高中物理第四章4法拉第電磁感應定律課件新人教版選修

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法拉第電磁感應定律知識點1感應電動勢感應電動勢：電磁感應現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫做感應電動勢，而產(chǎn)生感應電動勢的那部分導體相當于電源．產(chǎn)生的條件：不論電路閉合與否，只要穿過它的磁通量發(fā)生變化，就會產(chǎn)生感應電動勢；如果電路閉合，電路中就有感應電流．3．磁通量Φ、磁通量的變化ΔΦ、磁通量的變化率ΔΦΔt

的區(qū)別磁通量Φ磁通量變化量ΔΦ磁通量變化率ΔΦΔt物理意義表示某時刻或某位置時穿過某一面積的磁感線條數(shù)的多少表示在某一過程中穿過某一面積磁通量變化的多少表示穿過某一面積的磁通量變化的快慢大小計算Φ＝BS⊥，S⊥為與B

垂直的面積ΔΦ＝Φ2－Φ1，ΔΦ＝BΔS或ΔΦ＝SΔBΔΦ

ΔS

ΔΦ

ΔBΔt

＝B

Δt

或Δt

＝S

Δt若某個面有方向相反的開始和轉過180°時平面既不表示磁通量的大

小，也不表示變化的多少，在Φ－t圖象中用圖線的斜率表示磁場穿過，則不能直接都與磁場垂直，穿過平注意用Φ＝BS⊥，應考慮相反方向的磁通量相互抵消面的磁通量是不同的，一正一負，ΔΦ＝2BS，以后所剩余的磁通量而不是零知識點2法拉第電磁感應定律1．定義：電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比．Δt

Δt

Δt

＝nB

Δt2．公式：E＝nΔΦ

nS

或

E＝n

(回路中的磁場＝

ΔB

ΔΦ

ΔS或面積的變化都會引起磁通量的變化，都會引起電路中感應電動勢的變化)．3．注意事項(1)用公式E＝nΔΦΔt

所求的感應電動勢為整個閉合電路的感應電動勢，而不是回路中某部分導體的電動勢．(2)對E＝

ΔΦn

Δt

，若Δt

取一段時間，則E

為Δt

這段時間內(nèi)的平均電動勢．當磁通量的變化率ΔΦ

不均勻變化時，平均電Δt動勢一般不等于初態(tài)與末態(tài)電動勢的算術平均值．若Δt趨近于零，則E

為感應電動勢的瞬時值．(3)E

的大小不是與磁通量Φ

的大小成正比，也不是與磁通量的變化量ΔΦ

成正比，而是與磁通量的變率(變化的快慢ΔΦ)

ΔtΔt成正比，而ΔΦ

與

Φ、ΔΦ

之間無大小上的必然聯(lián)系．知識點3導體切割磁感線的感應電動勢1．一部分導體在勻強磁場中做切割磁感線運動時產(chǎn)生感應電動勢的計算公式E＝BLv(B⊥L

、v⊥L

、v⊥B)．E＝BLvsinθ(不滿足兩兩互相垂直，比如：B⊥L、v⊥L、v與B

有夾角θ)．如果BLv中任意兩個量平行，則導體在磁場中運動時不切割磁感線，E＝0.2．反電動勢：通電導體在磁場力的作用下運動時切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢，削弱電源電動勢作用，叫做反電動勢．電源電動勢正是克服這個電動勢，使得導體運動，將電能轉化為其他形式的能．知識點

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公式

E＝nΔΦΔt

與E＝BLvsin

θ

的區(qū)別和聯(lián)系E＝

ΔΦn

ΔtE＝BLvsin

θ區(qū)別求的是Δt

時間內(nèi)的平均感應電動勢，E

與某段時間或某個過程相對應求的是瞬時感應電動勢，E與某個時刻或某個位置相對應求的是整個回路的感應電動勢．整個回路的感應電動勢為零時，其回路中某段導體的感應電動勢不一定為零求的是回路中一部分導體切割磁感線時產(chǎn)生的感應電動勢由于是整個回路的感應電動勢，因此電源部分不容易確定由于是一部分導體切割磁感線的運動產(chǎn)生的，該部分就相當于電源聯(lián)系公式

