4.4法拉第電磁感應(yīng)定律

4.4法拉第電磁感應(yīng)定律1、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么？知識(shí)回顧:NSG乙甲

既然閉合電路中有感應(yīng)電流，這個(gè)電路中就一定有電動(dòng)勢(shì)。1、定義：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)（E）.

一、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)體相當(dāng)于電源.2、產(chǎn)生條件：只要穿過電路的磁通量發(fā)生變化，電路中就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。磁通量變化是電磁感應(yīng)的根本原因;產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì).Φ變化產(chǎn)生E產(chǎn)生I

問題1：在實(shí)驗(yàn)中，電流表指針偏轉(zhuǎn)原因是什么？總電阻一定時(shí),E越大,I越大,指針偏轉(zhuǎn)越大.問題2：電流表指針偏轉(zhuǎn)程度跟感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小有什么關(guān)系？Φ變化的快慢不同Φ都發(fā)生了變化都產(chǎn)生了E(I)產(chǎn)生的E(I)大小不等磁通量變化越快，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大。

磁通量的變化快慢越大?從條件上看從結(jié)果上看相同不同問題3:在實(shí)驗(yàn)中，將條形磁鐵從同一高度插入線圈中同一位置，快插入和慢插入有什么相同和不同?

磁通量的變化率二、法拉第電磁感應(yīng)定律電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比。1.內(nèi)容:注意：公式中Δφ取絕對(duì)值，不涉及正負(fù)，感應(yīng)電流的方向另行判斷。2.公式:n為線圈的匝數(shù)問題1：磁通量大,磁通量變化一定大嗎?問題2：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.)

磁通量的變化率和磁通量、磁通量的變化無直接關(guān)系:磁通量大(小,零)，磁通量的變化率不一定大(小,零);磁通量的變化大(小)，磁通量的變化率不一定大(小).思考與討論

物理意義與電磁感應(yīng)關(guān)系磁通量Ф穿過回路的磁感線的條數(shù)多少無直接關(guān)系磁通量變化△Ф穿過回路的磁通量變化了多少產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的條件磁通量變化率ΔΦ/Δt穿過回路的磁通量變化的快慢

決定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小3、理解:Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的意義

1.磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變,垂直于磁場(chǎng)的回路面積S發(fā)生變化,ΔS＝S2-S1,此時(shí)：

2.垂直于磁場(chǎng)的回路面積S不變,磁感應(yīng)強(qiáng)度B發(fā)生變化,ΔB＝B2-B1,此時(shí)：4、應(yīng)用:用公式 求E的二種常見情況：（感生電動(dòng)勢(shì)）（動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)）在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,有一矩形線框,邊長(zhǎng)ab=L1,bc=L2線框繞中心軸00'以角速度ω由圖示位置逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。求:(1)線圈轉(zhuǎn)過1/4周的過程中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)例1B00'aωdcb在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,有一矩形線框,邊長(zhǎng)ab=L1,bc=L2線框繞中心軸00'以角速度ω由圖示位置逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。求:(2)線圈轉(zhuǎn)過1/2周的過程中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)例1B00'aωdcb1、有一個(gè)50匝的線圈，如果穿過它的磁通量的變化率為0.5Wb/s，求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。練習(xí)2、一個(gè)100匝的線圈，在0.5s內(nèi)穿過它的磁通量從0.01Wb增加到0.09Wb。求線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。25V16V3、如圖，半徑為r的金屬環(huán)繞通過某直徑的軸00'以角速度ω作勻速轉(zhuǎn)動(dòng),勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，從金屬環(huán)面與磁場(chǎng)方向重合時(shí)開始計(jì)時(shí),則在金屬環(huán)轉(zhuǎn)過900角的過程中，環(huán)中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的平均值是多大?00'BΦ/10-2Wbt/sABD0120.14、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)間變化的規(guī)律如圖所示，則：()A、線圈中0時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大B、線圈中D時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零C、線圈中D時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大D、線圈中0到D時(shí)間內(nèi)平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0.4VABD斜率表示Φ的變化率ab×

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×××

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××Gabv回路在時(shí)間t內(nèi)增大的面積為：ΔS=LvΔt產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：穿過回路的磁通量的變化為：ΔΦ=BΔS=BLvΔt（V是相對(duì)于磁場(chǎng)的速度）三、導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)如圖所示閉合線框一部分導(dǎo)體ab長(zhǎng)l,處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度是B，ab以速度v勻速切割磁感線，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)v

、B、L兩兩垂直θvBV1V2若導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向跟磁感應(yīng)強(qiáng)度方向有夾角(導(dǎo)體斜切磁感線)注意：2、導(dǎo)線的長(zhǎng)度L應(yīng)為有效長(zhǎng)度1、導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向和磁感線平行時(shí),E=03、速度v為平均值(瞬時(shí)值),E就為平均值(瞬時(shí)值)Lvθ為v與B夾角三、導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Blv

Blvsinθ

MN

R

(1)

①求出的是平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),E和某段時(shí)間或某個(gè)過程對(duì)應(yīng)；②求出的是瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，E和某個(gè)時(shí)刻或某個(gè)位置對(duì)應(yīng).

