層疊加的金屬薄片來(lái)減少渦流?？偨Y(jié)與思考回顧要點(diǎn)本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象、法拉第電磁感應(yīng)定律、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的定義、方向和大小，以及電磁感應(yīng)的應(yīng)用。思考問(wèn)題電磁感應(yīng)現(xiàn)象在生活中有哪些應(yīng)用？如何利用電磁感應(yīng)原理制作簡(jiǎn)單的發(fā)電機(jī)？習(xí)題討論課堂上，老師會(huì)引導(dǎo)學(xué)生們進(jìn)行習(xí)題討論，幫助學(xué)生們加深對(duì)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的理解。通過(guò)討論