電磁感應(yīng)_PPT課件

1、高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿電磁感應(yīng)定律電磁感應(yīng)定律高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿1用楞次定律判斷感應(yīng)電流和感應(yīng)電動勢方向。用楞次定律判斷感應(yīng)電流和感應(yīng)電動勢方向。2自感現(xiàn)象及有關(guān)計算。自感現(xiàn)象及有關(guān)計算。教學(xué)重點教學(xué)重點1理解感應(yīng)電動勢的概念，掌握電磁感應(yīng)定律及有關(guān)的計算。理

2、解感應(yīng)電動勢的概念，掌握電磁感應(yīng)定律及有關(guān)的計算。教學(xué)難點教學(xué)難點高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿6.2 6.2 感應(yīng)電流的方向感應(yīng)電流的方向一、右手定則一、右手定則二、楞次定律二、楞次定律三、右手定則與楞次定律的一致性三、右手定則與楞次定律的一致性高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿當(dāng)

3、閉合回路中一部分導(dǎo)體作切割磁感線運(yùn)動時，所產(chǎn)生的感應(yīng)當(dāng)閉合回路中一部分導(dǎo)體作切割磁感線運(yùn)動時，所產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向可用電流方向可用右手定則右手定則來判斷。來判斷。 伸開右手，使拇指與四指垂直，并都跟手掌在一個平面內(nèi)，伸開右手，使拇指與四指垂直，并都跟手掌在一個平面內(nèi)，讓磁感線穿入手心，拇指指向?qū)w運(yùn)動方向，四指所指即為感應(yīng)讓磁感線穿入手心，拇指指向?qū)w運(yùn)動方向，四指所指即為感應(yīng)電流的方向。電流的方向。一、右手定則一、右手定則高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技

4、能演示文稿演示文稿當(dāng)磁鐵插入線圈時，原磁通在增加，線圈所產(chǎn)生的感應(yīng)電流當(dāng)磁鐵插入線圈時，原磁通在增加，線圈所產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場方向總是與原磁場方向相反，即感應(yīng)電流的磁場總是阻礙的磁場方向總是與原磁場方向相反，即感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原磁通的增加；原磁通的增加；當(dāng)磁鐵拔出線圈時，原磁通在減少，線圈所產(chǎn)生的感應(yīng)電流當(dāng)磁鐵拔出線圈時，原磁通在減少，線圈所產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場方向總是與原磁場方向相同，即感應(yīng)電流的磁場總是阻礙的磁場方向總是與原磁場方向相同，即感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原磁通的減少。原磁通的減少。因此，得出結(jié)論：因此，得出結(jié)論：當(dāng)將磁鐵插入或拔出線圈時，線圈中感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁場，當(dāng)將磁鐵

5、插入或拔出線圈時，線圈中感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁場，總是阻礙原磁通的變化。這就是總是阻礙原磁通的變化。這就是楞次定律楞次定律的內(nèi)容。的內(nèi)容。根據(jù)楞次定律判斷出感應(yīng)電流磁場方向，然后根據(jù)安培定則，根據(jù)楞次定律判斷出感應(yīng)電流磁場方向，然后根據(jù)安培定則，即可判斷出線圈中的感應(yīng)電流方向。即可判斷出線圈中的感應(yīng)電流方向。1 1楞次定律楞次定律高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿2判斷步驟判斷步驟 由于線圈中所產(chǎn)生的感應(yīng)電流磁場總是阻礙原磁通的變化，由于線圈中

6、所產(chǎn)生的感應(yīng)電流磁場總是阻礙原磁通的變化，即阻礙磁鐵與線圈的相對運(yùn)動，因此，要想保持它們的相對運(yùn)即阻礙磁鐵與線圈的相對運(yùn)動，因此，要想保持它們的相對運(yùn)動，必須有外力來克服阻力做功，并通過做功將其他形式的能動，必須有外力來克服阻力做功，并通過做功將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，即線圈中的電流不是憑空產(chǎn)生的。轉(zhuǎn)化為電能，即線圈中的電流不是憑空產(chǎn)生的。 感應(yīng)電流方向感應(yīng)電流方向 )(1增增加加或或減減少少原原磁磁通通變變化化方方向向原原磁磁場場 B)(12相相同同或或相相反反與與方方向向感感應(yīng)應(yīng)電電流流磁磁場場BB安安培培定定則則愣愣次次定定律律3楞次定律符合能量守恒定律楞次定律符合能量守恒定律高 等 教

