法拉第電磁感應定律課件

問題1：電路中存在持續(xù)電流的條件是什么？問題2：產(chǎn)生感應電流的條件是什么？（1）閉合電路（2）有電源

（1）閉合電路（2）磁通量變化第1頁/共31頁問題1：電路中存在持續(xù)電流的條件是什么？（1）閉合電路（2）1

試從本質(zhì)上比較甲、乙兩電路的異同乙甲

相同點：兩電路都是閉合的，有電流不同點：甲中有電池（電源）乙中有螺線管（相當于電源）乙圖中產(chǎn)生感應電動勢的哪部分導體就是電源。第2頁/共31頁試從本質(zhì)上比較甲、乙兩電路的異同乙甲相同點：2一、感應電動勢E1.定義:在電磁感應現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢。

既然閉合電路中有感應電流，這個電路中就一定有感應電動勢。第3頁/共31頁一、感應電動勢E1.定義:在電磁感應現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢。3⑶產(chǎn)生感應電流只不過是一個現(xiàn)象，它表示電路中在輸送著電能；而產(chǎn)生感應電動勢才是電磁感應現(xiàn)象的本質(zhì)，它表示電路已經(jīng)具備了隨時輸出電能的能力。幾點說明：

⑴不論電路是否閉合，只要穿過電路的磁通量發(fā)生變化，電路中就產(chǎn)生感應電動勢，產(chǎn)生感應電動勢是電磁感應現(xiàn)象的本質(zhì)。⑵磁通量是否變化是電磁感應的根本原因。若磁通量變化了，電路中就會產(chǎn)生感應電動勢，再若電路又是閉合的，電路中將會有感應電流。第4頁/共31頁⑶產(chǎn)生感應電流只不過是一個現(xiàn)象，它表示電路中在輸送著電4Φ變化產(chǎn)生E產(chǎn)生I

總電阻一定時，E越大，I越大，指針偏轉(zhuǎn)角越大。

Φ變化的快慢不同

Φ都發(fā)生了變化問題1：在實驗中，電流表指針偏轉(zhuǎn)原因是什么？問題2：電流表指針偏轉(zhuǎn)程度跟感應電動勢的大小有什么關(guān)系？觀察實驗，分析并思考回答下面的問題：問題3：該實驗中，將條形磁鐵從同一高度插入線圈中，快插入和慢插入有什么相同和不同？從條件上看從結(jié)果上看相同不同都產(chǎn)生了I產(chǎn)生的I大小不等第5頁/共31頁Φ變化產(chǎn)生E產(chǎn)生I總電阻一定時，E越大，I越大，52．磁通量變化越快，感應電動勢越大。

1.內(nèi)容: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。二、法拉第電磁感應定律(K是一個常數(shù))(n為線圈的匝數(shù))∵k=1,對n匝線圈就有第6頁/共31頁2．磁通量變化越快，感應電動勢越大。1.內(nèi)容:電路6(n為線圈的匝數(shù))2.數(shù)學表達式:是一段時間內(nèi)磁通量的平均變化率算出的是平均感應電動勢

當磁通量均勻變化時,某一時刻的瞬時感應電動勢等于全段時間內(nèi)導體的平均感應電動勢。第7頁/共31頁(n為線圈的匝數(shù))2.數(shù)學表達式:是一段時間內(nèi)磁通量的平均變7鞏固練習：√1．穿過一個單匝線圈的磁通量始終為每秒鐘均勻地增加2Wb，則：

A．線圈中的感應電動勢每秒鐘增加2VB．線圈中的感應電動勢每秒鐘減少2VC．線圈中的感應電動勢始終是2VD．線圈中不產(chǎn)生感應電動勢第8頁/共31頁鞏固練習：√1．穿過一個單匝線圈的磁通量始終為每秒鐘均8三、用公式E＝nΔΦ／Δt求E的三種情況：

