法拉第電磁感應(yīng)定律

1、整理課件1法拉第電磁感法拉第電磁感應(yīng)定律應(yīng)定律 整理課件2K K實(shí)驗(yàn)回顧實(shí)驗(yàn)回顧NSNSNSt? ?整理課件3磁通量磁通量 磁通量變化磁通量變化 磁通量變化率與電磁通量變化率與電磁感應(yīng)的關(guān)系磁感應(yīng)的關(guān)系物理意義物理意義與電磁感應(yīng)的關(guān)與電磁感應(yīng)的關(guān)系系磁通量磁通量穿過回路的穿過回路的磁感磁感線的條數(shù)線的條數(shù)無關(guān)無關(guān)磁通量變化磁通量變化穿過回路的磁通穿過回路的磁通量的量的變化量變化量感應(yīng)電動(dòng)勢感應(yīng)電動(dòng)勢產(chǎn)生產(chǎn)生的條件的條件磁通量變化率磁通量變化率穿過回路的磁通穿過回路的磁通量的量的變化快慢變化快慢決定感應(yīng)電動(dòng)勢決定感應(yīng)電動(dòng)勢的的大小大小t整理課件4一、感應(yīng)電動(dòng)勢一、感應(yīng)電動(dòng)勢（E E） 3. 3.

2、 法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律 感應(yīng)電動(dòng)勢的大小感應(yīng)電動(dòng)勢的大小1.1.定義定義: : 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢。2 2磁通量變化磁通量變化越快越快，感應(yīng)電動(dòng)勢越大。，感應(yīng)電動(dòng)勢越大。 磁通量變化磁通量變化磁通量變化快慢磁通量變化快慢磁通量磁通量 t 12 1212tt 整理課件5一、感應(yīng)電動(dòng)勢一、感應(yīng)電動(dòng)勢（E E） 3. 3. 法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律 感應(yīng)電動(dòng)勢的大小感應(yīng)電動(dòng)勢的大小1.1.定義定義: : 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢。2 2磁通量變化磁通量變化越快越快，感應(yīng)電動(dòng)勢越大。，感應(yīng)電動(dòng)勢越大。

3、 電路中電路中感應(yīng)電動(dòng)勢感應(yīng)電動(dòng)勢的大小，跟穿過這一的大小，跟穿過這一電路的電路的磁通量的變化率磁通量的變化率成成正正比。比。 二、法拉第電磁感應(yīng)定律二、法拉第電磁感應(yīng)定律 1.1.內(nèi)容內(nèi)容: :tE tKE (K(K是一個(gè)常數(shù)是一個(gè)常數(shù)) )tnE (n(n為線圈的匝數(shù)為線圈的匝數(shù)) )整理課件6一、感應(yīng)電動(dòng)勢一、感應(yīng)電動(dòng)勢（E E） 16.2 16.2 法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律 感應(yīng)電動(dòng)勢的大小感應(yīng)電動(dòng)勢的大小 電路中電路中感應(yīng)電動(dòng)勢感應(yīng)電動(dòng)勢的大小，跟穿過這一的大小，跟穿過這一電路的電路的磁通量的變化率磁通量的變化率成成正正比。比。 二、法拉第電磁感應(yīng)定律二、法拉第電磁感應(yīng)定

4、律 1.1.內(nèi)容內(nèi)容: :tnE (n(n為線圈的匝數(shù)為線圈的匝數(shù)) )2.2.數(shù)學(xué)表達(dá)式數(shù)學(xué)表達(dá)式: :t 1212tt 平均磁通平均磁通變化率變化率 E平均感應(yīng)電動(dòng)勢平均感應(yīng)電動(dòng)勢 整理課件7 例：如圖所示，一個(gè)例：如圖所示，一個(gè)50匝的線圈的兩端跟匝的線圈的兩端跟R99的電阻相連接，置于豎直向下的勻強(qiáng)的電阻相連接，置于豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，線圈的橫截面積是磁場中，線圈的橫截面積是202，電阻為，電阻為1，磁感應(yīng)強(qiáng)度以磁感應(yīng)強(qiáng)度以100Ts的變化率均勻減少。的變化率均勻減少。在這一過程中通過電阻在這一過程中通過電阻R的電流為多大？的電流為多大？線圈線圈某一橫截面內(nèi)通過的電荷量是多少？某一橫

