第2節(jié)感應(yīng)電動勢與電磁感應(yīng)定律

1、第2節(jié) 感應(yīng)電動勢與電磁感應(yīng)定律4.4.知道公式知道公式 是如何推導(dǎo)出的，知道它只適用于是如何推導(dǎo)出的，知道它只適用于導(dǎo)體切割磁感線運動的情況。會用它解答有關(guān)的問題。導(dǎo)體切割磁感線運動的情況。會用它解答有關(guān)的問題。 3.3.理解感應(yīng)電動勢的大小與磁通量變化率的關(guān)系，掌握法理解感應(yīng)電動勢的大小與磁通量變化率的關(guān)系，掌握法拉第電磁感應(yīng)定律及應(yīng)用。拉第電磁感應(yīng)定律及應(yīng)用。 2.2.知道磁通量的變化率是表示磁通量變化快慢的物理量，知道磁通量的變化率是表示磁通量變化快慢的物理量，并能與磁通量的變化相區(qū)別。并能與磁通量的變化相區(qū)別。 1.1.理解感應(yīng)電動勢的概念，明確感應(yīng)電動勢的作用。理解感應(yīng)電動勢的概念

2、，明確感應(yīng)電動勢的作用。 sinBlvE 1.1.要使閉合電路中有電流必須具備什么條件？要使閉合電路中有電流必須具備什么條件？ 這個電路中必須有電源，因為電流是由電源的電動勢這個電路中必須有電源，因為電流是由電源的電動勢引起的引起的. . 2.2.如果電路不是閉合的，電路中沒有電流，電源的電動勢如果電路不是閉合的，電路中沒有電流，電源的電動勢是否還存在呢？是否還存在呢？ 電動勢是反映電源提供電能本領(lǐng)的物理量，電路不閉電動勢是反映電源提供電能本領(lǐng)的物理量，電路不閉合時電源電動勢依然存在合時電源電動勢依然存在。 電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，閉合電路中出現(xiàn)了感應(yīng)電流，那么電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，閉合電路中出現(xiàn)了感應(yīng)電流

3、，那么有電動勢存在嗎？有電動勢存在嗎？ 請同學(xué)們回顧一下上一節(jié)中的三個探究實驗，看能請同學(xué)們回顧一下上一節(jié)中的三個探究實驗，看能否發(fā)現(xiàn)共同的東西。否發(fā)現(xiàn)共同的東西。一、感應(yīng)電動勢一、感應(yīng)電動勢 如圖，導(dǎo)體如圖，導(dǎo)體ABAB在磁場中做在磁場中做切割磁感線運動，電路中產(chǎn)生切割磁感線運動，電路中產(chǎn)生了感應(yīng)電流，通電導(dǎo)體了感應(yīng)電流，通電導(dǎo)體ABAB在磁在磁場中要受到安培力的作用，而場中要受到安培力的作用，而安培力阻礙導(dǎo)體安培力阻礙導(dǎo)體ABAB繼續(xù)做切割繼續(xù)做切割磁感線運動，要維持磁感線運動，要維持ABAB的運動，的運動，必須有外力做功，將機械能轉(zhuǎn)必須有外力做功，將機械能轉(zhuǎn)化為電能?；癁殡娔堋７治稣撟C分

4、析論證實驗一實驗一 如圖，將磁鐵插入或拔如圖，將磁鐵插入或拔出螺線管時外力做功，使機出螺線管時外力做功，使機械能轉(zhuǎn)化為電能。械能轉(zhuǎn)化為電能。 螺線管螺線管A A所在電路中電所在電路中電源的電能，通過電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)源的電能，通過電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)槁菥€管變?yōu)槁菥€管B B中的電能。中的電能。實驗二實驗二實驗三實驗三 由以上分析可知：電磁感應(yīng)現(xiàn)象也都伴隨著能量的由以上分析可知：電磁感應(yīng)現(xiàn)象也都伴隨著能量的轉(zhuǎn)化，電路中必然存在電動勢，這種在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中轉(zhuǎn)化，電路中必然存在電動勢，這種在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫產(chǎn)生的電動勢叫感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢. .得出結(jié)論得出結(jié)論思考：思考： 在上述電磁感應(yīng)現(xiàn)象中哪一部分