1.磁感應強度B不變，垂直于磁場的回路面積S發(fā)生變化，ΔS＝S2-S1，此時，E＝nBΔS／Δt。

2.垂直于磁場的回路面積S不變，磁感應強度B發(fā)生變化，ΔB＝B2-B1，此時，E＝nSΔB／Δt。

3.磁感應強度B和垂直于磁場的回路面積S都發(fā)生變化，此時E＝n(B2S2-B1S1)／Δt。第9頁/共31頁三、用公式E＝nΔΦ／Δt求E的三種情況：1.磁感9四、運動導體產(chǎn)生的感應電動勢

如圖閉合線圈一部分導體ab處于勻強磁場中，磁感應強度是B，ab以速度v勻速切割磁感線，求產(chǎn)生的感應電動勢。vθBV2V1=Vsinθ=Vcosθ若導體斜切磁感線（θ為v與B夾角）第10頁/共31頁四、運動導體產(chǎn)生的感應電動勢如圖閉合線圈一部分導體a10v

公式BLv中的L指的是切割磁感線的有效長度。

如果導線不和磁場垂直，L是導線在垂直磁場方向上的投影長度。

如果導線是彎曲的，應取與B.V垂直的等效直線的長度第11頁/共31頁v公式BLv中的L指的是切割磁感線11思考題

求下面圖示情況下，a、b、c三段導體兩端的感應電動勢各為多大？

第12頁/共31頁思考題求下面圖示情況下，a、b、c三段導體兩端的感應12第13頁/共31頁第13頁/共31頁13第14頁/共31頁第14頁/共31頁142．如右圖所示的勻強磁場中，B=0.4T，導體ab長L=40cm，電阻Rab=0.5Ω，框架電阻不計，當導體ab以v=5m/s的速度勻速向左運動時，電路中產(chǎn)生的感應電流為

。1.6A鞏固練習第15頁/共31頁2．如右圖所示的勻強磁場中，B=0.4T，導體ab長L=4015例1、如圖所示為穿過某線框的磁通量Φ隨時間t變化的關(guān)系圖，根據(jù)圖回答：（1）穿過某線路的磁通量Φ何時最大？何時最小？（2）Δφ/Δt何時最大？何時最小？（3）感應電動勢E何時最大？何時最小？ΦtOt1t2t3t4注意：①Δφ/Δt就是Φ－t圖象的斜率②E只與Δφ/Δt有關(guān)，而與Φ、Δφ無關(guān)。第16頁/共31頁例1、如圖所示為穿過某線框的磁通量Φ隨ΦtOt1t2t3t4162．一個矩形線圈，在勻強磁場中繞一個固定軸做勻速轉(zhuǎn)動，穿過某線路的磁通量Φ隨時間t變化的關(guān)系如圖1，當線圈處于如圖2所示位置時，它的：A.磁通量最大,磁通量變化率最大,感應電動勢最大B.磁通量最小,磁通量變化率最大,感應電動勢最大C.磁通量最大,磁通量變化率最小,感應電動勢最大D.磁通量最小,磁通量變化率最小,感應電動勢最大√鞏固練習ΦtOt1t2t3t4圖1圖2第17頁/共31頁2．一個矩形線圈，在勻強磁場中繞一個固定軸做勻速轉(zhuǎn)動，穿過某17

例2.如圖

(a)圖所示，一個500匝的線圈的兩端跟R＝99Ω的電阻相連接，置于豎直向下的勻強磁場中，線圈的橫截面積為20cm2，電阻為1Ω，磁場的磁感應強度隨時間變化的圖象如(b)圖，求磁場變化過程中通過電阻R的電流為多大？第18頁/共31頁例2.如圖(a)圖所示，一個500匝的線圈的18第19頁/共31頁第19頁/共31頁19

例3.如圖所示，一水平放置的平行導體框架寬度

L＝0.50m，接有電阻

R＝0.20Ω，磁感應強度B＝0.40T的勻強磁場垂直導軌平面方向向下，有一導體棒ab跨放在框架上，并能無摩擦地沿框架滑動，框架及導體ab電阻不計，當ab以v＝4.0m/s的速度向右勻速滑動時．試求：(1)導體ab上的感應電動勢的大?。?2)要維持ab向右勻速運行，作用在ab上的水平力為多大？(3)電阻R上產(chǎn)生的焦耳