7、 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿電磁感應(yīng)定律電磁感應(yīng)定律一、感應(yīng)電動勢一、感應(yīng)電動勢二、電磁感應(yīng)定律二、電磁感應(yīng)定律三、說明三、說明高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿注意注意：對電源來說，電流流出的一端為電源的正極。：對電源來說，電流流出的一端為電源的正極。 在電源內(nèi)部，電流從電源負(fù)極流向電源正

8、極，電動勢的方向在電源內(nèi)部，電流從電源負(fù)極流向電源正極，電動勢的方向也是由負(fù)極指向正極，因此也是由負(fù)極指向正極，因此感應(yīng)電動勢的方向感應(yīng)電動勢的方向與感應(yīng)電流的方向與感應(yīng)電流的方向一致，仍可用右手定則和楞次定律來判斷。一致，仍可用右手定則和楞次定律來判斷。一、感應(yīng)電動勢一、感應(yīng)電動勢1感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，閉合回路中產(chǎn)生了感應(yīng)電流，說明回路電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，閉合回路中產(chǎn)生了感應(yīng)電流，說明回路中有電動勢存在。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢稱為中有電動勢存在。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢稱為感應(yīng)電感應(yīng)電動勢動勢。產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體，就相當(dāng)于電源，如在磁。產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體

9、，就相當(dāng)于電源，如在磁場中切割磁感線的導(dǎo)體和磁通發(fā)生變化的線圈等。場中切割磁感線的導(dǎo)體和磁通發(fā)生變化的線圈等。2感應(yīng)電動勢的方向感應(yīng)電動勢的方向高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿感應(yīng)電動勢是電源本身的特性，即只要穿過電路的磁通發(fā)感應(yīng)電動勢是電源本身的特性，即只要穿過電路的磁通發(fā)生變化，電路中就有感應(yīng)電動勢產(chǎn)生，與電路是否閉合無關(guān)。生變化，電路中就有感應(yīng)電動勢產(chǎn)生，與電路是否閉合無關(guān)。若電路是閉合的，則電路中有感應(yīng)電流，若電路是斷開的，若電路

10、是閉合的，則電路中有感應(yīng)電流，若電路是斷開的，則電路中就沒有感應(yīng)電流，只有感應(yīng)電動勢。則電路中就沒有感應(yīng)電流，只有感應(yīng)電動勢。3感應(yīng)電動勢與電路是否閉合無關(guān)感應(yīng)電動勢與電路是否閉合無關(guān)高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿1電磁感應(yīng)定律電磁感應(yīng)定律tE 對于對于N 匝線圈，有匝線圈，有 tNNtNE12 式中式中N 表示線圈匝數(shù)與磁通的乘積，稱為磁鏈，用表示線圈匝數(shù)與磁通的乘積，稱為磁鏈，用 表示。表示。即即 tE 于是于是二、電磁感應(yīng)定律二、

11、電磁感應(yīng)定律 = N 大量的實驗表明：大量的實驗表明：單匝線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小，與穿過線圈的磁通變單匝線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小，與穿過線圈的磁通變化率化率 / t成正比，即成正比，即高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿 上式適用于上式適用于 的情況。的情況。 如圖如圖 6-2 所示，設(shè)速度所示，設(shè)速度 v 和磁場和磁場 B 之間有一夾角之間有一夾角 。將速。將速度度 v 分解為兩個互相垂直的分量分解為兩個互相垂直的分量 v 1、

12、v 2， v 1 = v cos 與與 B 平平行，不切割磁感線；行，不切割磁感線； v 2 = v sin 與與 B 垂直，切割磁感線。垂直，切割磁感線。 Bl vv圖圖 6-2 B 與與 v 不垂直時的感應(yīng)電動勢不垂直時的感應(yīng)電動勢 高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿如圖如圖 6-1 所示，所示，abcd 是一個矩形線圈，它處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為是一個矩形線圈，它處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 的勻強(qiáng)磁場中，線圈平面和磁場垂直，的勻強(qiáng)磁場中，線圈平面和

13、磁場垂直，ab 邊可以在線圈平面邊可以在線圈平面上自由滑動。設(shè)上自由滑動。設(shè) ab 長為長為 l，勻速滑動的速度為，勻速滑動的速度為 v，在，在 t 時間內(nèi)，時間內(nèi)，由位置由位置 ab 滑動到滑動到 a b ，利用電磁感應(yīng)定律，利用電磁感應(yīng)定律，ab 中產(chǎn)生的感應(yīng)電中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小動勢大小vvBlttBltSBtE vBlE 即即圖圖 6-1導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿

