山東成武一中新人教版高中物理選修3-2同步課件 第4章 4-4 法拉第電磁感應定律(數理化網)

1、4.3 4.3 法拉第電磁感應定律法拉第電磁感應定律1 1、在電磁感應現象中產生的電動勢叫、在電磁感應現象中產生的電動勢叫感應電動勢感應電動勢。 產生感應電動勢的那部分導體就相當于產生感應電動勢的那部分導體就相當于電源電源。一、感應電動勢一、感應電動勢2 2、磁通量的變化率、磁通量的變化率t t表示磁通量的變化快慢表示磁通量的變化快慢 1 1、內容：電路中感應電動勢的大小，跟穿過這、內容：電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量變化率一電路的磁通量變化率/ / t t成正比成正比二、法拉第電磁感應定律二、法拉第電磁感應定律：2 2、數學表達式、數學表達式Ektt（注意單位）（注意單位）

2、若有若有n n匝線圈，則相當于有匝線圈，則相當于有n n個電源串個電源串聯(lián)，總電動勢為：聯(lián)，總電動勢為：Ent注意：公式中注意：公式中應取絕對值，不涉及正負，感應應取絕對值，不涉及正負，感應電流的方向另行判斷。電流的方向另行判斷。問題：磁通量大，磁通量變化一定大嗎？問題：磁通量大，磁通量變化一定大嗎？磁通量變化大，磁通量的變化率一定大嗎？磁通量變化大，磁通量的變化率一定大嗎？（可以類比速度、速度的變化和加速度。）（可以類比速度、速度的變化和加速度。） 磁通量的變化率和磁通量、磁通量的磁通量的變化率和磁通量、磁通量的變化不同。磁通量為零，磁通量的變化率變化不同。磁通量為零，磁通量的變化率不一定為

3、零不一定為零; ;磁通量的變化大，磁通量的變磁通量的變化大，磁通量的變化率也不一定大。化率也不一定大。1 1、有一個、有一個5050匝的線圈，如果穿過它的磁通量的匝的線圈，如果穿過它的磁通量的變化率為變化率為0.5Wb/s0.5Wb/s，求感應電動勢。，求感應電動勢。 2 2、一個、一個100100匝的線圈，在匝的線圈，在0. 5s0. 5s內穿過它的磁內穿過它的磁通量從通量從0.01Wb0.01Wb增加到增加到0.09Wb0.09Wb。求線圈中的感應。求線圈中的感應電動勢。電動勢。3 3、一個匝數為、一個匝數為100100、面積為、面積為10cm10cm2 2的線圈垂直磁的線圈垂直磁場放置，

4、在場放置，在0. 5s0. 5s內穿過它的磁場從內穿過它的磁場從1T1T增加到增加到9T9T。求線圈中的感應電動勢。求線圈中的感應電動勢。25V16V1.6V4 4、 如下圖所示，半徑為如下圖所示，半徑為r r的金屬環(huán)繞通過某直徑的的金屬環(huán)繞通過某直徑的軸軸OOOO 以角速度以角速度作勻速轉動，勻強磁場的磁感應強作勻速轉動，勻強磁場的磁感應強度為度為B B，從金屬環(huán)面與磁場方向重合時開始計時，則，從金屬環(huán)面與磁場方向重合時開始計時，則在金屬環(huán)轉過在金屬環(huán)轉過3030角的過程中，環(huán)中產生的電動勢的角的過程中，環(huán)中產生的電動勢的平均值是多大？平均值是多大？ o oOOB/10-2Wbt/sA BD

5、0120.15 5、單匝矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動，轉軸、單匝矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動，轉軸垂直于磁場。若線圈所圍面積里磁通量隨時間垂直于磁場。若線圈所圍面積里磁通量隨時間變化的規(guī)律如圖所示，則：變化的規(guī)律如圖所示，則：( )( )A A、線圈中、線圈中0 0時刻感應電動勢最大時刻感應電動勢最大B B、線圈中、線圈中D D時刻感應電動勢為零時刻感應電動勢為零C C、線圈中、線圈中D D時刻感應電動勢最大時刻感應電動勢最大D D、線圈中、線圈中0 0到到D D時間內平均時間內平均感應電動勢為感應電動勢為0.4V0.4VABD三、導體作切割磁感線運動三、導體作切割磁感線運動 如圖所示閉合線圈

6、一部分導體如圖所示閉合線圈一部分導體abab處于勻強磁場中，磁處于勻強磁場中，磁感應強度是感應強度是B B，abab以速度以速度v v勻速切割磁感線，求產生的勻速切割磁感線，求產生的感應電動勢感應電動勢ab Gabv回路在時間回路在時間t t內增大的面積內增大的面積為：為： S=LvtS=Lvt產生的感應電動勢為：產生的感應電動勢為：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 =BLvt=BLvtttBLv BLv （V V是相對于磁場的速度）是相對于磁場的速度）tE v vB BV V1 1=Vsin=Vsin V V2 2=Vcos=Vcos 若導體斜切磁感線若導

7、體斜切磁感線 sinBLvBLvE1（為為v v與與B B夾角）夾角） ttBLv （若導線運動方向與導線本身垂直，但跟磁感強度方向有夾角）（若導線運動方向與導線本身垂直，但跟磁感強度方向有夾角）說明：說明：1 1、導線的長度、導線的長度L L應為有效長度應為有效長度2 2、導線運動方向和磁感線平行時，、導線運動方向和磁感線平行時，E=0E=03 3、速度、速度V V為平均值（瞬時值），為平均值（瞬時值），E E就為平均就為平均值（瞬時值）值（瞬時值）例例1 1：如圖，勻強磁場的磁感應電動勢為：如圖，勻強磁場的磁感應電動勢為B B，長為，長為L L的的金屬棒金屬棒abab在垂直于在垂直于B B