5、相當(dāng)于電源呢？在上述電磁感應(yīng)現(xiàn)象中哪一部分相當(dāng)于電源呢？電源？電源？ 進一步研究表明，當(dāng)磁通量變化而電路斷開時，雖進一步研究表明，當(dāng)磁通量變化而電路斷開時，雖然沒有感應(yīng)電流，但電路中仍有感應(yīng)電動勢。因此，感然沒有感應(yīng)電流，但電路中仍有感應(yīng)電動勢。因此，感應(yīng)電動勢比感應(yīng)電流更能反映電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì)。應(yīng)電動勢比感應(yīng)電流更能反映電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì)。成功體驗成功體驗 如右圖，是某同學(xué)設(shè)計如右圖，是某同學(xué)設(shè)計的風(fēng)速測量裝置。請你解釋的風(fēng)速測量裝置。請你解釋這個裝置是怎樣工作的。這個裝置是怎樣工作的。 工作原理：工作原理：在風(fēng)的作用下，上面的葉片轉(zhuǎn)動，通過桿帶動下面的在風(fēng)的作用下，上面的葉片轉(zhuǎn)動，通過桿

6、帶動下面的永磁鐵轉(zhuǎn)動。永磁鐵的轉(zhuǎn)動導(dǎo)致下面螺線管中的磁通量發(fā)生變化，在永磁鐵轉(zhuǎn)動。永磁鐵的轉(zhuǎn)動導(dǎo)致下面螺線管中的磁通量發(fā)生變化，在螺線管中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，相當(dāng)于電源。從而，電流表有了示數(shù)。風(fēng)螺線管中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，相當(dāng)于電源。從而，電流表有了示數(shù)。風(fēng)速越大，葉片轉(zhuǎn)的越快，磁通量變化的也越快，使得感應(yīng)電流也發(fā)生速越大，葉片轉(zhuǎn)的越快，磁通量變化的也越快，使得感應(yīng)電流也發(fā)生變化。所以可以利用該裝置測量風(fēng)速。變化。所以可以利用該裝置測量風(fēng)速。信息窗信息窗繩系衛(wèi)星發(fā)電設(shè)想繩系衛(wèi)星發(fā)電設(shè)想那么，感應(yīng)電動勢的大小跟哪些因素有關(guān)呢？那么，感應(yīng)電動勢的大小跟哪些因素有關(guān)呢？二、電磁感應(yīng)定律二、電磁感應(yīng)定律探究感

7、應(yīng)電動勢大小與磁通量變化的關(guān)系探究感應(yīng)電動勢大小與磁通量變化的關(guān)系提出問題提出問題猜想與假設(shè)猜想與假設(shè) 感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢E E的大小與磁通量的變化量的大小與磁通量的變化量有關(guān)。也有關(guān)。也與完成磁通量變化所用的時間與完成磁通量變化所用的時間t t有關(guān)。也就是與磁通量變有關(guān)。也就是與磁通量變化的快慢有關(guān)（而磁通量變化的快慢可以用磁通量的變化化的快慢有關(guān)（而磁通量變化的快慢可以用磁通量的變化率率/ / t t表示）表示）實驗探究實驗探究實驗表明：實驗表明： 電路中感應(yīng)電動勢的大小與穿過這一電路的電路中感應(yīng)電動勢的大小與穿過這一電路的磁通量變化率成正比。這就是磁通量變化率成正比。這就是法拉第電磁感

8、應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律。式中式中k k為比例常數(shù)，在國際單位制中為比例常數(shù)，在國際單位制中EVWbts 上式簡化為上式簡化為即：即：EkttE思考一：公式中思考一：公式中e e表示的是平均感應(yīng)電動勢還是瞬時感表示的是平均感應(yīng)電動勢還是瞬時感應(yīng)電動勢？應(yīng)電動勢？nEt21n t21n BBSt21n SSBt說明：說明：（1 1）所求所求E E為為t t時間內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢時間內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢 （2 2）t 0t 0時，時，E E為瞬時感應(yīng)電動勢為瞬時感應(yīng)電動勢Ent 思考二：若閉合電路是思考二：若閉合電路是n n匝線圈，且穿過每匝線圈的磁通匝線圈，且穿過每匝線圈的磁通量相同，量相同，E

9、E？ 如果閉合電路是一個如果閉合電路是一個n n匝線圈，且穿過每匝線圈的磁通匝線圈，且穿過每匝線圈的磁通量變化率都相同。由于量變化率都相同。由于n n匝線圈可以看成是由匝線圈可以看成是由n n個單匝線圈個單匝線圈串聯(lián)而成，因此整個線圈中感應(yīng)電動勢是單匝線圈感應(yīng)電串聯(lián)而成，因此整個線圈中感應(yīng)電動勢是單匝線圈感應(yīng)電動勢的動勢的n n倍倍應(yīng)用公式應(yīng)用公式 求求E E的兩種常見情況：的兩種常見情況：Ent1.1.磁感應(yīng)強度磁感應(yīng)強度B B不變不變, ,垂直于磁場的回路面積垂直于磁場的回路面積S S發(fā)生變化發(fā)生變化, , SSS S2 2-S-S1 1, ,此時：此時：2.2.垂直于磁場的回路面積垂直于