5、截面內(nèi)通過的電荷量是多少？BEnnStt450 100 20 1010V100.199 1EIARr解析：解析：整理課件8鞏固練習(xí)：鞏固練習(xí)：1 1穿過一個(gè)單匝線圈的磁通量始終為每秒鐘穿過一個(gè)單匝線圈的磁通量始終為每秒鐘均勻地增加均勻地增加2 Wb2 Wb，則：，則： A A線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢每秒鐘增加線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢每秒鐘增加2 V2 V B B線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢每秒鐘減少線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢每秒鐘減少2 V2 V C C線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢始終是線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢始終是2 V2 V D D線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢整理課件9三、重要的推論三、重要的推論 如圖所示閉合線圈一部

6、分導(dǎo)體如圖所示閉合線圈一部分導(dǎo)體abab處于勻強(qiáng)磁場處于勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度是中，磁感應(yīng)強(qiáng)度是B B，abab以速度以速度v v勻速切割磁感線，勻速切割磁感線，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢。求產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢。 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解：解：產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為：產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)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 G G整理課件10v vB BV V2 2V V1 1=Vsin=Vsin 若導(dǎo)體斜切磁感線若導(dǎo)體斜切磁感線當(dāng)速度當(dāng)速度v與磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度B不垂直時(shí)，

7、可不垂直時(shí)，可將將B分解為平行于速度分量分解為平行于速度分量B|（對(duì)感應(yīng)電（對(duì)感應(yīng)電動(dòng)勢無貢獻(xiàn)），垂直于速度分量動(dòng)勢無貢獻(xiàn)），垂直于速度分量B ，則，則感應(yīng)電動(dòng)勢：感應(yīng)電動(dòng)勢：IB|BBvsinBlvlvBE為為B、v之間的夾角之間的夾角整理課件11感應(yīng)電動(dòng)勢LvB公式公式BLv中的中的L指的是切割磁感線的有效指的是切割磁感線的有效長度。在上圖中長度。在上圖中E=BLv，L是圓弧切割磁感是圓弧切割磁感線的有效長度。線的有效長度。如圖，設(shè)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為如圖，設(shè)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，導(dǎo)體，導(dǎo)體棒棒ab的長度為的長度為L,以速度以速度v在導(dǎo)軌上向右勻速在導(dǎo)軌上向右勻速運(yùn)動(dòng)。求此時(shí)運(yùn)動(dòng)。求

8、此時(shí)a、b兩點(diǎn)間的電勢差。已知兩點(diǎn)間的電勢差。已知導(dǎo)軌的總電阻為導(dǎo)軌的總電阻為R,導(dǎo)體棒導(dǎo)體棒ab的電阻為的電阻為r。abvR在上題中，導(dǎo)體棒在上題中，導(dǎo)體棒ab的質(zhì)量為的質(zhì)量為m。若開始若開始導(dǎo)體棒導(dǎo)體棒ab在導(dǎo)軌上靜止，用一水平向右的在導(dǎo)軌上靜止，用一水平向右的恒力恒力F拉導(dǎo)體棒，使它向右運(yùn)動(dòng)，試分析拉導(dǎo)體棒，使它向右運(yùn)動(dòng)，試分析導(dǎo)體棒的受力情況、運(yùn)動(dòng)情況。求出導(dǎo)體導(dǎo)體棒的受力情況、運(yùn)動(dòng)情況。求出導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)的最大速度。棒運(yùn)動(dòng)的最大速度。abFVabF運(yùn)動(dòng)分析：運(yùn)動(dòng)分析：FF安安水平方向水平方向受力分析：受力分析：F合=F F安安vEIF合a a=0?NYVm22)LBrRFvm（當(dāng)當(dāng)F=F

