中職物理課件：505第五節(jié) 電磁感應(yīng)現(xiàn)象

第五節(jié)電磁感應(yīng)現(xiàn)象主講人：張明明山東省滕州市中等職業(yè)教育中心學(xué)校白鶴灘水電站為什么要安裝這么大的水輪發(fā)電機(jī)組呢？主要內(nèi)容電磁感應(yīng)現(xiàn)象右手定則12法拉第電磁感應(yīng)定律301PART01電磁感應(yīng)現(xiàn)象一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象我們?cè)诔踔袑W(xué)過(guò)，閉合導(dǎo)體回路的一部分在磁場(chǎng)中做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生電流。這種現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象，其中產(chǎn)生的電流稱為感應(yīng)電流。

【觀察與體驗(yàn)】

觀察導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象將導(dǎo)體棒、電流表和導(dǎo)線組成一個(gè)閉合回路，將蹄形磁鐵按照右圖所示放置。用手拿著導(dǎo)體棒做豎直上下方向和水平左右方向的運(yùn)動(dòng)，觀察電流表指針的偏轉(zhuǎn)情況。

【思考與討論】

與同學(xué)討論，導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)為什么會(huì)在閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流？當(dāng)導(dǎo)體棒在磁鐵中左右運(yùn)動(dòng)時(shí)，閉合回路的

發(fā)生了變化；當(dāng)導(dǎo)體棒在磁鐵中上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，閉合回路的

沒(méi)有發(fā)生變化。

【活動(dòng)與探究】

探究用磁鐵在閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流的方法一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象提出問(wèn)題：如何利用如右圖所示的器材（一個(gè)電流表、一個(gè)螺線管、一個(gè)磁鐵和兩根導(dǎo)線），產(chǎn)生出感應(yīng)電流？

【觀察與體驗(yàn)】觀察變化電流產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象如右圖所示，把帶有鐵芯的線圈A跟電源和開(kāi)關(guān)連接起來(lái)，把線圈B跟電流表連接起來(lái)，線圈A放置在線圈B中。觀察閉合或打開(kāi)開(kāi)關(guān)時(shí)電流表指針的偏轉(zhuǎn)情況?！舅伎寂c討論】開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，電路中電流的變化是由

變?yōu)?/p>

，線圈A中的磁場(chǎng)變化是由

變?yōu)?/p>

。開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，電路中電流的變化是由

變?yōu)?/p>

，線圈A中的磁場(chǎng)變化是由

變?yōu)?/p>

。

【觀察與體驗(yàn)】觀察變化電流產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象把上面電路中的開(kāi)關(guān)換成滑動(dòng)變阻器，如右圖所示。觀察改變滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭位置時(shí)發(fā)生的現(xiàn)象?！舅伎寂c討論】變阻器的滑動(dòng)觸頭向左移動(dòng)時(shí)，電路中電流的變化是由

變

，線圈A中的磁場(chǎng)變化是由

變

；變阻器的滑動(dòng)觸頭向右移動(dòng)時(shí)，電路中電流的變化是由

變

，線圈A中的磁場(chǎng)變化是由

變

。電磁感應(yīng)現(xiàn)象的產(chǎn)生好像很簡(jiǎn)單，但是歷史上發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的過(guò)程卻十分艱難。法拉第做了近十年“磁生電”的實(shí)驗(yàn)，1831年8月，才在如右圖所示的電路中，發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象后來(lái)，法拉第又做了大量的實(shí)驗(yàn)，把產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況歸納成五類：變化著的電流、變化著的磁場(chǎng)、運(yùn)動(dòng)的恒定電流、運(yùn)動(dòng)的磁場(chǎng)、在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體?，F(xiàn)在，人們歸納出：不論用什么方法，只要穿過(guò)閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化，回路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。02PART01右手定則二、右手定則通過(guò)實(shí)驗(yàn)人們歸納出，閉合回路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以用右手定則來(lái)判斷感應(yīng)電流的方向：伸開(kāi)右手，使大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi)，讓磁感線垂直穿入手心，大拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方向。那么，其余四指的指向就是感應(yīng)電流的方向，如右圖所示。03PART01法拉第電磁感應(yīng)定律那么，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與哪些因素有關(guān)呢？在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，閉合導(dǎo)體回路中產(chǎn)生了感應(yīng)電流，說(shuō)明回路中一定有電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)斷開(kāi)的回路中磁通量變化時(shí)，雖然沒(méi)有感應(yīng)電流，但是電動(dòng)勢(shì)一定存在。我們把在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，稱為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體或線圈就相當(dāng)于電源。三、法拉第電磁感應(yīng)定律