8、的平面內運動，速度的平面內運動，速度v v與與L L成成角，角，求金屬棒求金屬棒abab產生的感應電動勢。產生的感應電動勢。abvE=BLVsinE=BLVsin練習：半徑為練習：半徑為R R的半圓形導線在勻強磁場的半圓形導線在勻強磁場B B中，以速度中，以速度V V向右勻速運動時，向右勻速運動時，E=E=？ RE = 2 B R VE = 2 B R V問題：問題：公式公式 tnEsin BLvE與公式與公式 的區(qū)別和聯(lián)系？的區(qū)別和聯(lián)系？ 1 1、一般來說，、一般來說， 求出的是平均感應電動勢，求出的是平均感應電動勢，E E和某段時間或者某個過程對應，而和某段時間或者某個過程對應，而求出的是

9、求出的是瞬時感應電動勢，瞬時感應電動勢，E E和某個時刻或者某個位置對和某個時刻或者某個位置對應。應。 2 2、求出的是整個回路的感應求出的是整個回路的感應電動勢，而不是回路中某部分導體電動勢，而不是回路中某部分導體的電動勢。回路中感應電動勢為零的電動勢。回路中感應電動勢為零時，但是回路中某段導體的感應電時，但是回路中某段導體的感應電動勢不一定為零。如右圖。動勢不一定為零。如右圖。vabcdLL區(qū)別：區(qū)別：1 1、公式、公式中的時間趨近于中的時間趨近于0 0時，時，E E就就為瞬時感應電動勢為瞬時感應電動勢2 2、公式、公式中中v v若代表平均速度，則求若代表平均速度，則求出的出的E E就為平

10、均感應電動勢就為平均感應電動勢。聯(lián)系：聯(lián)系：例例2 2、如下圖所示，長為、如下圖所示，長為L L的銅桿的銅桿OAOA以以O O為軸在垂為軸在垂直于勻強磁場的平面內以角速度直于勻強磁場的平面內以角速度勻速轉動，磁勻速轉動，磁場的磁感應強度為場的磁感應強度為B B，求桿，求桿OAOA兩端的電勢差。兩端的電勢差。AOA221LBE例題例題3 3、在磁感應強度為、在磁感應強度為B B的勻強磁場中的勻強磁場中, ,有一個有一個匝數為匝數為n n的矩形線圈的矩形線圈, ,邊長邊長abab=L=L1 1,bc=L,bc=L2 2線圈繞中線圈繞中心軸心軸OOOO以角速度以角速度由圖示位置逆時針方向轉動。由圖示

11、位置逆時針方向轉動。試求試求:(1):(1)線圈中產生感應電動勢的最大值線圈中產生感應電動勢的最大值; ; (2) (2) 線圈轉過線圈轉過1/41/4周的過程中的周的過程中的平均感應電動勢。平均感應電動勢。(3) (3) 設線圈的總電阻為設線圈的總電阻為R R，線圈，線圈轉過轉過1/41/4周的過程中通過某一截面的電量。周的過程中通過某一截面的電量。cBdOOab21LLBE212112122LLBLLBVBLE(1)(1)21212241LLBLBLntnE（2 2）tIqtREtRtnRnRLBL21（3 3） 例例4 4：如圖，水平面上有兩根相距：如圖，水平面上有兩根相距0.5m0.5

12、m的足夠長的平行的足夠長的平行金屬導軌金屬導軌MNMN和和PQPQ，它們的電阻可忽略不計，在，它們的電阻可忽略不計，在MM和和 P P之間接有阻值為之間接有阻值為R R 3.03.0的定值電阻，導體棒的定值電阻，導體棒abab長長0.5m0.5m，其電阻為，其電阻為r r 1.01.0 ，與導軌接觸良好，與導軌接觸良好. .整個裝置整個裝置處于方向豎直向上的勻強磁場中，處于方向豎直向上的勻強磁場中，B B0.4T0.4T?，F使?，F使abab以以v v10m10ms s的速度向右做勻速運動。的速度向右做勻速運動。（1 1）a ba b中的電流大中的電流大? a b? a b兩點間的電壓多大？兩點

13、間的電壓多大？（2 2）維持）維持a ba b做勻速運動的外力多大？做勻速運動的外力多大？（3 3）a ba b向右運動向右運動1m1m的過程中，外力做的功是多少？電路的過程中，外力做的功是多少？電路中產生的熱量是多少？中產生的熱量是多少？ RBrPMNaQbv（1） 0.5A 1.5V（2）0.1N（3）0.1J 0.1J1 1、電動機線圈的轉動會產生感應電動勢。這個電動、電動機線圈的轉動會產生感應電動勢。這個電動勢是加強了電源產生的電流，還是削弱了電源的電勢是加強了電源產生的電流，還是削弱了電源的電流？是有利于線圈轉動還是阻礙線圈的轉動？流？是有利于線圈轉動還是阻礙線圈的轉動？ 電動機轉動時產生的感應電動勢電動機轉動時產生的感應電動勢削弱削弱了電源的電了電源的電流，這個電動勢稱為流，這個電動勢稱為反電動勢反電動勢。反電動勢的作用是。反電動勢的作用是阻礙線圈的轉動阻礙線圈的轉動。這樣，線圈要維持原來的轉動就。這樣，線圈要維持原來的轉動就必須向電動機提供電能，必須向電動機提供電能，電能轉化為其它形式的能。電能轉化為其它形式的能。2