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(yīng)定律(數(shù)理化網(wǎng))

1、4.3 4.3 法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律1 1、在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫、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)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)體就相當(dāng)于產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體就相當(dāng)于電源電源。一、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(nèi)容：電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過(guò)這、內(nèi)容：電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過(guò)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(yīng)定律二、法拉第電磁感應(yīng)定律：2 2、數(shù)學(xué)表達(dá)式、數(shù)學(xué)表達(dá)式Ektt（注意單位）（注意單位）

2、若有若有n n匝線圈，則相當(dāng)于有匝線圈，則相當(dāng)于有n n個(gè)電源串個(gè)電源串聯(lián)，總電動(dòng)勢(shì)為：聯(lián)，總電動(dòng)勢(shì)為：Ent注意：公式中注意：公式中應(yīng)取絕對(duì)值，不涉及正負(fù)，感應(yīng)應(yīng)取絕對(duì)值，不涉及正負(fù)，感應(yīng)電流的方向另行判斷。電流的方向另行判斷。問(wèn)題：磁通量大，磁通量變化一定大嗎？問(wèn)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?；室膊灰欢ù?。1 1、有一個(gè)、有一個(gè)5050匝的線圈，如果穿過(guò)它的磁通量的匝的線圈，如果穿過(guò)它的磁通量的變化率為變化率為0.5Wb/s0.5Wb/s，求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。，求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 2 2、一個(gè)、一個(gè)100100匝的線圈，在匝的線圈，在0. 5s0. 5s內(nèi)穿過(guò)它的磁內(nèi)穿過(guò)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(yīng)。求線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。電動(dòng)勢(shì)。3 3、一個(gè)匝數(shù)為、一個(gè)匝數(shù)為100100、面積為、面積為10cm10cm2 2的線圈垂直磁的線圈垂直磁場(chǎng)放置，

4、在場(chǎng)放置，在0. 5s0. 5s內(nèi)穿過(guò)它的磁場(chǎng)從內(nèi)穿過(guò)它的磁場(chǎng)從1T1T增加到增加到9T9T。求線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。求線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。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(guò)某直徑的的金屬環(huán)繞通過(guò)某直徑的軸軸OOOO 以角速度以角速度作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為度為B B，從金屬環(huán)面與磁場(chǎng)方向重合時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，則，從金屬環(huán)面與磁場(chǎng)方向重合時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，則在金屬環(huán)轉(zhuǎn)過(guò)在金屬環(huán)轉(zhuǎn)過(guò)3030角的過(guò)程中，環(huán)中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的角的過(guò)程中，環(huán)中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)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(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸、單匝矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸垂直于磁場(chǎng)。若線圈所圍面積里磁通量隨時(shí)間垂直于磁場(chǎng)。若線圈所圍面積里磁通量隨時(shí)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(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大B B、線圈中、線圈中D D時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零C C、線圈中、線圈中D D時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大D D、線圈中、線圈中0 0到到D D時(shí)間內(nèi)平均時(shí)間內(nèi)平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0.4V0.4VABD三、導(dǎo)體作切割磁感線運(yùn)動(dòng)三、導(dǎo)體作切割磁感線運(yùn)動(dòng) 如圖所示閉合線圈

6、一部分導(dǎo)體如圖所示閉合線圈一部分導(dǎo)體abab處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度是感應(yīng)強(qiáng)度是B B，abab以速度以速度v v勻速切割磁感線，求產(chǎn)生的勻速切割磁感線，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)ab Gabv回路在時(shí)間回路在時(shí)間t t內(nèi)增大的面積內(nèi)增大的面積為：為： S=LvtS=Lvt產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：穿過(guò)回路的磁通量的變化穿過(guò)回路的磁通量的變化為：為：=BS=BStE =BLvt=BLvtttBLv BLv （V V是相對(duì)于磁場(chǎng)的速度）是相對(duì)于磁場(chǎng)的速度）tE v vB BV V1 1=Vsin=Vsin V V2 2=Vcos=Vcos 若導(dǎo)體斜切磁感線若導(dǎo)

7、體斜切磁感線 sinBLvBLvE1（為為v v與與B B夾角）夾角） ttBLv （若導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向與導(dǎo)線本身垂直，但跟磁感強(qiáng)度方向有夾角）（若導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向與導(dǎo)線本身垂直，但跟磁感強(qiáng)度方向有夾角）說(shuō)明：說(shuō)明：1 1、導(dǎo)線的長(zhǎng)度、導(dǎo)線的長(zhǎng)度L L應(yīng)為有效長(zhǎng)度應(yīng)為有效長(zhǎng)度2 2、導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向和磁感線平行時(shí)，、導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向和磁感線平行時(shí)，E=0E=03 3、速度、速度V V為平均值（瞬時(shí)值），為平均值（瞬時(shí)值），E E就為平均就為平均值（瞬時(shí)值）值（瞬時(shí)值）例例1 1：如圖，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：如圖，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為B B，長(zhǎng)為，長(zhǎng)為L(zhǎng) 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(nèi)運(yùn)動(dòng)，速度的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，速度v v與與L L成成角，角，求金屬棒求金屬棒abab產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。abvE=BLVsinE=BLVsin練習(xí)：半徑為練習(xí)：半徑為R R的半圓形導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)的半圓形導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B B中，以速度中，以速度V V向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，E=E=？ RE = 2 B R VE = 2 B R V問(wèn)題：?jiǎn)栴}：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(lái)說(shuō)，、一般來(lái)說(shuō)， 求出的是平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，求出的是平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，E E和某段時(shí)間或者某個(gè)過(guò)程對(duì)應(yīng)，而和某段時(shí)間或者某個(gè)過(guò)程對(duì)應(yīng)，而求出的是