熱功率為多大？第20頁/共31頁例3.如圖所示，一水平放置的平行導體框架寬度20第21頁/共31頁第21頁/共31頁21

例4.如圖所示，閉合開關(guān)S，將條形磁鐵插入閉合線圈，第一次用0.2s，第二次用0.4s，并且兩次的起始和終了位置相同，則(

)A．第一次磁通量變化較大B．第一次G的最大偏角較大C．第一次經(jīng)過G的總電荷量較多D．若斷開S，G均不偏轉(zhuǎn)，故均無感應電動勢第22頁/共31頁例4.如圖所示，閉合開關(guān)S，將條形磁鐵插入閉22第23頁/共31頁第23頁/共31頁23六、反電動勢1.既然線圈在磁場中轉(zhuǎn)動,線圈中就會產(chǎn)生感應電動勢.感應電動勢加強了電源了產(chǎn)生的電流,還是削弱了它?是有得于線圈的轉(zhuǎn)動,還是阻礙了線圈的轉(zhuǎn)動?電動機轉(zhuǎn)動是時,線圈中產(chǎn)生的感應電動勢總要削弱電源電動勢的作用,阻礙線圈的轉(zhuǎn)動.--反電動勢2.電動機由于機械故障停轉(zhuǎn),要立即切斷電源.第24頁/共31頁六、反電動勢1.既然線圈在磁場中轉(zhuǎn)動,線圈中就會產(chǎn)生24

例5：半徑為r、電阻為R的金屬環(huán)通過某直徑的軸OO’以角速度ω做勻速轉(zhuǎn)動，如圖所示。勻強磁場的磁感應強度為B，從金屬環(huán)的平面的磁場方向重合時開始計時，則在轉(zhuǎn)過30o的過程中。求：(1)環(huán)中產(chǎn)生的感應電動勢的平均值是多大？(2)金屬環(huán)某一橫截面內(nèi)通過的電荷量是多少？第25頁/共31頁例5：半徑為r、電阻為R的金屬環(huán)通過某直徑的軸25解：求感應電動勢的平均值用E＝nΔΦ/Δt。(1)金屬環(huán)在轉(zhuǎn)過30o的過程中，磁通量的變化量(2)金屬環(huán)某一橫截面內(nèi)通過的電荷量由于E＝ΔΦ/Δt，I＝E／R，I＝Q／Δt，所以第26頁/共31頁解：求感應電動勢的平均值用E＝nΔΦ/Δt。(1)金屬環(huán)在26

例6：如圖所示，裸金屬線組成滑框，ab可滑動，其電阻為r，長為L，串接電阻R，勻強磁場為B，當ab以V向右勻速運動過程中，求：（1）ab間感應電動勢。（2）ab間的電壓。（3）保證ab勻速運動，所加外力F。（4）在2秒的時間內(nèi)，外力功；ab生熱Q；電阻R上生熱。第27頁/共31頁例6：如圖所示，裸金屬線組成滑框，ab可滑動，其27

例7：如圖所示，導線全部為裸導線，半徑為r的圓導線處在垂直于圓平面的勻強磁場中，磁感應強度為B，方向如圖。一根長度大于2r的直導線MN，以速率V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。在滑動過程中，通過電阻R的電流的平均值為__________;當MN從圓環(huán)左端滑到右端的過程中，通過R的電荷量為_________,當MN通過圓環(huán)中心O時，通過R的電流為_________.2Brv/R)πBrv/2RπBr2/R第28頁/共31頁例7：如圖所示，導線全部為裸導線，半徑為r的圓28

例8：如圖所示，長為L的金屬桿OA繞過O點垂直于紙面的固定軸沿順時針方向勻速轉(zhuǎn)動，角速度為ω。一勻強磁場垂直于紙面向里，磁感應強度為B，磁場范圍足夠大。求OA桿產(chǎn)生感應電動勢的大小。解析：

