高三物理法拉第电磁感应定律课件
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法拉第电磁感应定律 课件
(2)由公式 E＝Blvsin θ，v＝23πta，θ＝120°，
所以 E＝
3πBa2 3t .
【答案】
3Ba2 (1) 2t
3πBa2 (2) 3t
1一般求某一位置或某一时刻的感应电动势应用瞬时电动势公式求解.如导体 切割磁感线情形则用 E＝Blv，而用 E＝nΔΔΦt 时，ΔΔΦt 应为该时刻的磁通量的变化 率.求某一段时间或某一过程的电动势要用 E＝nΔΔΦt ，其中 Δt 为 ΔΦ 对应的这段 时间. 2感应电动势的平均值不一定是最大值与最小值的平均值，需根据法拉第电磁 感应定律求解.
如图 4-4-7 所示，水平放置的两平行金属导轨相距 L＝0.50 m，左端接一 电阻 R＝0.20 Ω，磁感应强度 B＝0.40 T 的匀强磁场方向垂直于导轨平面向下， 导体棒 ac(长为 L)垂直放在导轨上，并能无摩擦地沿导轨滑动，导轨和导体棒 的电阻均可忽略不计．当 ac 棒以 v＝4.0 m/s 的速度水平向右匀速滑动时，求： (1)ac 棒中感应电动势的大小； (2)回路中感应电流的大小； (3)维持 ac 棒做匀速运动的水平外力的大小．
(3)E＝nΔΔΦt 只表示感应电动势的大小，不涉及其正负，计算时 ΔΦ 应取绝对值．感 应电流的方向，可以用楞次定律去判定． (4)磁通量发生变化有三种方式 ①B 不变，S 变化，则ΔΔΦt ＝B·ΔΔSt ； ②B 改变，S 不变，则ΔΔΦt ＝ΔΔBt ·S； ③B、S 变化，则ΔΔΦt ＝|Φ1－ΔtΦ2|.
(3)在国际单位制中，磁通量的单位是韦伯，感应电动势的单位是伏特．
二、导线切割磁感线时的感应电动势 1．导线垂直于磁场运动，B、l、v 两两垂直时，如图 4-4-1 甲所示，E＝Blv. 2．导线的运动方向与导线本身垂直，但与磁感线方向夹角为 θ 时，如图 4-1-1 乙所示，E＝BBlvlvssii_n_θnθ.
法拉第电磁感应定律 课件
[解析] MN 滑过的距离为L3时，如图甲所示，它与 bc 的接触点为 P， 等效电路图如图乙所示。
由几何关系可知 MP 长度为L3，MP 中的感应电动势 E＝13BLv MP 段的电阻 r＝13R MacP 和 MbP 两电路的并联电阻为 r 并＝1313×＋2323R＝29R 由欧姆定律，PM 中的电流 I＝r＋Er并
别 某段导体的感应电动势不一定为零 感线时产生的感应电动势
由于是整个电路的感应电动势，因此 电源部分不容易确定
是由一部分导体切割磁感线的运 动产生的，该部分导体就相当于 电源
联 公式 E＝nΔΔΦt 和 E＝Blvsin θ 是统一的，当 Δt→0 时，E 为瞬时感应电动 系 势，只是由于高中数学知识所限，现在还不能这样求瞬时感应电动势，
甲
乙
丙
(4)该式适用于导体平动时，即导体上各点的速度相等时。 (5)当导体绕一端转动时如图所示，由于导体上各点的速度不同，是 线性增加的，所以导体运动的平均速度为 v ＝0＋2ωl＝ω2l，由公式 E＝Bl v 得，E＝Blω2l＝12Bl2ω。
(6)公式中的 v 应理解为导线和磁场的相对速度，当导线不动而磁场 运动时，也有电磁感应现象产生。
[答案] (1)n3πRBt00r22 电流由 b 向 a 通过 R1 (2)nπ3BR0tr022t1
【总结提能】 解决与电路相联系的电磁感应问题时，关键是求出回路的感应电动 势，有时候还要正确画出等效电路图，或将立体图转换为平面图。
[典例] 如图所示，直角三角形导线框 abc 固定在匀强磁场中，ab 是 一段长为 L、电阻为 R 的均匀导线，ac 和 bc 的电阻可不计，ac 长度为L2。 磁场的磁感应强度为 B，方向垂直纸面向里。现有一段长度为L2，电阻为R2 的均匀导体棒 MN 架在导线框上，开始时紧靠 ac，然后沿 ab 方向以恒定 速度 v 向 b 端滑动，滑动中始终与 ac 平行并与导线框保持良好接触，当 MN 滑过的距离为L3时，导线 ac 中的电流为多大？方向如何？
法拉第电磁感应定律课件
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
01
法拉第电磁感应定律的 概述
定律的发现与提