10、磁場的回路面積S S不變不變, ,磁感應(yīng)強度磁感應(yīng)強度B B發(fā)生化發(fā)生化, , B BB B2 2- -B B1 1, ,此時：此時：B SEntS BEnt（感生電動勢）（感生電動勢）（動生電動勢）（動生電動勢）物理意義物理意義與電磁感應(yīng)關(guān)系與電磁感應(yīng)關(guān)系磁通量磁通量磁通量變化磁通量變化磁通量變化率磁通量變化率/t/t理解理解、/t/t的意義的意義穿過回路的磁感穿過回路的磁感線的條數(shù)線的條數(shù)多少多少無直接關(guān)系無直接關(guān)系穿過回路的磁通穿過回路的磁通量變化量變化了多少了多少產(chǎn)生產(chǎn)生感應(yīng)電感應(yīng)電動勢的條件動勢的條件穿過回路的穿過回路的磁通磁通量變化的快慢量變化的快慢決定感應(yīng)電決定感應(yīng)電動勢的大小動

11、勢的大小導(dǎo)體切割磁感線時的導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢 Gabv 如圖所示閉合線框一部分導(dǎo)體如圖所示閉合線框一部分導(dǎo)體abab長長l, ,處于勻強磁場處于勻強磁場中，磁感應(yīng)強度是中，磁感應(yīng)強度是B B，abab以速度以速度v v勻速切割磁感線。求產(chǎn)勻速切割磁感線。求產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢？生的感應(yīng)電動勢？回路在時間回路在時間 內(nèi)增大的面積為：內(nèi)增大的面積為：產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：穿過回路的磁通量的變化量為：穿過回路的磁通量的變化量為：（v v是相對于磁場的速度）是相對于磁場的速度）分析：分析：ab GabvtSlv t B SBlv t Blv tEBlvtt 若導(dǎo)體運動

12、方向跟磁感應(yīng)強度方向有一任意夾角若導(dǎo)體運動方向跟磁感應(yīng)強度方向有一任意夾角 ( (導(dǎo)體斜切磁感線導(dǎo)體斜切磁感線) )vB BV1V2為為v與與B夾角夾角sin1BlvBlvE注意：注意：2.2.導(dǎo)線的長度導(dǎo)線的長度l應(yīng)為應(yīng)為有效長度有效長度1.1.導(dǎo)線運動方向和磁感線導(dǎo)線運動方向和磁感線平行平行時時, , E=0E=03.3.速度速度v v為平均值為平均值( (瞬時值瞬時值), ), E E就為平均值就為平均值( (瞬時值瞬時值) )l勻強磁場勻強磁場v v、B B、l兩兩兩垂直兩垂直夾角為與Bv總結(jié)：導(dǎo)體切割磁感線時的總結(jié)：導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢BlvE sinBlvE vl

13、Bl、 與與 的區(qū)別和聯(lián)系的區(qū)別和聯(lián)系解答：解答：(1)(1)區(qū)別區(qū)別 求出的是求出的是tt時間內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢，時間內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢，E E與某段時間或某個過程相對應(yīng)；與某段時間或某個過程相對應(yīng)； 求出的求出的是瞬時感應(yīng)電動勢，是瞬時感應(yīng)電動勢，E E與某個時刻或某個位置相對應(yīng)與某個時刻或某個位置相對應(yīng) 求的電動勢是整個回路的感應(yīng)電動勢，而求的電動勢是整個回路的感應(yīng)電動勢，而不是回路中某部分的電動勢不是回路中某部分的電動勢E=ntE=ntE=ntEBlvsinE=Blvsin(2)(2)聯(lián)系聯(lián)系 當(dāng)當(dāng)t0t0時，時， 為瞬時感應(yīng)電動勢為瞬時感應(yīng)電動勢當(dāng)當(dāng)v v代表的是平均速度時，代表的是

14、平均速度時， 求出的是某段時間求出的是某段時間內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢總結(jié)總結(jié)：一般說來，用：一般說來，用 求平均感應(yīng)電動勢方便些；求平均感應(yīng)電動勢方便些；而用而用 求瞬時感應(yīng)電動勢方便些求瞬時感應(yīng)電動勢方便些E=ntE=BlvsinE=ntE=Blvsin1.1.穿過一個電阻為穿過一個電阻為11的單匝閉合線圈的磁通量始終是每的單匝閉合線圈的磁通量始終是每秒均勻減少秒均勻減少2Wb2Wb，則（），則（）A.A.線圈中的感應(yīng)電動勢一定是每秒減少線圈中的感應(yīng)電動勢一定是每秒減少2v2vB.B.線圈中的感應(yīng)電動勢一定是線圈中的感應(yīng)電動勢一定是2v2vC.C.線圈中的感應(yīng)電流一定是每秒減少

