高中物理选修3课件-4-4《法拉第电磁感应定律》课件 (新人教版选修3-2)

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高中物理选修3课件-4-4《法拉第电磁感应定律》课件 (新人教版选修3-2)

感应电动势的大小 问题1:据前面所学,电路中存在持续 电流的条件是什么? 问题2:什么叫电磁感应现象?产生感 应电流的条件是什么? (1)闭合电路; (2)有电源 产生感应电流的条件是: (1)闭合电路;(2)磁通量变化。 利用磁场产生电流的现象 情景探究一 § 在有磁铁矿的地方,地磁场会 产生异常,地质工作者利用这一 现象探矿.找矿,现在给你一个 灵敏电流计,一个多匝大线圈, 你能进行简单的模拟探究吗? 说明你的探究方法和原理 引导思考讨论并总结 § 方法:把大线圈与灵敏电流计组合 成闭合电路,使大线圈沿平行于地 面或垂直于地面的方向迅速移动, 若灵敏电流计产生偏转,则表明周 围有磁铁矿. § 思考:为何要快速移动才能观察到 明显的电流计的指针的偏转? 实验探究一 § 若闭合电路中有感应电流,电路中就一定有电 动势. § 演示实验并播放动画 § 画出等效电路图 实验探究二 § 若电路断开时,虽然没有感应电流,电 动势依然存在。 § 演示实验并播放动画 § 画出等效电路图 实验探究三 § 有感应电流,有电动势存在。 § 演示实验并播放动画 § 画出等效电路图 试从本质上比较甲、乙两 电路的异同 乙甲 相同点:两电路都是闭合的,有电流 不同点:甲中有电池(电源) 乙中有螺线管(相当于电源) 在电磁感应现象中产生 的电动势叫感应电动势。 产生感应电动势的那部 分导体就相当于电源 一、感应电动势 1.感应电动势:在电磁感应现象中产生的 电动势叫做感应电动势,产生感应电动势 的那部分导体相当于电源. 2.感应电动势与感应电流:感应电动势是 形成感应电流的必要条件,有感应电动势 不一定存在感应电流(要看电路是否闭 合),有感应电流一定存在感应电动势. 思考与讨论 § 感应电动势的大小跟哪些因素有关? 猜想或假设 提出问题 • 感应电动势很可能与磁通量变化的快 慢有关(而磁通量变化的快慢可以用 磁通量的变化率表示) 实验1: 用导线切割磁感线,产生感应电流的 实验中,导线运动的速度越快、磁体 的磁场越强,产生的感应电流越大 § 实验探究1:感应电动势2 实验2: 在向线圈中插入条形磁铁的实验中, 磁铁的磁场越强、插入的速度越快, 产生的感应电流就越大。 § 实验:电磁感应插磁铁 • 实验探究2:感应电动势3 • 实验探究3:感应电动势1 tkE   tE  得出 1.磁通量的变化率/t :表示磁通量 变化的快慢.  (1)磁通量的变化率跟磁通量、磁通 量的变化不同.磁通量为零时,磁通 量的变化率不一定为零,磁通量变化 大不等于磁通量的变化率大. 二、法拉第电磁感应定律 2.法拉第电磁感应定律:电路中感应 电动势的大小,跟穿过这一电路的磁 通量的变化率成正比. E t   t(2) /t 是指在时间t 内磁通量变 化快慢的平均值; t0,/t表示在 某瞬时磁通量变化的快慢, 式中物理量都取国际单位 若线圈有n匝,则相当于n个相同的电源 串联,所以整个线圈中的电动势为. E n t   E V Wb t s       物理意义 与电磁感应关系 磁通量Ф 穿过回路的磁感 线的条数多少 没有直接关系 磁通量变化△Ф 穿过回路的磁通 量变化了多少 产生感应电动势 的条件 磁通量变化率 ΔΦ/Δt 穿过回路的磁通 量变化的快慢   决定感应电动势 的大小 ★ Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的意义 后来磁通量减 开始磁通量 • 1、穿过一个电阻为1Ω的单匝闭合线圈的磁通量 始终是每秒均匀减少2Wb,则 (  ) • A、线圈中的感应电动势一定是每秒减少2v • B、线圈中的感应电动势一定是2v • C、线圈中的感应电流一定是每秒减少2A • D、线圈中的感应电流一定是2A 例与练 tE    V2 R EI  A2 不变! 