【觀察與體驗(yàn)】研究決定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的因素再次進(jìn)行如右圖所示的實(shí)驗(yàn)，這一次注意觀察，感應(yīng)電流的大小與導(dǎo)體切割磁感線的速度之間的關(guān)系。三、法拉第電磁感應(yīng)定律

觀察發(fā)現(xiàn)：在用閉合回路的一部分導(dǎo)體切割磁感線時(shí)，導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的速度越

，產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大。

【觀察與體驗(yàn)】研究決定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的因素再次進(jìn)行如右圖所示的實(shí)驗(yàn)，這一次注意觀察，感應(yīng)電流的大小與磁鐵運(yùn)動(dòng)速度之間的關(guān)系。三、法拉第電磁感應(yīng)定律

觀察發(fā)現(xiàn)：條形磁鐵在閉合回路的線圈中運(yùn)動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)的速度越

，產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大。

【觀察與體驗(yàn)】研究決定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的因素再次進(jìn)行如右圖所示的實(shí)驗(yàn)，這一次注意觀察，改變滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭位置時(shí)，感應(yīng)電流的大小與觸頭滑動(dòng)速度之間的關(guān)系。三、法拉第電磁感應(yīng)定律

觀察發(fā)現(xiàn)：在改變滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭位置時(shí)，滑動(dòng)觸頭滑動(dòng)的速度越

，產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大。

與同學(xué)討論，歸納以上觀察結(jié)果，可以得出感應(yīng)電流的大小可能與穿過(guò)電路的磁通量的

有關(guān)?？茖W(xué)家們通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)歸納出：導(dǎo)體回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過(guò)這一回路的磁通量的變化率成正比，并把它稱為法拉第電磁感應(yīng)定律。

在時(shí)間Δt內(nèi)，穿過(guò)某單匝線圈的磁通量的改變量為ΔΦ，則在單匝線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為三、法拉第電磁感應(yīng)定律

如果線圈有

n匝，那么，整個(gè)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就是單匝線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的

n倍，即

三、法拉第電磁感應(yīng)定律

示例

在一個(gè)B=0.01T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，放一個(gè)橫截面積為0.001m2的線圈，其匝數(shù)為500匝。在0.1s內(nèi)把線圈平面從平行于磁感線的方向轉(zhuǎn)過(guò)90°，變?yōu)榕c磁感線的方向垂直。求線圈中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

分析

線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，由于穿過(guò)其中磁通量從最小變化到最大，所用時(shí)間為0.1s，可以求出線圈的磁通量的變化率，進(jìn)而利用法拉第電磁感應(yīng)定律進(jìn)行求解。三、法拉第電磁感應(yīng)定律

解

當(dāng)線圈平面平行于磁感線的方向時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量最小，Φ1=0，當(dāng)線圈平面垂直于磁感線的方向時(shí)，穿過(guò)線圈的磁通量最大，為Φ2=BS=0.01×0.001Wb=1×10–5Wb三、法拉第電磁感應(yīng)定律

在0.1s內(nèi)穿過(guò)線圈磁通量的改變量ΔΦ=Φ2－Φ1=1×10–5Wb由法拉第電磁感應(yīng)定律，得三、法拉第電磁感應(yīng)定律

=500×

V=0.05V電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)是19世紀(jì)最偉大的發(fā)現(xiàn)之一。后來(lái)，發(fā)明家們根據(jù)電磁感應(yīng)原理相繼發(fā)明了交流發(fā)電機(jī)、變壓器等一大批造福人類的新機(jī)器，將人類帶入電氣化時(shí)代，極大地促進(jìn)了社會(huì)的發(fā)展。

【應(yīng)用與拓展】

旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)的工作原理三、法拉第電磁感應(yīng)定律白鶴灘水電站位于四川省