9、安安時(shí)，時(shí)，a=0,此時(shí)導(dǎo)體棒最大速度為此時(shí)導(dǎo)體棒最大速度為:BGF安安N當(dāng)當(dāng)mgsin=F安安時(shí)，時(shí)，a=0,此時(shí)導(dǎo)體棒最大速度為此時(shí)導(dǎo)體棒最大速度為:22sinLBmgRvm整理課件16 如圖所示，長為如圖所示，長為 的金屬桿的金屬桿OA繞過繞過O點(diǎn)垂直點(diǎn)垂直于紙面的固定軸沿順時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速于紙面的固定軸沿順時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為度為。一勻強(qiáng)磁場垂直于紙面向里，磁感應(yīng)。一勻強(qiáng)磁場垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為強(qiáng)度為B，磁場范圍足夠大。求，磁場范圍足夠大。求OA桿產(chǎn)生感應(yīng)桿產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的大小。電動(dòng)勢的大小。解析：解析： 由于由于OA桿是勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，故桿是勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，故OA產(chǎn)生的感應(yīng)電

10、動(dòng)勢是恒定的，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢是恒定的，其平均值與瞬時(shí)值相同，求感其平均值與瞬時(shí)值相同，求感應(yīng)電動(dòng)勢的兩個(gè)公式均可以用。應(yīng)電動(dòng)勢的兩個(gè)公式均可以用。 Ol整理課件17ABCRO 例例4：如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)的勻強(qiáng)磁場中，有半徑為磁場中，有半徑為r的光滑半圓形導(dǎo)體框架。的光滑半圓形導(dǎo)體框架。OC為一端繞為一端繞O點(diǎn)在框架上滑動(dòng)的導(dǎo)體棒，點(diǎn)在框架上滑動(dòng)的導(dǎo)體棒，OA之之間連一個(gè)阻值為間連一個(gè)阻值為R的電阻（其余電阻都不計(jì)），的電阻（其余電阻都不計(jì)），若使若使OC以角速度以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。試求：勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。試求：（1）圖中哪部分相當(dāng)于電源？）圖中哪部分相當(dāng)于電源？（

11、2）感應(yīng)電動(dòng)勢）感應(yīng)電動(dòng)勢E為多少？為多少？（3）流過電阻）流過電阻R的電流的電流I為多少？為多少？如圖所示，邊長為如圖所示，邊長為a的正方形金屬線圈繞通的正方形金屬線圈繞通過過OO軸，以角速度軸，以角速度做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，勻強(qiáng)磁做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，求下列情況的平均感求下列情況的平均感應(yīng)電動(dòng)勢應(yīng)電動(dòng)勢1 1）線框從圖示位置轉(zhuǎn)過）線框從圖示位置轉(zhuǎn)過90900 02 2）線框從圖示位置轉(zhuǎn)過）線框從圖示位置轉(zhuǎn)過1801800 03 3）線框從圖示位置轉(zhuǎn)過）線框從圖示位置轉(zhuǎn)過30300 0oO整理課件19四四. .反電動(dòng)勢反電動(dòng)勢1.1.既然線圈在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中就會(huì)產(chǎn)生

