4、法拉第电磁感应定律课程.ppt

* 【知识回顾】 1、电路中存在持续电流的条件是什么？ （2）有电源 （1）闭合电路； 2、什么叫电磁感应现象？产生感应电流的条件是什么？ 利用磁场产生电流的现象 产生感应电流的条件是： （1）闭合电路；（2）磁通量变化。 【思考】 试从本质上比较甲、乙两电路的异同。 乙 甲 相同点：两电路都是闭合的，有电流 不同点：甲中有电池（电源） 乙中有螺线管 （相当于电源） 有电源就有电动势 法拉第电磁感应定律 一、感应电动势 1、定义：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。 产生感应电动势的那部分导体就相当于电源. 电源 v S N + G + N S 电源 【思考】 ⑴如何判断电路中相当于电源部分导体正负极？ ⑵电路不闭合，电路中有电流吗？有电动势吗？ 2、感应电动势与感应电流：感应电动势是形成感应电流的必要条件，有感应电动势不一定存在感应电流（要看电路是否闭合），有感应电流一定存在感应电动势． 感应电动势的大小与哪些因素有关？ 既然闭合电路的磁通量发生改变就能产生感应电动势，那么感应电动势大小与磁通量的变化是否有关呢？ 感应电动势E的大小与磁通量的变化量△φ有关， 也与完成磁通量变化所用的时间△t有关。 也就是与磁通量变化的快慢有关（而磁通量变化的快慢可以用磁通量的变化率表示△φ/ △t ）。 提出问题 猜想或假设 【现象】 （1）导线切割磁感线，产生感应电流，导线运动的速度越快、磁体的磁场超强，产生的感应电流越大。 （2）向线圈插入条形磁铁，磁铁的磁场越强、插入的速度越快，产生的感应电流就越大。 + G N S 【结论】 1、当时间△t相同时,磁通量变化△φ越大,感应电流就越大,表明感应电动势越大。 2、当磁通量变化△φ相同时,所用时间△t越短,感应电流就越大,表明感应电动势越大。 感应电动势的大小跟磁通量变化的快慢，即磁通量的变化率△φ ∕△t有关. 【注意】（1）当各量取国际单位E（V）; △φ:（Wb）；t（s）时，k=1。 二、法拉第电磁感应定律： 1、内容：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△Φ/ △t成正比． 2、数学表达式： （2）若线圈有n匝，则相当于有n个电源串联，总电动势为： (n为线圈的匝数) （3）公式中Δφ应取绝对值，不涉及正负，为便于计算，可规定一个正方向。感应电流的方向另行判断。 （4）感应电动势E为平均值。 （5）E＝nΔΦ／Δt ①S不变， E＝nSΔB／Δt。 ②B不变，E＝nBΔS／Δt。 ③B和S都发生变化， （6）分析：磁通量按以下规律变化 产生的感应电动势。 【讨论】 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定为零;磁通量的变化大，磁通量的变化率也不一定大。 【练习】 1、有一个50匝的线圈，如果穿过它的磁通量的变化率为0.5Wb/s，求感应电动势。 2、一个100匝的线圈，在0. 5s内穿过它的磁通量从0.01Wb增加到0.09Wb。求线圈中的感应电动势。 3、一个100匝、面积为10cm2的线圈垂直磁场放置，在0. 5s内穿过它的磁场从1T增加到9T。求线圈中的感应电动势。 4、一个100匝、面积为10cm2的线圈垂直磁场放置，磁场的磁感应强度为1T，在0. 5s内将线圈在磁场中翻转180°。求线圈中的感应电动势。 25V 16V 1.6V 0.4V Φ/10-2Wb t/s A B D 0 1 2 0.1 ABD 5、单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场。若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示，则：( ) A、线圈中0时刻感应电动势最大 B、线圈中D时刻感应电动势为零 C、线圈中D时刻感应电动势最大 D、线圈中0到D时间内平均感应电动势为0.4V 6、 如下图所示，半径为r的金属环绕通过某直径的轴OO 以角速度ω作匀速转动，匀强磁场的磁感应强度为B，从金属环面与磁场方向重合时开始计时，则在金属环转过30°角的过程中，环中产生的电动势的平均值是多大？ o O B a b v × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × G ΔS=L(vΔt) 产生的感应电动势为： 穿过回路的磁通量的变化为： ΔΦ=BΔS =BLvΔt （v是相对于磁场的速度） 三、导体切割磁感线时的感应电动势 如图所示闭合线圈一部分导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度是B，ab以速度v匀速切割磁感