14、上式表明，在磁場中，運(yùn)動導(dǎo)線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大上式表明，在磁場中，運(yùn)動導(dǎo)線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度小與磁感應(yīng)強(qiáng)度 B、導(dǎo)線長度、導(dǎo)線長度 l、導(dǎo)線運(yùn)動速度、導(dǎo)線運(yùn)動速度 v 以及導(dǎo)線運(yùn)以及導(dǎo)線運(yùn)動方向與磁感線方向之間夾角的正弦動方向與磁感線方向之間夾角的正弦 sin 成正比。成正比。用右手定則可判斷用右手定則可判斷 ab 上感應(yīng)電流的方向。上感應(yīng)電流的方向。若電路閉合，且電阻為若電路閉合，且電阻為 R，則電路中的電流，則電路中的電流REI 因此，導(dǎo)線中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢因此，導(dǎo)線中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 E B l v2 B l v sin 高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版

15、社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿三、說明三、說明1利用公式利用公式 計算感應(yīng)電動勢時，若計算感應(yīng)電動勢時，若 v 為平均速度，為平均速度，則計算結(jié)果為平均感應(yīng)電動勢；若則計算結(jié)果為平均感應(yīng)電動勢；若 v 為瞬時速度，則計算結(jié)果為為瞬時速度，則計算結(jié)果為瞬時感應(yīng)電動勢。瞬時感應(yīng)電動勢。 2利用公式利用公式 計算出的結(jié)果為計算出的結(jié)果為 t 時間內(nèi)感應(yīng)電動勢時間內(nèi)感應(yīng)電動勢的平均值。的平均值。vlBE tE 高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education

16、 PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿【例【例6-7】在圖】在圖 6-7中，設(shè)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度中，設(shè)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 為為 0.1 T，切割磁感線的導(dǎo)線長度，切割磁感線的導(dǎo)線長度l 為為 40 cm，向右運(yùn)動的速，向右運(yùn)動的速度度 v 為為 5 m/s，整個線框的電阻，整個線框的電阻 R為為 0.5 ，求：，求：( (1) )感應(yīng)電動勢的大??；感應(yīng)電動勢的大??；( (2) )感應(yīng)電流的大小和方向；感應(yīng)電流的大小和方向；( (3) )使導(dǎo)線向右勻速運(yùn)動所需的外力使導(dǎo)線向右勻速運(yùn)動所需的外力;( (4) )外力做功的

17、功率；外力做功的功率；( (5) )感應(yīng)電流的功率。感應(yīng)電流的功率。高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿解解: ( (1) )線圈中的感應(yīng)電動勢線圈中的感應(yīng)電動勢( (2) )線圈中的感應(yīng)電流線圈中的感應(yīng)電流由右手定則可判斷出感應(yīng)電流方向為由右手定則可判斷出感應(yīng)電流方向為 abcd 。V2 . 0V54 . 01 . 0 vBlE( (3) )由于由于 ab 中產(chǎn)生了感應(yīng)電流，電流在磁場中將受到安培力中產(chǎn)生了感應(yīng)電流，電流在磁場中將受到安培力

18、的作用。用左手定則可判斷出的作用。用左手定則可判斷出 ab 所受安培力方向向左，與速度所受安培力方向向左，與速度方向相反，因此，若要保證方向相反，因此，若要保證 ab 以速度以速度 v 勻速向右運(yùn)動，必須施勻速向右運(yùn)動，必須施加一個與安培力大小相等方向相反的外力。所以，外力大小加一個與安培力大小相等方向相反的外力。所以，外力大小 N016. 0N4 . 04 . 01 . 0 BIlF外力方向向右。外力方向向右。 A4 . 0A5 . 02 . 0 REI高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿(4) 外力做功的功率外力做功的功率W08. 0W5016. 0 FvP(5) 感應(yīng)電流的功率感應(yīng)電流的功率 W08. 0W4 . 02 . 0 EIP可以看到，可以看到，P = P ，這正是能量守恒定律所要求的。，這正是能量守恒定律所要求的。高 等 教 育高 等 教 育 出 版 社出 版 社Higher Education PressHigher Education Press電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能演示文稿演示文稿【例【例6-2】在一個】在一個 B = 0.01 T 的勻強(qiáng)磁場里，放一個面積