12、感應(yīng)電動(dòng)勢。既然線圈在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。感應(yīng)電動(dòng)勢加強(qiáng)了電源了產(chǎn)生的電流感應(yīng)電動(dòng)勢加強(qiáng)了電源了產(chǎn)生的電流, ,還是削弱了它？是還是削弱了它？是有得于線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)有得于線圈的轉(zhuǎn)動(dòng), ,還是阻礙了線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)？還是阻礙了線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)？電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)是時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)是時(shí), ,線圈線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢總要削弱電源電動(dòng)勢總要削弱電源電動(dòng)勢的作用的作用, ,阻礙線圈的轉(zhuǎn)阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng). .反電動(dòng)勢反電動(dòng)勢2.2.電動(dòng)機(jī)由于機(jī)械故電動(dòng)機(jī)由于機(jī)械故障停轉(zhuǎn)障停轉(zhuǎn), ,要立即切斷要立即切斷電源。電源。整理課件202 2一個(gè)矩形線圈，在勻強(qiáng)磁場中繞一個(gè)固定軸做一個(gè)矩形線圈，在勻強(qiáng)磁場中

13、繞一個(gè)固定軸做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈處于如圖所示位置時(shí)，它的：勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈處于如圖所示位置時(shí)，它的： A.A.磁通量最大磁通量最大, ,磁通量變化率最大磁通量變化率最大, ,感應(yīng)電動(dòng)勢最大感應(yīng)電動(dòng)勢最大B.B.磁通量最小磁通量最小, ,磁通量變化率最大磁通量變化率最大, ,感應(yīng)電動(dòng)勢最大感應(yīng)電動(dòng)勢最大C.C.磁通量最大磁通量最大, ,磁通量變化率最小磁通量變化率最小, ,感應(yīng)電動(dòng)勢最大感應(yīng)電動(dòng)勢最大D.D.磁通量最小磁通量最小, ,磁通量變化率最小磁通量變化率最小, ,感應(yīng)電動(dòng)勢最大感應(yīng)電動(dòng)勢最大整理課件21 如圖所示，導(dǎo)線全部為裸導(dǎo)線，半徑為如圖所示，導(dǎo)線全部為裸導(dǎo)線，半徑為r的圓導(dǎo)線的圓導(dǎo)線

14、處在垂直于圓平面的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為處在垂直于圓平面的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向如圖。一根長度大于方向如圖。一根長度大于2r的直導(dǎo)線的直導(dǎo)線MN，以速率，以速率V在圓上自左端勻速滑到右端，電路中定值電阻為在圓上自左端勻速滑到右端，電路中定值電阻為R，其余電阻忽略不計(jì)。在滑動(dòng)過程中，通過電阻其余電阻忽略不計(jì)。在滑動(dòng)過程中，通過電阻R的電的電流的平均值為流的平均值為_;當(dāng)當(dāng)MN從圓環(huán)左端滑到右從圓環(huán)左端滑到右端的過程中，通過端的過程中，通過R的電荷量為的電荷量為_,當(dāng)當(dāng)MN通通過圓環(huán)中心過圓環(huán)中心O時(shí)，通過時(shí)，通過R的電流為的電流為_.(Brv/2R, Br(Brv/2R, Br2 2

15、/R,2Brv/R)/R,2Brv/R)整理課件22應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例例例1 1、如圖所示為穿過某線路的磁通量、如圖所示為穿過某線路的磁通量隨隨時(shí)間時(shí)間t t變化的關(guān)系圖，試根據(jù)圖說明：變化的關(guān)系圖，試根據(jù)圖說明：（1 1）穿過某線路的磁通量）穿過某線路的磁通量何時(shí)最大？何時(shí)最大？ 何時(shí)最?。亢螘r(shí)最?。浚? 2）/t/t何時(shí)最大？何時(shí)最??？何時(shí)最大？何時(shí)最??？（3 3）感應(yīng)電動(dòng)勢）感應(yīng)電動(dòng)勢E E何時(shí)最大？何時(shí)最??？何時(shí)最大？何時(shí)最?。縯Ot1t2t3t4注意區(qū)分幾個(gè)物理量：注意區(qū)分幾個(gè)物理量：、/t/tE E只與只與/t/t有關(guān)，有關(guān)， 而與而與、無關(guān)。無關(guān)。整理課件23思考與討論：如圖所示，

