高二物理法拉第電磁感應定律

1、法拉第電磁感應定律,1、在電磁感應現象中，產生的電動勢 叫感應電動勢。 產生感應電動勢的那部分導體 -電源。,一、感應電動勢,表示磁通量的變化的快慢,1、內容：電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量變化率/ t成正比,二、法拉第電磁感應定律：,2、數學表達式,（單位 為 伏、韋伯、秒 則 k=1）,二、法拉第電磁感應定律：,若線圈有n匝，則相當于有n個電源串聯，總電動勢為：,注意：（1）公式中的計算方法， （2）電動勢 E 為 平均值 （3）感應電流的方向另行判斷。,討論：磁通量大，磁通量變化一定大嗎？,磁通量變化大，磁通量的變化率一定大嗎？,（與速度、速度的變化量和加速度的關系類比）

2、,磁通量的變化率和磁通量、磁通量的變化量不同。 磁通量為零，磁通量的變化率不一定為零;磁通量的變化量大，磁通量的變化率也不一定大。,能力思考方法,【例1】如圖12-3-5所示，邊長為a的正方形閉合線框ABCD在勻強磁場中繞AB邊勻速轉動,磁感應強度為B,初始時刻線框所在面與磁感線垂直,經過時間t轉過1200角,求:(1)線框內感應電動勢在t時間內的 平均值;(2)轉過 1200角時,感應電 動勢的瞬時值.,圖12-3-5,能力思考方法,【解析】(1)設初始時刻線框朝紙外的一面為正面時,此時刻磁通量磁能量1=Ba2,磁感線從正面穿入,t時刻后, 磁通量2=(1/2)Ba2, 且此時刻磁通量的變化

3、量應當是(1+2),而不是(1-2),(學生可比較一下轉過1200與轉過600時的區(qū)別). E= / t求出平均電動勢：E=3Ba/2t； (2)計算感應電動勢的瞬時值要用公式E=BLvsina，且a=1200、v2=2a/(3t); E= a2/(3t)；,能力思考方法,【例2】如圖12-3-6所示，導線全部為裸導線，半徑為r的圓內有垂直于圓平面的勻強磁場，磁感應強度為B，一根長度大于2r的導線MN以速度v在圓環(huán)上無摩擦地自左勻速滑動到右端.電路的固定電阻為R，其余電阻不計，試求 MN從圓環(huán)的左端滑動 到右端的過程中電阻 R上的電流的平均值 及通過的電量.,圖12-3-6,能力思考方法,【解

4、析】本題粗看是MN在切割磁感線，屬于“切割”類的問題，要用E=BLv,但切割桿MN的有效長度在不斷變化，用公式E=BLv難以求得平均值.事實上，回路中的磁通量在不斷變化，平均感應電動勢可由磁通量的變化來求. 由于 =B S =Br； t =2r/v，由法拉第電磁感應定律，E= / t =Brv/2,所以I=E/R=Brv/2R,從而，通過的電量：q=Br2/R.,能力思考方法,【例3】如圖12-3-7所示，abcd是一個固定的U型金屬框架，ab和cd邊都很長，bc邊長為l，框架的電阻可不計，ef是放置在框架上與bc平行的導體桿，它可在框架上自由滑動(無摩擦)，它的電阻為R.現沿垂直于框架平面的

5、方向加一恒定的勻強磁場，磁感應強度為B，方向垂直于紙面向里，已知以恒 力F向右拉導體ef時， 導體桿最后勻速滑動， 求勻速滑動時的速度.,圖12-3-7,能力思考方法,【解析】當導體桿向右滑動時，通過回路efcb的磁通量將發(fā)生變化，從而在回路中產生感應電動勢E和感應電流I.設導體桿做勻速運動時的速度為v，根據法拉第電磁感應定律和歐姆定律可知： E=Blv、I=E/R;而磁場對導體桿的作用力為 F安=BlI,且有F=F安，解得勻速滑動時的速度為：v=FR/B2l2.,能力思考方法,【例4】如圖12-3-8所示，長都為l的金屬棒OA、OB和圓弧組成閉合回路，磁感應強度為B的勻強磁場和回路所在平面垂

6、直，保持棒OA和圓弧不動，將棒OB繞O點以角速度順時針轉動，B端一直與圓弧接觸，求OB棒上感應動勢的大??；,圖12-3-8,能力思考方法,【解析】方法一：在t時間內OB掃過的面積s= R2t/2;回路中磁通量的變化量 =Bs,再由E= /t求出感應電動勢 E=B R2/2； 方法二：可以將OB看做是切割磁感線運動，切割速度為其中點速度v=l/2,則有E=Blv=Bl2/2,可見此方法更為簡單；因此在此題中將圓弧和OA去掉后的計算OB產生的感應電動勢的結果是一樣的，只不過此種情況下無感應電流.,5、單匝矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動，轉軸垂直于磁場。若線圈所圍面積里磁通量隨時間變化的規(guī)律如圖所示，

7、則：( ),A、線圈中0時刻感應電動勢最大 B、線圈中D時刻感應電動勢為零 C、線圈中D時刻感應電動勢最大 D、線圈中0到D時間內平均 感應電動勢為0.4V,ABD,三、導體作切割磁感線運動 電動勢E大小,如圖所示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，求產生的感應電動勢,回路在時間t內增大的面積為：,S=L(vt),產生的感應電動勢為：,穿過回路的磁通量的變化為：,=BS,=BLvt,（V是相對于磁場的速度）,若導體斜切磁感線,（為v與B夾角）,（若導線運動方向與導線本身垂直，但跟磁感強度方向有夾角）,說明：,1、導線的長度L應為有效長度,2、V方向

8、和B平行時，=0 E=0,3、速度V為平均值，E就為平均值. 速度V為瞬時值，E就為瞬時值.,例：如圖，勻強磁場的磁感應電動勢為B，長為L的金屬棒ab在垂直于B的平面內運動，速度v與L成角，求金屬棒ab產生的感應電動勢。,E=BL(Vsin),E=B(Lsin)V,有效長度-導線在垂直速度方向上 的投影長度,練習：半徑為R的半圓形導線在勻強磁場B中， 以速度V向右勻速運動時，E=？,E = B2RV,有效長度-彎曲導線在垂直速度方向上 的投影長度,1、一般來說， 求出的是平均感應電動勢，和某段時間或者某個過程對應， 求出的是瞬時感應電動勢，E和某個時刻或者某個位置對應。,區(qū)別：,2、求出的是整個回路的感應電動勢,區(qū)別：,回路中感應電動勢為零時，但是回路中某段導體的感應電動勢不一定為零。,1、公式中的時間趨近于0時， E就為瞬時感應電動勢,2、公式中v若代表平均速度， 則求出的E就為平均感應電動勢。,聯系：,四、反電動勢,V,此電動勢阻礙電路中原來的電流. 故稱之為反電動勢,N,S,電動機,安培力方向 轉動速度方向,電動機線圈的轉動產生感應電動勢是反電動勢。這個電動勢是削弱了電源電流, 阻礙線圈的轉動. 線