高中物理《4.4法拉第電磁感應(yīng)定律》課件 新人教版選修3-2.ppt

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第四節(jié) 法拉第電磁感應(yīng)定律,第四章 電磁感應(yīng),1：要使閉合電路中有電流必須具備什么條件？,這個(gè)電路中必須有電源，因?yàn)殡娏魇怯呻娫吹碾妱?dòng)勢(shì)引起的,2：如果電路不是閉合的，電路中沒有電流，電源的電動(dòng)勢(shì)是否還存在呢？,電動(dòng)勢(shì)反映了電源提供電能本領(lǐng)的物理量，電路不閉合電源電動(dòng)勢(shì)依然存在 。,復(fù)習(xí)提問：,3、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，閉合電路中出現(xiàn)了感應(yīng)電流，那么有電動(dòng)勢(shì)存在么？,,,1、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體就是電源。,一、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),問題1：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流之間存在什么關(guān)系？,2、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流關(guān)系：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是感應(yīng)電流存在的必要條件，有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不一定有感應(yīng)電流（要看電路是否閉合），有感應(yīng)電流一定有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。,,,⑶產(chǎn)生感應(yīng)電流只不過是一個(gè)現(xiàn)象，它表示電路中在輸送著電能；而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)才是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì)，它表示電路已經(jīng)具備了隨時(shí)輸出電能的能力。,幾點(diǎn)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(yīng)電動(dòng)勢(shì)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì)。,⑵磁通量是否變化是電磁感應(yīng)的根本原因。若磁通量變化了，電路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，再若電路又是閉合的，電路中將會(huì)有感應(yīng)電流。,,,問題2：影響感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的因素？,實(shí)驗(yàn)探究,,,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,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,,,實(shí)驗(yàn)結(jié)論：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E的大小與磁通量的變化快慢有關(guān)，即與磁通量的變化率有關(guān)．,3、磁通量的變化率,表示磁通量的變化快慢,問題3：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？,磁通量的變化率和磁通量、磁通量的變化不同。磁通量為零，磁通量的變化率不一定為零;磁通量的變化大，磁通量的變化率也不一定大。,（可以類比速度、速度的變化和加速度。）,,,1、內(nèi)容：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變化率△Φ/ △t成正比．,二、法拉第電磁感應(yīng)定律：,2、數(shù)學(xué)表達(dá)式,（注意單位）,問題：若閉合電路是n匝線圈，且穿過每匝線圈的磁通量相同，E＝？,若有n匝線圈，相當(dāng)于有n個(gè)電源串聯(lián)，總電動(dòng)勢(shì)為：,注意：公式中Δφ應(yīng)取絕對(duì)值，不涉及正負(fù)，感應(yīng)電流的方向另行判斷。,,,問題：公式中E表示的是平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)還是瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)？,說明：（1）所求E為t時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),,,例1.關(guān)于電磁感應(yīng)，下述說法中正確的是 A.穿過線圈的磁通量越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大 B.穿過線圈的磁通量為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定為零 C.穿過線圈的磁通量的變化越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大 D.穿過線圈的磁通量變化越快，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大,答：D,注意: 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E與Φ、△Φ、 △Φ/△t的關(guān)系,,,例2、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)最大 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,ABD,,,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)。,3、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)。,練習(xí),,,三、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)線的長度L應(yīng)為有效長度。,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）。,,,1、一般來說， ①求出的是平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，E和某段時(shí)間或者某個(gè)過程對(duì)應(yīng)，而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)。,2、①求出的是整個(gè)回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，而不是回路中某部分導(dǎo)體的電動(dòng)勢(shì)?；芈分懈袘?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。如上圖。,區(qū)別：,,,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：,,,例3：如圖，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，長為L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=BL(Vsinθ),,E=B(Lsinθ)V,有效長度---導(dǎo)線在垂直速度方向上 的投影長度,,,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 = B·2R·V,有效長度---彎曲導(dǎo)線在垂直速度方向上 的投影長度,,,,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),,,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)是削弱了電源電流, 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。,,,如果電動(dòng)機(jī)因機(jī)械阻力過大而停止轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)就沒有了反電動(dòng)勢(shì)，線圈電阻一般都很小，線圈中電流會(huì)很大，電動(dòng)機(jī)會(huì)燒毀。這時(shí)，應(yīng)立即切斷電源，進(jìn)行檢查。,,,