高中物理 第一章 第4節(jié)法拉第地磁感應(yīng)定律課件 新人教版選修3-2.ppt
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,第4節(jié) 法拉第電磁感應(yīng)定律,據(jù)前面所學(xué),電路中存在持續(xù)電流的條件是什么?,什么叫電磁感應(yīng)現(xiàn)象?產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么?,1,2,復(fù)習(xí),(1)閉合電路;,(2)有電源,產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是: (1)閉合電路;(2)磁通量變化。,利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的現(xiàn)象,,法拉第(1791—1876)是英國(guó)著名的物理學(xué)家、化學(xué)家。他發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象,提出電場(chǎng)和磁場(chǎng)的概念。場(chǎng)的概念對(duì)近代物理的發(fā)展的重大意義。 他家境貧寒,出身于鐵匠家庭,未受過系統(tǒng)的正規(guī)教育,但卻在眾多領(lǐng)域中作出驚人成就,堪稱刻苦勤奮、探索真理、不計(jì)個(gè)人名利的典范,對(duì)于青少年富有教育意義。,,,,,,,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)。,比較甲、乙兩電路的異同,3,產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源,學(xué)習(xí)目標(biāo),,,,,,,運(yùn)用,理解,知道,法拉第電磁感應(yīng)定律計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容和數(shù)學(xué)表達(dá)式,磁通量、磁通量變化量、磁通量變化率 決定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的因素,自主學(xué)習(xí),1、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)。,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)。,25V,16V,問題1:在實(shí)驗(yàn)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(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小有什么關(guān)系?,Φ變化,產(chǎn)生E,產(chǎn)生I,,,,總電阻一定時(shí),E越大,I越大,指針偏轉(zhuǎn)越大。,Φ變化的快慢不同,Φ都發(fā)生了變化,一、觀察實(shí)驗(yàn),分析并思考回答下面的問題:,問題3:該實(shí)驗(yàn)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?,都產(chǎn)生了I,產(chǎn)生的I大小不等,二、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),1、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),(E),1)定義:,在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)。,2)磁通量變化越快,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大。,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。,2、法拉第電磁感應(yīng)定律,1)內(nèi)容:,,,,平均磁通變化率,平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),,三、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):,四、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)),當(dāng)堂訓(xùn)練1,1、一個(gè)匝數(shù)為100、面積為10cm2的線圈垂直磁場(chǎng)放置,在0. 5s內(nèi)穿過它的磁場(chǎng)從1T增加到9T。求線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。,1.6V,2、如圖所示,一個(gè)50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(qiáng)磁場(chǎng)中,線圈的橫截面積是20㎝2,電阻為1Ω,磁感應(yīng)強(qiáng)度以100T/s的變化率均勻減少。在這一過程中通過電阻R的電流為多大?,2、如圖所示,一個(gè)50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(qiáng)磁場(chǎng)中,線圈的橫截面積是20㎝2,電阻為1Ω,磁感應(yīng)強(qiáng)度以100T/s的變化率均勻減少。在這一過程中通過電阻R的電流為多大?,解析:,3、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?,4、(雙選)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)最小 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0.4V,BD,,斜率表示Φ的變化率,,(課時(shí)2)導(dǎo)體作切割磁感線運(yùn)動(dòng),如圖所示閉合線圈一部分導(dǎo)體ab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),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),若導(dǎo)體斜切磁感線,(θ為v與B夾角),(若導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向與導(dǎo)線本身垂直,但跟磁感強(qiáng)度方向有夾角),說明:,1、導(dǎo)線的長(zhǎng)度L應(yīng)為有效長(zhǎng)度,2、導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向和磁感線平行時(shí),E=0,3、速度V為平均值(瞬時(shí)值),E就為平均值(瞬時(shí)值),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),公式BLv中的L指的是切割磁感線的有效長(zhǎng)度。在上圖中E=BLv,L是圓弧切割磁感線的有效長(zhǎng)度。,例1:如圖,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為B,長(zhǎng)為L(zhǎng)的金屬棒ab在垂直于B的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng),速度v與L成θ角,求金屬棒ab產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。,E=BLVsinθ,練習(xí):半徑為R的半圓形導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中,以速度V向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),E=?,E = 2 B R V,思考題,求下面圖示情況下,a、b、c三段導(dǎo)體兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)各為多大?,問題:公式 ① 與公式 ② 的區(qū)別和聯(lián)系?,1、一般來說, ①求出的是平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),和某段時(shí)間或者某個(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)刻或者某個(gè)位置對(duì)應(yīng)。,區(qū)別:,2、①求出的是整個(gè)回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零時(shí),但是回路中某段導(dǎo)體的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不一定為零。