发现者
迈克尔·法拉第（Michael Faraday）
时间
19世纪30年代
背景
法拉第在研究磁场变化时观察到电动势的产生
法拉第电磁感应定律的内容
当磁场穿过一个闭合 导体回路时，会在导 体回路中产生电动势
电动势的大小与磁通 量变化的速率成正比
确性。
通过分析实验数据，可以得出磁 场变化率与感应电动势大小之间 的关系，进一步理解法拉第电磁
感应定律的原理。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
03
法拉第电磁感应定律的 应用
在发电机中的应用
法拉第电磁感应定律在发电机中起着核心作用，它决定了发电机的工作原理和性 能。
发电机利用法拉第电磁感应定律将机械能转换为电能。当导线在磁场中旋转时， 导线中会产生电动势，从而产生电流。发电机的效率、电压和电流的大小都与法 拉第电磁感应定律密切相关。
在变压器中的应用
变压器利用法拉第电磁感应定律来改变电压和电流的大小， 实现电能的传输和分配。
变压器由初级和次级线圈组成，当交流电通过初级线圈时， 会在铁芯中产生磁场，这个磁场会感应到次级线圈中，从而 改变次级线圈的电压和电流大小。变压器的设计、效率和性 能都与法拉第电磁感应定律紧密相关。
详细描述
电动机在旋转磁场的作用下，通过转子线圈产生感应电流，利用这个 电流与定子磁场相互作用产生转矩，从而驱动电动机旋转。
公式
E=n*dΦ/dt
解释
E为感应电动势，n为线圈匝数，dΦ/dt为磁通量变化率。
《法拉第电磁感应定律》ppt课件
研究新材料和新技术在法拉第电磁感应定律中的应用，如 超导材料、纳米材料、石墨烯等，探索其在提高电磁感应 效应和推动技术革新方面的潜力。
数值模拟与实验验证
加强数值模拟和实验验证在法拉第电磁感应定律研究中的 应用，提高研究的准确性和可靠性，为未来的应用和拓展 提供有力支持。
感谢您的观看
THANKS
电磁感应现象不仅在理论上揭示 了电与磁之间的内在联系，而且 在实践中有着广泛的应用，如发 电机、变压器、感应马达等。
感应电动势
感应电动势是指由于电磁感应现象而在导体中产生的电动势。
当导体在磁场中作切割磁感线运动时，导体中的自由电子受到洛伦兹力 作用，导致电子定向移动，从而在导体两端产生电势差，即感应电动势。
发电机的原理
总结词
发电机的工作原理是法拉第电磁感应定律的重要应用 ，通过磁场和导线的相对运动产生感应电动势，进而 产生电流。
详细描述
发电机的基本构造包括磁场和导线，当磁场和导线发 生相对运动时，导线中会产生感应电动势。这个电动 势的大小与磁场的磁感应强度、导线切割磁力线的速 度以及导线与磁场之间的夹角有关。根据法拉第电磁 感应定律，感应电动势的大小等于磁通量变化率与线 圈匝数的乘积。发电机通过不断变化的磁场和导线的 相对运动来产生持续的电流，为人类生产和生活提供 电力。
楞次定律
总结词
楞次定律是法拉第电磁感应定律的推论，它描述了感 应电流的方向与磁通量变化之间的关系。当磁通量增 加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反；当磁通量 减少时，感应电流的磁场与原磁场方向相同。
详细描述
楞次定律是法拉第电磁感应定律的一个重要推论。它指 出当磁通量发生变化时，导线中会产生感应电流，并且 这个电流的磁场会阻碍磁通量的变化。具体来说，当穿 过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向 相反，以减小线圈中的磁通量；当磁通量减少时，感应 电流的磁场与原磁场方向相同，以增加线圈中的磁通量 。楞次定律是解释电磁感应现象的重要依据，对于理解 发电机、变压器等设备的原理具有重要意义。
数值模拟与实验验证
加强数值模拟和实验验证在法拉第电磁感应定律研究中的 应用，提高研究的准确性和可靠性，为未来的应用和拓展 提供有力支持。
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电磁感应现象不仅在理论上揭示 了电与磁之间的内在联系，而且 在实践中有着广泛的应用，如发 电机、变压器、感应马达等。
感应电动势
感应电动势是指由于电磁感应现象而在导体中产生的电动势。
当导体在磁场中作切割磁感线运动时，导体中的自由电子受到洛伦兹力 作用，导致电子定向移动，从而在导体两端产生电势差，即感应电动势。