E＝n

ΔΦ

E＝BLvsin

θ是統(tǒng)一的，當Δt→0

時，E

為瞬時感應電動勢，Δt

和而公式E＝BLvsin

θ中的v

若代入平均值，則求出的E

為平均感應電動勢【例1】如圖4－4－1

所示，有一夾角為θ的金屬角架，角架所圍區(qū)域內(nèi)存在勻強磁場中，磁場的磁感強度為B，方向與角架所在平面垂直，一段直導線ab，從角頂c

貼著角架以速度

v向右勻速運動，求：圖4－4－1(1)t時刻角架的瞬時感應電動勢；(2)t時間內(nèi)角架的平均感應電動勢．解：(1)導線ab

從頂點c

向右勻速運動，切割磁感線的有效長度de

隨時間變化，設經(jīng)時間t，ab

運動到de

的位置，則de＝cetan

θ＝vttan

θt

時刻的瞬時感應電動勢為E＝BLv＝Bv2ttan

θ.(2)t時間內(nèi)平均感應電動勢為E＝ΔΦ

BΔS＝Δt

＝

Δt1B·2vt·vt·tan

θt12＝2Bv

tanθ·t.1．(雙選)如圖4－4－2所示，長為L

的直導線ab

放在相互平行的金屬導軌上，導軌寬為d，導線ab

運動的速度為v，方向垂直于磁感應強度為B

的勻強磁場，磁場的方向垂直紙面BD)向外，ab

與導軌的夾角為θ，則回路中的電動勢為(A．BLv圖4－4－2B．BLvsin

θC．Bdvsin

θD．Bdv的應用題型1公式E＝nΔΦΔt【例

2】如圖

4－4－3

甲所示，圓形線圈

M的匝數(shù)為

50匝，它的兩個端點

a、b

與理想電壓表相連，線圈中磁場方向如圖，線圈中磁通量的變化規(guī)律如圖乙所示，則

ab

兩點的電勢高低與電壓表讀數(shù)為(

)圖4－4－3A．Φa>Φb，20

VC．Φa<Φb，20

VB．Φa>Φb，10

VD．Φa<Φb，10

V解析：由題意可知，線圈M

的磁場的磁通量隨時間均勻增Δt0.4加，則E＝nΔΦ

＝50×8×10－2

V＝10

V．由楞次定律可知，此時感應電流的磁場與原磁場反向，由右手螺旋定則可以看出，此時a

點的電勢較高．答案：B2．如圖4－4－4

所示，半徑為r

的金屬環(huán)繞通過某直徑的軸OO′，以角速度ω做勻速轉動，勻強磁場的磁感應強度為B，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30°角的過程中圓環(huán)產(chǎn)生的電動勢的平均值是多大？圖4－4－4解：當金屬環(huán)面與磁感線平行時，穿過環(huán)的磁通量Φ1＝0當環(huán)轉過30°時，環(huán)平面在垂直磁感線方向的投影⊥2S

＝Scos

60°＝1S2⊥穿過環(huán)的磁通量

Φ

＝BS

＝B·2S21

＝1BS所以，在環(huán)轉過30°的過程中，環(huán)中平均感應電動勢ΔtθωE＝ΔΦ

Φ2－Φ1

2＝

＝

π6ω2＝1BS－0

1B×πr2

π6ω＝3Br2ω.題型2公式E＝BLvsin

θ的應用【例3】如圖4－4－5

所示把線框abcd

從磁感應強度為B的勻強磁場中勻速拉出，速度方向與ab邊垂直向左，速度的大小為v，線圈的邊長為L，每邊的電阻為R，問線圈在運動過程中(線框abcd

都沒有離開磁場)，ab

兩點的電勢差為多少；電路中的電流為多少？解：當線框abcd

整個在磁場的時候，穿過線圈的磁通量不變，無感應電流，而Uab＝E＝BLv.圖4－4－53．把總電阻為2R

的均勻電阻絲焊接成一半徑為a

的圓環(huán)，水平固定在豎直向下，磁感應強度為B

的勻強磁場中，如圖4－4－6所示，一長度為2a，電阻等于R，粗細均勻的金屬棒

MN

放在圓環(huán)上，它與圓環(huán)始終保持良好的接觸．當金屬棒以恒定速度v向右移動經(jīng)過環(huán)心O時，求：圖4－4－6流過棒的電流的大小、方向及棒兩端的電壓UMN.在圓環(huán)和金屬棒上消耗的總熱功率．解：(1)棒MN

右移時，切割磁感線，產(chǎn)生感應電動勢，棒

MN相當于一個電源．流過棒的電流即電源內(nèi)的電流，當棒過圓心O時，棒兩端的電壓即為路端電壓，其等效電路如圖4所示．圖4金屬棒經(jīng)過環(huán)心時，棒中產(chǎn)生的感應電動勢為E＝2Bav.此時，圓環(huán)的兩部分構成并聯(lián)電路，且R

左＝R

右＝R，故并聯(lián)部并2分的電阻