法拉第電磁感應定律ppt課件

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,4.4 法拉第電磁感應定律,1,問題1：電路中存在持續(xù)電流的條件是什么？ 問題2：產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,2,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）,乙圖中產生感應電動勢的哪部分導體就是電源。,3,一、感應電動勢E,1.定義:,在電磁感應現象中產生的電動勢。,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。,4,⑶產生感應電流只不過是一個現象，它表示電路中在輸送著電能；而產生感應電動勢才是電磁感應現象的本質，它表示電路已經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，電路中就產生感應電動勢，產生感應電動勢是電磁感應現象的本質。,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。,5,Φ變化,產生I,,,,總電阻一定時，E越大，I越大， 指針偏轉角越大。,Φ變化的快慢不同,Φ都發(fā)生了變化,都產生了I,產生的I大小不等,6,2．磁通量變化越快，感應電動勢越大。,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的變化率成正比。,二、法拉第電磁感應定律,(K是一個常數),(n為線圈的匝數),∵k=1, 對n匝線圈就有,7,是一段時間內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導體的平均感應電動勢。,8,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2 Wb，則： A．線圈中的感應電動勢每秒鐘增加2 V B．線圈中的感應電動勢每秒鐘減少2 V C．線圈中的感應電動勢始終是2 V D．線圈中不產生感應電動勢,9,三、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。,10,四、運動導體產生的感應電動勢,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，求產生的感應電動勢。,V2,V1,=Vsinθ,=Vcosθ,若導體斜切磁感線,（θ為v與B夾角）,11,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,12,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？,13,14,15,2．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，電路中產生的感應電流為 。,1.6A,鞏固練習,16,例1、如圖所示為穿過某線框的磁通量Φ隨 時間t變化的關系圖，根據圖回答： （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??？,注意： ① Δφ/Δt就是Φ－t 圖象的斜率 ② E只與Δφ/Δt有關， 而與Φ、Δφ無關。,17,2．一個矩形線圈，在勻強磁場中繞一個固定軸做勻速轉動，穿過某線路的磁通量Φ隨時間t變化的關系如圖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,圖1,圖2,18,例2.如圖 (a)圖所示，一個500匝的線圈的兩端跟R＝99 Ω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20 cm2，電阻為1 Ω，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？,19,20,例3.如圖所示，一水平放置的平行導體框架寬度 L＝0.50 m，接有電阻 R＝0.20 Ω，磁感應強度B＝0.40 T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＝4.0 m/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上產生的焦耳 熱功率為多大？,21,22,例4.如圖所示，閉合開關S，將條形磁鐵插入閉合線圈，第一次用0.2 s，第二次用0.4 s，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．第一次經過G的總電荷量較多 D．若斷開S，G均不偏轉，故均 無感應電動勢,23,24,六、反電動勢,1.既然線圈在磁場中轉動,線圈中就會產生感應電動勢.感應電動勢加強了電源了產生的電流,還是削弱了它?是有得于線圈的轉動,還是阻礙了線圈的轉動?,電動機轉動是時,線圈中產生的感應電動勢 總要削弱電源電動勢的作用,阻礙線圈的轉動.,--反電動勢,2.電動機由于機械故障停轉,要立即切斷電源.,25,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，則在轉過30o的過程中。求：,(1)環(huán)中產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 通過的電荷量是多少？,26,解：求感應電動勢的平均值用E＝nΔΦ/Δt。,(1)金屬環(huán)在轉過30o的過程中，磁通量的變化量,(2)金屬環(huán)某一橫截面內通過的電荷量,由于E＝ΔΦ/Δt，I＝E／R， I＝Q／Δt，所以,27,,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，外力功；ab生熱Q；電阻 R上生熱。,28,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/2R,πBr2/R,29,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桿產生感應電動勢的大小。,解析：,由于OA桿是勻速轉動，故OA產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半徑成正比，,30,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。設經過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.,直導線繞其一端轉動時 產生的感應電動勢 ： E＝BL2ω／2,31,,謝謝！,32,