16、長度都是L、質(zhì)量都為m的兩金屬桿ab、cd放在水平放置的足夠長的金屬導(dǎo)軌MN、EF上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場強(qiáng)度豎直向上，若ab以速度v向右運(yùn)動(dòng)，試回答下列問題：（不計(jì)一切摩擦且導(dǎo)軌足夠長）（1）cd桿將向哪兒動(dòng)？（2）兩金屬桿各做什么性質(zhì)的運(yùn)動(dòng)？（3）從開始運(yùn)動(dòng)直到最后，在金屬框架上消耗掉的能量有多少abdcNFEMB如圖，質(zhì)量為如圖，質(zhì)量為m,電阻為電阻為R,邊邊長為長為l的正方形線圈從一勻的正方形線圈從一勻強(qiáng)場區(qū)域上方高強(qiáng)場區(qū)域上方高h(yuǎn)處自由下處自由下落。設(shè)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為落。設(shè)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向如圖，試分析：在，方向如圖，試分析：在線圈下邊剛進(jìn)入磁場到上邊線圈下邊剛進(jìn)入磁場

17、到上邊尚未進(jìn)入磁場的過程中，線尚未進(jìn)入磁場的過程中，線圈有可能做什么運(yùn)動(dòng)，并討圈有可能做什么運(yùn)動(dòng)，并討論其條件。論其條件。hlB下落下落h高度，線框速度為：高度，線框速度為：ghv2若此時(shí)線框恰勻速進(jìn)入磁若此時(shí)線框恰勻速進(jìn)入磁場，應(yīng)滿足：場，應(yīng)滿足：F安安=mg4422022LBgRmgvh而而F安安RvLBBLv22線框下落的高度應(yīng)為：線框下落的高度應(yīng)為：h0lBvF安mgmgRv2L2BBLIF 安安02ghv 0hh 若h0lBvF安mg線框作減速運(yùn)動(dòng)，線框作減速運(yùn)動(dòng)，且加速度不斷減小且加速度不斷減小mgRv2L2BBLIF 安安02ghv 0hh 若h0lBvF安mg線框作加速運(yùn)動(dòng)，線

18、框作加速運(yùn)動(dòng)，且加速度不斷減小且加速度不斷減小討論加速運(yùn)動(dòng)）若（勻速運(yùn)動(dòng)）若（減速運(yùn)動(dòng)）若（,442220442220442220223222221LBgRmgvhhLBgRmgvhhLBgRmgvhhvt(1)(2)(3)0整理課件29引起磁通量變化的原因引起磁通量變化的原因1）穩(wěn)恒磁場中的導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)）穩(wěn)恒磁場中的導(dǎo)體運(yùn)動(dòng),或者回路面積或者回路面積變化、取向變化等變化、取向變化等動(dòng)生電動(dòng)勢動(dòng)生電動(dòng)勢2）導(dǎo)體不動(dòng)，磁場變化）導(dǎo)體不動(dòng)，磁場變化感生電動(dòng)勢感生電動(dòng)勢電動(dòng)勢電動(dòng)勢+-kEIkE:非靜電的電場強(qiáng)度非靜電的電場強(qiáng)度整理課件30+vBOP一一動(dòng)生電動(dòng)勢動(dòng)生電動(dòng)勢動(dòng)生電動(dòng)勢的動(dòng)生電動(dòng)勢的非非靜電力場來源靜電力場來源洛倫茲力洛倫茲力-mF-+eF整理課件31感應(yīng)電動(dòng)勢感應(yīng)電動(dòng)勢磁通量磁通量m變變動(dòng)生電動(dòng)勢動(dòng)生電動(dòng)勢磁場不變，回路面積磁場不變，回路面積 S 變變感生電動(dòng)勢感生電動(dòng)勢回路不動(dòng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度變回路不動(dòng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度變Lf 在