由于OA桿是勻速轉(zhuǎn)動，故OA產(chǎn)生的感應電動勢是恒定的，其平均值與瞬時值相同，求感應電動勢的兩個公式均可以用。解法一：用E＝BLV求E，V應為平均切割速率，棒上各小段的速率是不相同的，因O點速率V0＝0，由V＝rω知棒上各點線速度跟旋轉(zhuǎn)半徑成正比，第29頁/共31頁例8：如圖所示，長為L的金屬桿OA繞過O點垂29所以棒切割磁感線的平均速率為V＝（V0＋VA）／2＝ωL／2則E＝BLV＝BωL2／2解法二：用E＝nΔΦ/Δt求E。設(shè)經(jīng)過Δt時間，OA棒掃過的扇形面積為ΔS，如圖所示，ΔS＝LωΔtL／2＝L2ωΔt／2，變化的磁通量為E＝ΔΦ/Δt＝BΔS／Δt＝BL2ω／2.直導線繞其一端轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的感應電動勢：E＝BL2ω／2第30頁/共31頁所以棒切割磁感線的平均速率為解法二：用E＝nΔΦ/Δt求E。30感謝您的欣賞第31頁/共31頁感謝您的欣賞第31頁/共31頁31問題1：電路中存在持續(xù)電流的條件是什么？問題2：產(chǎn)生感應電流的條件是什么？（1）閉合電路（2）有電源

（1）閉合電路（2）磁通量變化第1頁/共31頁問題1：電路中存在持續(xù)電流的條件是什么？（1）閉合電路（2）32

試從本質(zhì)上比較甲、乙兩電路的異同乙甲

相同點：兩電路都是閉合的，有電流不同點：甲中有電池（電源）乙中有螺線管（相當于電源）乙圖中產(chǎn)生感應電動勢的哪部分導體就是電源。第2頁/共31頁試從本質(zhì)上比較甲、乙兩電路的異同乙甲相同點：33一、感應電動勢E1.定義:在電磁感應現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢。

既然閉合電路中有感應電流，這個電路中就一定有感應電動勢。第3頁/共31頁一、感應電動勢E1.定義:在電磁感應現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢。34⑶產(chǎn)生感應電流只不過是一個現(xiàn)象，它表示電路中在輸送著電能；而產(chǎn)生感應電動勢才是電磁感應現(xiàn)象的本質(zhì)，它表示電路已經(jīng)具備了隨時輸出電能的能力。幾點說明：

⑴不論電路是否閉合，只要穿過電路的磁通量發(fā)生變化，電路中就產(chǎn)生感應電動勢，產(chǎn)生感應電動勢是電磁感應現(xiàn)象的本質(zhì)。⑵磁通量是否變化是電磁感應的根本原因。若磁通量變化了，電路中就會產(chǎn)生感應電動勢，再若電路又是閉合的，電路中將會有感應電流。第4頁/共31頁⑶產(chǎn)生感應電流只不過是一個現(xiàn)象，它表示電路中在輸送著電35Φ變化產(chǎn)生E產(chǎn)生I

總電阻一定時，E越大，I越大，指針偏轉(zhuǎn)角越大。

Φ變化的快慢不同

Φ都發(fā)生了變化問題1：在實驗中，電流表指針偏轉(zhuǎn)原因是什么？問題2：電流表指針偏轉(zhuǎn)程度跟感應電動勢的大小有什么關(guān)系？觀察實驗，分析并思考回答下面的問題：問題3：該實驗中，將條形磁鐵從同一高度插入線圈中，快插入和慢插入有什么相同和不同？從條件上看從結(jié)果上看相同不同都產(chǎn)生了I產(chǎn)生的I大小不等第5頁/共31頁Φ變化產(chǎn)生E產(chǎn)生I總電阻一定時，E越大，I越大，362．磁通量變化越快，感應電動勢越大。