不变! • 2、匝数为n=200的线圈回路总电阻R=50Ω, 整个线圈平面均有垂直于线框平面的匀强磁场穿 过,磁通量Φ随时间变化的规律如图所示,求: 线圈中的感应电流的大小。 例与练 VVt 5.01.0 10.015.0   VtnE 100   AR EI 2 • 3、如图所示,用绝缘导线绕制的闭合线圈,共 100匝,线圈总电阻为R=0.5Ω,单匝线圈的面 积为30cm2。整个线圈放在垂直线圈平面的匀强 磁场中,如果匀强磁场以如图所示变化,求线圈 中感应电流的大小。 例与练 STsTt B /005.0/4 01.003.0   Vt BS t 5105.1    VtnE 3105.1    AR EI 3103  • 4、有一面积为S=100cm2的金属环,电阻为R =0.1Ω,环中磁场变化规律如图所示,磁场方向 垂直环面向里,则在t1-t2时间内通过金属环某 一截面的电荷量为多少? 例与练 tE    RtIq  WbBS 001.0 CRq 01.0  RtR EI    • 5、单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,若线 圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示 (正弦图象一部分),则(  ) • A.线圈中0时刻感应电动势为0 • B.线圈中0时刻感应电动势最大 • C.线圈中D时刻感应电动势为0 • D.线圈中A时刻感应电动势大于B时刻感应电动 势 例与练 斜率表示Φ 的变化率 导线切割磁感线时的感应电动势. (1)垂直切割时:如图所示,导体由ab匀 速移动到a1b1 ,这一过程中穿过闭合回路 的磁通量变化=BLvt ,由法拉第电磁 感应定律得: E BLvt   (2)切割方向与磁场方向成θ角时:如图所示, 将v分解为垂直B和平行B的两个分量,其中: s: inE BLV 即 sinvv  对切割有贡献. cos// vv  对切割无贡献. E BLv所以: 4、导体切割磁感线感应电动势大小 LE  BLvE  BE  vE  匀强磁场 v 、B、L 两两垂直 sinBLvE  vB  LL 、 夹角为与Bv • 说明:公式E=Δφ/Δt,E=nΔφ/Δt一般适 用于求解平均电动势的大小;而公式 E=BLV一般适用于切割磁感线运动导体的 瞬时电动势的大小。 • 讨论:产生感应电流与产生感应电动势的 条件一样吗? • (导体在磁场中做切割线运动或者是穿过 某一回路的磁通量发生变化,就一定产生感 应电动势) 例题1:   长为L的金属棒ab,绕b端在垂直 于匀强磁场的平面内以角速度ω匀速 转动,磁感应强度为B,如图所示, 求ab两端的电势差. 解析:   ab两端电势差等于金属棒切割磁感线产 生的电动势(因为没有外电路),所以只 要求出电动势即可. 棒上各处速率不等,不能直接用E=BLv来求, 但棒上各点的速度v= r与半径成正比,因此 可用棒的中点速度作为平均切割速度代入公 式计算: 21,2 2 LV E BLV B L      • 6、如图所示,电阻不计的裸导体AB与宽为 60cm的平行金属导轨良好接触,电阻R1=3Ω, R2=6Ω,整个装置处在垂直导轨向里的匀强磁 场中,磁感应强度B=0.5T。当AB向右以V= 5m/s的速度匀速滑动时,求流过电阻R1、 R2的 电流大小。 例与练 A × × × ×  × × × × ×  × R2 V B R1 VBLvE 5.1 AR EI 5.0 1 1  AR EI 25.0 2 2 
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