15、線圈中的感應(yīng)電流一定是每秒減少2A2AD.D.線圈中的感應(yīng)電流一定是線圈中的感應(yīng)電流一定是2A2ABDBDE2VtEI2AR不變！不變！不變！不變！解析：解析：2.2.關(guān)于電磁感應(yīng)，下述說法中正確的是關(guān)于電磁感應(yīng)，下述說法中正確的是( )( )A.A.穿過線圈的磁通量越大穿過線圈的磁通量越大, ,感應(yīng)電動勢越大感應(yīng)電動勢越大B.B.穿過線圈的磁通量為零穿過線圈的磁通量為零, ,感應(yīng)電動勢一定為零感應(yīng)電動勢一定為零C.C.穿過線圈的磁通量的變化越大穿過線圈的磁通量的變化越大, ,感應(yīng)電動勢越大感應(yīng)電動勢越大D.D.穿過線圈的磁通量變化越快穿過線圈的磁通量變化越快, ,感應(yīng)電動勢越大感應(yīng)電動勢越大

16、D D注意注意: :感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢E E與與、 /t t的關(guān)系的關(guān)系3.3.如圖所示如圖所示. .平行金屬導(dǎo)軌的間距為平行金屬導(dǎo)軌的間距為d d，一端跨接一阻值為，一端跨接一阻值為R R的電阻，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為的電阻，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B B. .方向垂直于導(dǎo)軌平方向垂直于導(dǎo)軌平面指向里面指向里. .一根長金屬棒置于導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌成一根長金屬棒置于導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌成6060角，角，當(dāng)金屬棒以垂直于棒的速度當(dāng)金屬棒以垂直于棒的速度v v在導(dǎo)軌上滑行時，電阻在導(dǎo)軌上滑行時，電阻R R中的中的電流強度為電流強度為( (不計導(dǎo)軌和棒的電阻不計導(dǎo)軌和棒的電阻) ( ) ( )C CBdvA

17、. Rsin60BdvB.RBdvsin60C. RBdvcos60D.Rv v4.4.如圖所示，一導(dǎo)線彎成半徑為如圖所示，一導(dǎo)線彎成半徑為 的半圓形閉合回路虛的半圓形閉合回路虛線線MNMN右側(cè)有磁感應(yīng)強度為右側(cè)有磁感應(yīng)強度為B B的勻強磁場方向垂直于回路的勻強磁場方向垂直于回路所在的平面回路以速度所在的平面回路以速度v v向右勻速進入磁場，直徑向右勻速進入磁場，直徑CDCD始始終與終與MNMN垂直從垂直從D D點到達邊界開始到點到達邊界開始到C C點進入磁場為止，點進入磁場為止，下列結(jié)論正確的是下列結(jié)論正確的是( )( )mABCDCEBav1DEBav4感應(yīng)電流方向不變段直導(dǎo)線始終不受安培

18、力感應(yīng)電動勢最大值感應(yīng)電動勢平均值 ACDACDm2BCDaEBav1Ba12EBav2 ACDat4v不在閉合電路進入磁場的過程中，通過閉合電路的磁通量逐漸增大，根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的方向為逆時針方向不變，根據(jù)左手定則可以判斷，段受安培力方向向下，當(dāng)半圓閉合回路進入磁場一半時，即這時等效長度最大為 ，這時正確正確感應(yīng)電動勢最大正確，感應(yīng)電動勢平均值 ， 正確解析：5.5.長為長為L L的金屬棒的金屬棒abab，繞，繞b b端在垂直于勻強磁場的平面端在垂直于勻強磁場的平面內(nèi)以角速度內(nèi)以角速度勻速轉(zhuǎn)動，磁感應(yīng)強度為勻速轉(zhuǎn)動，磁感應(yīng)強度為B B，如圖所示，如圖所示，求求abab兩端的電勢差兩端的電勢差解析解析: : abab兩端電勢差等于金屬棒切割磁感線產(chǎn)生的電動兩端電勢差等于金屬棒切割磁感線產(chǎn)生的電動勢（因為沒有外電路），所以只要求出電動勢即可勢（因為沒有外電路），所以只要求出電動勢即可 棒上各處速率不等，不能直接用