1.內(nèi)容: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。二、法拉第電磁感應定律(K是一個常數(shù))(n為線圈的匝數(shù))∵k=1,對n匝線圈就有第6頁/共31頁2．磁通量變化越快，感應電動勢越大。1.內(nèi)容:電路37(n為線圈的匝數(shù))2.數(shù)學表達式:是一段時間內(nèi)磁通量的平均變化率算出的是平均感應電動勢

當磁通量均勻變化時,某一時刻的瞬時感應電動勢等于全段時間內(nèi)導體的平均感應電動勢。第7頁/共31頁(n為線圈的匝數(shù))2.數(shù)學表達式:是一段時間內(nèi)磁通量的平均變38鞏固練習：√1．穿過一個單匝線圈的磁通量始終為每秒鐘均勻地增加2Wb，則：

A．線圈中的感應電動勢每秒鐘增加2VB．線圈中的感應電動勢每秒鐘減少2VC．線圈中的感應電動勢始終是2VD．線圈中不產(chǎn)生感應電動勢第8頁/共31頁鞏固練習：√1．穿過一個單匝線圈的磁通量始終為每秒鐘均39三、用公式E＝nΔΦ／Δt求E的三種情況：

1.磁感應強度B不變，垂直于磁場的回路面積S發(fā)生變化，ΔS＝S2-S1，此時，E＝nBΔS／Δt。

2.垂直于磁場的回路面積S不變，磁感應強度B發(fā)生變化，ΔB＝B2-B1，此時，E＝nSΔB／Δt。

3.磁感應強度B和垂直于磁場的回路面積S都發(fā)生變化，此時E＝n(B2S2-B1S1)／Δt。第9頁/共31頁三、用公式E＝nΔΦ／Δt求E的三種情況：1.磁感40四、運動導體產(chǎn)生的感應電動勢

如圖閉合線圈一部分導體ab處于勻強磁場中，磁感應強度是B，ab以速度v勻速切割磁感線，求產(chǎn)生的感應電動勢。vθBV2V1=Vsinθ=Vcosθ若導體斜切磁感線（θ為v與B夾角）第10頁/共31頁四、運動導體產(chǎn)生的感應電動勢如圖閉合線圈一部分導體a41v

公式BLv中的L指的是切割磁感線的有效長度。

如果導線不和磁場垂直，L是導線在垂直磁場方向上的投影長度。

如果導線是彎曲的，應取與B.V垂直的等效直線的長度第11頁/共31頁v公式BLv中的L指的是切割磁感線42思考題

求下面圖示情況下，a、b、c三段導體兩端的感應電動勢各為多大？

第12頁/共31頁思考題求下面圖示情況下，a、b、c三段導體兩端的感應43第13頁/共31頁第13頁/共31頁44第14頁/共31頁第14頁/共31頁452．如右圖所示的勻強磁場中，B=0.4T，導體ab長L=40cm，電阻Rab=0.5Ω，框架電阻不計，當導體ab以v=5m/s的速度勻速向左運動時，電路中產(chǎn)生的感應電流為

。1.6A鞏固練習第15頁/共31頁2．如右圖所示的勻強磁場中，B=0.4T，導體ab長L=4046例1、如圖所示為穿過某線框的磁通量Φ隨時間t變化的關(guān)系圖，根據(jù)圖回答：（1）穿過某線路的磁通量Φ何時最大？何時最?。浚?）Δφ/Δt何時最大？何時最??？（3）感應電動勢E何時最大？何時最??？ΦtOt1t2t3t4注意：①Δφ/Δt就是Φ－t圖象的斜率②E只與Δφ/Δt有關(guān)，而與Φ、Δφ無關(guān)。第16頁/共31頁例1、如圖所示為穿過某線框的磁通量Φ隨ΦtOt1t2t3t4472．一個矩形線圈，在勻強磁場中繞一個固定軸做勻速轉(zhuǎn)動，穿過某線路的磁通量Φ隨時間t變化的關(guān)系如圖1，當線圈處于如圖2所示位置時，它的：A.磁通量最大,磁通量變化率最大,感應電動勢最大B.磁通量最小,磁通量變化率最大,感應電動勢最大C.磁通量最大,磁通量變化率最小,感應電動勢最大D.磁通量最小,磁通量變化率最小,感應電動勢最大√鞏固練習ΦtOt1t2t3t4圖1圖2第17頁/共31頁2．一個矩形線圈，在勻強磁場中繞一個固定軸做勻速轉(zhuǎn)動，穿過某48