9、求出的是瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，E E和某個(gè)時(shí)刻或者某個(gè)位置對(duì)和某個(gè)時(shí)刻或者某個(gè)位置對(duì)應(yīng)。應(yīng)。 2 2、求出的是整個(gè)回路的感應(yīng)求出的是整個(gè)回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，而不是回路中某部分導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)，而不是回路中某部分導(dǎo)體的電動(dòng)勢(shì)?；芈分懈袘?yīng)電動(dòng)勢(shì)為零的電動(dòng)勢(shì)?；芈分懈袘?yīng)電動(dòng)勢(shì)為零時(shí)，但是回路中某段導(dǎo)體的感應(yīng)電時(shí)，但是回路中某段導(dǎo)體的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不一定為零。如右圖。動(dòng)勢(shì)不一定為零。如右圖。vabcdLL區(qū)別：區(qū)別：1 1、公式、公式中的時(shí)間趨近于中的時(shí)間趨近于0 0時(shí)，時(shí)，E E就就為瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(yīng)電動(dòng)勢(shì)就為平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。聯(lián)系：聯(lián)系：例例2 2、如下圖所示，長(zhǎng)為、如下圖所示，長(zhǎng)為L(zhǎng) L的銅桿的銅桿OAOA以以O(shè) O為軸在垂為軸在垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的平面內(nèi)以角速度直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的平面內(nèi)以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，磁勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B B，求桿，求桿OAOA兩端的電勢(shì)差。兩端的電勢(shì)差。AOA221LBE例題例題3 3、在磁感應(yīng)強(qiáng)度為、在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中, ,有一個(gè)有一個(gè)匝數(shù)為匝數(shù)為n n的矩形線圈的矩形線圈, ,邊長(zhǎng)邊長(zhǎng)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(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。由圖示

11、位置逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。試求試求:(1):(1)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值; ; (2) (2) 線圈轉(zhuǎn)過(guò)線圈轉(zhuǎn)過(guò)1/41/4周的過(guò)程中的周的過(guò)程中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。(3) (3) 設(shè)線圈的總電阻為設(shè)線圈的總電阻為R R，線圈，線圈轉(zhuǎn)過(guò)轉(zhuǎn)過(guò)1/41/4周的過(guò)程中通過(guò)某一截面的電量。周的過(guò)程中通過(guò)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(zhǎng)的平行的足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌金屬導(dǎo)軌MNMN和和PQPQ，它們的電阻可忽略不計(jì)，在，它們的電阻可忽略不計(jì)，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(dǎo)體棒的定值電阻，導(dǎo)體棒abab長(zhǎng)長(zhǎng)0.5m0.5m，其電阻為，其電阻為r r 1.01.0 ，與導(dǎo)軌接觸良好，與導(dǎo)軌接觸良好. .整個(gè)裝置整個(gè)裝置處于方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，處于方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，B B0.4T0.4T?，F(xiàn)使?，F(xiàn)使abab以以v v10m10ms s的速度向右做勻速運(yùn)動(dòng)。的速度向右做勻速運(yùn)動(dòng)。（1 1）a ba b中的電流大中的電流大? a b? a b兩點(diǎn)間的電壓多大？?jī)牲c(diǎn)

13、間的電壓多大？（2 2）維持）維持a ba b做勻速運(yùn)動(dòng)的外力多大？做勻速運(yùn)動(dòng)的外力多大？（3 3）a ba b向右運(yùn)動(dòng)向右運(yùn)動(dòng)1m1m的過(guò)程中，外力做的功是多少？電路的過(guò)程中，外力做的功是多少？電路中產(chǎn)生的熱量是多少？中產(chǎn)生的熱量是多少？ RBrPMNaQbv（1） 0.5A 1.5V（2）0.1N（3）0.1J 0.1J1 1、電動(dòng)機(jī)線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。這個(gè)電動(dòng)、電動(dòng)機(jī)線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。這個(gè)電動(dòng)勢(shì)是加強(qiáng)了電源產(chǎn)生的電流，還是削弱了電源的電勢(shì)是加強(qiáng)了電源產(chǎn)生的電流，還是削弱了電源的電流？是有利于線圈轉(zhuǎn)動(dòng)還是阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)？流？是有利于線圈轉(zhuǎn)動(dòng)還是阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)？ 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)削弱削弱了電源的電了電源的電流，這個(gè)電動(dòng)勢(shì)稱為流，這個(gè)電動(dòng)勢(shì)稱為反電動(dòng)勢(shì)反電動(dòng)勢(shì)。反電動(dòng)勢(shì)的作用是。反電動(dòng)勢(shì)的作用是阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣，線圈要維持原來(lái)的轉(zhuǎn)動(dòng)就。這樣，線圈要維持原來(lái)的轉(zhuǎn)動(dòng)就必須向電動(dòng)機(jī)提供電能，必須向電動(dòng)機(jī)提供電能，電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能。電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能。2