(2)①求出的是整個(gè)回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；②求出的是某部分導(dǎo)體的電動(dòng)勢(shì)。回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零時(shí)，回路中某段導(dǎo)體的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不一定為零。vabcdL1、區(qū)別：(1)公式①中的時(shí)間趨近于0時(shí)，則E為瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(2)公式②中v若代表平均速度，則E為平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。2、聯(lián)系：公式①和公式②是統(tǒng)一的.直流電動(dòng)機(jī)的原理:問題1：電動(dòng)機(jī)線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)嗎?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)還是阻礙了線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)?通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受安培力而運(yùn)動(dòng).三、反電動(dòng)勢(shì)

1、定義：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)總要削弱電源產(chǎn)生的電流,這個(gè)電動(dòng)勢(shì)叫反電動(dòng)勢(shì).

2、作用：阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng).

線圈要維持轉(zhuǎn)動(dòng),電源就要向電動(dòng)機(jī)提供電能.電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能.問題2：如果電動(dòng)機(jī)因機(jī)械阻力過大而停止轉(zhuǎn)動(dòng),會(huì)發(fā)生什么情況?這時(shí)應(yīng)采取什么措施?例題1：如圖,有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)B=1.0×10-3T，在垂直磁場(chǎng)的平面內(nèi),有一金屬棒AO,繞平行于磁場(chǎng)的O軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),已知棒長(zhǎng)L=0.20m，角速度ω=20rad/s，求：棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有多大？練習(xí)例題2、如圖所示，半徑為R的圓形導(dǎo)軌處在垂直于圓平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于紙面向內(nèi).一根長(zhǎng)度略大于導(dǎo)軌直徑的導(dǎo)體棒MN以速率v在圓導(dǎo)軌上從左端滑到右端，電路中的定值電阻為r，其余電阻不計(jì).導(dǎo)體棒與圓形導(dǎo)軌接觸良好.求：

(1)、在滑動(dòng)過程中通過電阻r的電流的平均值；(2)、MN從左端到右端的整個(gè)過程中，通過r的電荷量；(3)、當(dāng)MN通過圓導(dǎo)軌中心時(shí)，通過r的電流是多大？

例題3、如圖，水平面上有兩根相距0.5m的足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ，它們的電阻可忽略不計(jì)，在M和P之間接有阻值為R＝3.0Ω的定值電阻，導(dǎo)體棒ab長(zhǎng)L＝0.5m，其電阻為r＝1.0Ω

，與導(dǎo)軌接觸良好.整個(gè)裝置處于方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，B＝0.4T?，F(xiàn)使ab以v＝10m／s的速度向右做勻速運(yùn)動(dòng)。（1）ab中的電流大小?ab兩點(diǎn)間的電壓多大？（2）維持ab做勻速運(yùn)動(dòng)的外力多大？（3）ab向右運(yùn)動(dòng)1m的過程中，外力做的功是多少？電路中產(chǎn)生的熱量是多少？RBrPMNaQbv（1）0.5A1.5V（2）0.1N（3）0.1J0.1J例題4橫截面積S=0.2m2、n=100匝的圓形線圈A處在如圖所示的磁場(chǎng)內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率為0.02T/s.開始時(shí)S未閉合，R1=4Ω，R2=6Ω，C=30μF，線圈內(nèi)阻不計(jì)，求：（1）閉合S后，通過R2的電流的大??；（2）閉合S后一段時(shí)間又?jǐn)嚅_，問S斷開后通過R2的電荷量是多少?

例題5.粗細(xì)均勻的電阻絲圍成的正方形線框置于有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于線框平面，其邊界與正方形線框的邊平行.現(xiàn)使線框以同樣大小的速度沿四個(gè)不同方向平移出磁場(chǎng)，如圖4-3-12所示，則在移出過程中線框的一邊a、b兩點(diǎn)間電勢(shì)差絕對(duì)值最大的是（）B例題6在圖中，EF、GH為平行的金屬導(dǎo)軌，其電阻可不計(jì)，R為電阻器，C為電容器，AB為可在EF和GH上滑動(dòng)的導(dǎo)體橫桿.有均勻磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面.若用I1和I2分別表示圖中該處導(dǎo)線中的電流，則當(dāng)橫桿AB（）A、勻速滑動(dòng)時(shí)，I1=0，I2=0B、勻速滑動(dòng)時(shí)，I1≠0,I2≠0C、加速滑動(dòng)時(shí)，I1=0,I2=0D、加速滑動(dòng)時(shí)，I1≠0,I2≠0D例題7如圖所示，閉合導(dǎo)線框的質(zhì)量可以忽略不計(jì)，將它從圖示位