例2.如圖

(a)圖所示，一個500匝的線圈的兩端跟R＝99Ω的電阻相連接，置于豎直向下的勻強磁場中，線圈的橫截面積為20cm2，電阻為1Ω，磁場的磁感應強度隨時間變化的圖象如(b)圖，求磁場變化過程中通過電阻R的電流為多大？第18頁/共31頁例2.如圖(a)圖所示，一個500匝的線圈的49第19頁/共31頁第19頁/共31頁50

例3.如圖所示，一水平放置的平行導體框架寬度

L＝0.50m，接有電阻

R＝0.20Ω，磁感應強度B＝0.40T的勻強磁場垂直導軌平面方向向下，有一導體棒ab跨放在框架上，并能無摩擦地沿框架滑動，框架及導體ab電阻不計，當ab以v＝4.0m/s的速度向右勻速滑動時．試求：(1)導體ab上的感應電動勢的大小．(2)要維持ab向右勻速運行，作用在ab上的水平力為多大？(3)電阻R上產(chǎn)生的焦耳

熱功率為多大？第20頁/共31頁例3.如圖所示，一水平放置的平行導體框架寬度51第21頁/共31頁第21頁/共31頁52

例4.如圖所示，閉合開關(guān)S，將條形磁鐵插入閉合線圈，第一次用0.2s，第二次用0.4s，并且兩次的起始和終了位置相同，則(

)A．第一次磁通量變化較大B．第一次G的最大偏角較大C．第一次經(jīng)過G的總電荷量較多D．若斷開S，G均不偏轉(zhuǎn)，故均無感應電動勢第22頁/共31頁例4.如圖所示，閉合開關(guān)S，將條形磁鐵插入閉53第23頁/共31頁第23頁/共31頁54六、反電動勢1.既然線圈在磁場中轉(zhuǎn)動,線圈中就會產(chǎn)生感應電動勢.感應電動勢加強了電源了產(chǎn)生的電流,還是削弱了它?是有得于線圈的轉(zhuǎn)動,還是阻礙了線圈的轉(zhuǎn)動?電動機轉(zhuǎn)動是時,線圈中產(chǎn)生的感應電動勢總要削弱電源電動勢的作用,阻礙線圈的轉(zhuǎn)動.--反電動勢2.電動機由于機械故障停轉(zhuǎn),要立即切斷電源.第24頁/共31頁六、反電動勢1.既然線圈在磁場中轉(zhuǎn)動,線圈中就會產(chǎn)生55

例5：半徑為r、電阻為R的金屬環(huán)通過某直徑的軸OO’以角速度ω做勻速轉(zhuǎn)動，如圖所示。勻強磁場的磁感應強度為B，從金屬環(huán)的平面的磁場方向重合時開始計時，則在轉(zhuǎn)過30o的過程中。求：(1)環(huán)中產(chǎn)生的感應電動勢的平均值是多大？(2)金屬環(huán)某一橫截面內(nèi)通過的電荷量是多少？第25頁/共31頁例5：半徑為r、電阻為R的金屬環(huán)通過某直徑的軸56解：求感應電動勢的平均值用E＝nΔΦ/Δt。(1)金屬環(huán)在轉(zhuǎn)過30o的過程中，磁通量的變化量(2)金屬環(huán)某一橫截面內(nèi)通過的電荷量由于E＝ΔΦ/Δt，I＝E／R，I＝Q／Δt，所以第26頁/共31頁解：求感應電動勢的平均值用E＝nΔΦ/Δt。(1)金屬環(huán)在57

例6：如圖所示，裸金屬線組成滑框，ab可滑動，其電阻為r，長為L，串接電阻R，勻強磁場為B，當ab以V向右勻速運