,1、公式①中的時(shí)間趨近于0時(shí),E就為瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),2、公式②中v若代表平均速度,則求出的E就為平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。,聯(lián)系:,1 、如下圖所示,是一個(gè)水平放置的導(dǎo)體框架,寬度L=0.50m,接有電阻R=0.20Ω,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.40T,方向如圖所示.今有一導(dǎo)體棒ab橫放在框架上,并能無摩擦的沿框滑動(dòng),其他部分電阻均不計(jì),當(dāng)ab以v=4t m/s的速度向右勻加速滑動(dòng)時(shí),試求: 1)導(dǎo)體棒ab在5s內(nèi)產(chǎn)生 的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小 2)導(dǎo)體棒ab在5s末產(chǎn)生 的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小,2、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)=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)a b中的電流大? a b兩點(diǎn)間的電壓多大? (2)維持a b做勻速運(yùn)動(dòng)的外力多大? (3)a b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?,(1) 0.5A 1.5V,(2)0.1N,(3)0.1J 0.1J,一臺(tái)電動(dòng)機(jī),線圈電阻是0.4 ?,當(dāng)電動(dòng)機(jī)兩端加220V電壓時(shí),通過電動(dòng)機(jī)的電流是50A。這臺(tái)電動(dòng)機(jī)每分鐘所做的機(jī)械功有多少?,解:電動(dòng)機(jī)消耗的電功率P、電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率P熱、轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率P機(jī)。三者之間遵從能量守恒定律: P=P熱+P機(jī) 由焦耳定律,電動(dòng)機(jī)的熱功率為 P熱 =I2R, 消耗的電功率為P=UI 電動(dòng)機(jī)所做機(jī)械功的功率P機(jī)=P-P熱=UI-I2R 根據(jù)功率與做功的關(guān)系,電動(dòng)機(jī)每分鐘所做的機(jī)械功為 W=P機(jī)t=(IU一I2R)t=(50X220-502X0.4)X60J=6X105J,四、反電動(dòng)勢(shì),,V,此電動(dòng)勢(shì)阻礙電路中原來的電流. 故稱之為反電動(dòng)勢(shì),課時(shí)3,N,S,電動(dòng)機(jī),安培力方向 轉(zhuǎn)動(dòng)速度方向,,,,,電動(dòng)機(jī)線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是反電動(dòng)勢(shì)。這個(gè)電動(dòng)勢(shì)削弱了電源電流, 阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng). 線圈要維持原來的轉(zhuǎn)動(dòng)就必須向電動(dòng)機(jī)提供電能,電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。 正因?yàn)榉措妱?dòng)勢(shì) 的存在,所以對(duì)電動(dòng)機(jī),歐姆定律不成立.,1、關(guān)于電磁感應(yīng),下列說法正確的是() A、穿過線圈的磁通量越大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大; B、某時(shí)刻穿過線圈的磁通量為零,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定為零; C、穿過線圈的磁通量變化越快,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大; D、穿過線圈的磁通量變化越大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大。,C,2、關(guān)于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小,下列說法正確的是 A、穿過閉合回路的磁通量最大時(shí),其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定最大; B、穿過閉合回路的磁通量為零時(shí),其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定為零; C、穿過閉合回路的磁通量由不為零變?yōu)榱銜r(shí),其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定為零; D、穿過閉合回路的磁通量由不為零變?yōu)榱銜r(shí),其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定不為零;,D,3、下列幾種說法中正確的是() A、閉合線圈中磁通量的變化越大,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大 B、閉合線圈中磁通量越大,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大 C、閉合線圈放在磁場(chǎng)越強(qiáng)的地方,線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大 D、閉合線圈中磁通量的變化越快,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大,D,4、關(guān)于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小,下列說法正確的是 A、跟穿過閉合電路的磁通量有關(guān) B、跟穿過閉合電路的磁通量的變化大小有關(guān) C、跟穿過閉合電路的磁通量的變化快慢有關(guān) D、跟電路中電阻大小有關(guān),C,5、把一條形磁鐵插入同一個(gè)閉合線圈中,第一次快插,第二次慢插,兩次的初末位置相同,則兩次中() A、磁通量的變化率相同 B、磁通量的變化量相同 C、產(chǎn)生的感應(yīng)電流相同 D、產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相同,B,6、如圖面積為0.2 m2的100匝線圈處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方問垂直于線圈平面,已知磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的規(guī)律為B=(2+0.2t)T,定值電阻R1=6Ω,線圈電阻R2=4Ω,求: (1)磁通量變化率,回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì); (2)a、b兩點(diǎn)間電壓Uab,(1)0.04Wb/s,4V (2)2.4V,7、兩塊水平放置的板間距為d,用導(dǎo)線與一n匝線圈連接,線圈置于方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,如圖所示,兩板間有一質(zhì)量為m、帶電量為+q的油滴恰好靜止,則線圈中的磁通量的變化率是多少?,(mgd/nq),,7、如圖所示,裸金屬線組成滑框,ab可滑動(dòng),其電阻為r,長(zhǎng)為L(zhǎng),串接電阻R,勻強(qiáng)磁場(chǎng)為B,當(dāng)ab以V向右勻速運(yùn)動(dòng)過程中,求: (1)ab間感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 (2)ab間的電壓。 (3)保證ab勻速運(yùn)動(dòng),所加外力F。 (4)在2秒的時(shí)間內(nèi),外力功;ab生熱Q;電阻 R上生熱。,,,,,,,- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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