发电机的原理
总结词
发电机的工作原理是法拉第电磁感应定律的重要应用 ，通过磁场和导线的相对运动产生感应电动势，进而 产生电流。
详细描述
发电机的基本构造包括磁场和导线，当磁场和导线发 生相对运动时，导线中会产生感应电动势。这个电动 势的大小与磁场的磁感应强度、导线切割磁力线的速 度以及导线与磁场之间的夹角有关。根据法拉第电磁 感应定律，感应电动势的大小等于磁通量变化率与线 圈匝数的乘积。发电机通过不断变化的磁场和导线的 相对运动来产生持续的电流，为人类生产和生活提供 电力。
楞次定律
总结词
楞次定律是法拉第电磁感应定律的推论，它描述了感 应电流的方向与磁通量变化之间的关系。当磁通量增 加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反；当磁通量 减少时，感应电流的磁场与原磁场方向相同。
详细描述
楞次定律是法拉第电磁感应定律的一个重要推论。它指 出当磁通量发生变化时，导线中会产生感应电流，并且 这个电流的磁场会阻碍磁通量的变化。具体来说，当穿 过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向 相反，以减小线圈中的磁通量；当磁通量减少时，感应 电流的磁场与原磁场方向相同，以增加线圈中的磁通量 。楞次定律是解释电磁感应现象的重要依据，对于理解 发电机、变压器等设备的原理具有重要意义。
法拉第电磁感应定律(高中物理教学课件)
若∆t代表一段时间，则
n t
代表平均电动势
作用： I q It，一般用来求一段时间流过某横
截面的电量
q IБайду номын сангаас t
t
n
t
t
n
R总
R总
R总
BLv，也可求平均电动势，v为平均速度
五.感应电动势分类
2.瞬时电动势：
若∆t趋向零，则
n
t
代表瞬时电动势
作用：求任意时刻电动势的大小，可以求电动势、 路端电压、电流、功率的瞬时值
2.表达式：单匝： ；多匝： n
t
t
3.单位：伏特（V），1V＝1Wb/s＝1J/C
①电磁感应定律是德国物理学家纽曼、韦伯在对理论和
实验资料进行严格分析后，于1845年和1846年先后指出
的。因法拉第对电磁感应现象研究的巨大贡献，后人称
之为法拉第电磁感应定律。
②表达式为
k
t
，在国际单位制下k＝1。
BLv，也可求瞬时电动势，v为瞬时速度
例4.如图：把一线圈从磁场中匀速拉出，
一次速度为v，一次速度为2v，求两次拉 v
出磁场的电动势ε、电流I、拉力F、电量 q、产生的热量Q之比。
B
答：1:2， 1:2， 1:2， 1:1， 1:2，
观察实验三
六.动生电动势
Φ＝BS，Φ的变化可能是B引起的，也可能是S引起的
一.感应电动势
注意： ①产生电磁感应现象的导体相当于电源（插入磁铁的线 圈、切割磁感线的导体棒……） ②电源内部的电流方向是从电源负极流向正极 ③电路断开时没有感应电流，但有感应电动势 问题：感应电流的方向怎么判断？ 答：利用楞次定律、右手定则
法拉第电磁感应定律 课件
[典例] 如图 4-4-6 所示，边长为 0.1 m 的正方形线圈 ABCD 在大小为 0.5 T 的匀强磁 场中以 AD 边为轴匀速转动。初始时刻线圈平 面与磁感线平行，经过 1 s 线圈转了 90°，求： 图 4-4-6
(1)线圈在 1 s 时间内产生的感应电动势的平均值。 (2)线圈在 1 s 末时的感应电动势大小。 [解析] 初始时刻线圈平面与磁感线平行，所以穿过 线圈的磁通量为零，而 1 s 末线圈平面与磁感线垂直，磁 通量最大，故有磁通量变化，有感应电动势产生。
法拉第电磁感应定律
一、电磁感应定律 1．感应电动势 (1)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)在电磁感应现象中，若 闭合 导体回路中有感应电流，电 路就一定有感应电动势；如果电路 断开 ，这时虽然没有感应电 流，但感应电动势依然存在。
2．法拉第电磁感应定律
(1)根据 E＝ΔΔΦt 可得在转过 90°的过程中产生的平均 感应电动势 E＝ΔΔΦt ＝0.5×0.1×0.1 V＝0.005 V。
(2)当线圈转了 1 s 时，恰好转了 90°，此时线圈的速 度方向与磁感线的方向平行，线圈的 BC 段不切割磁感线 (或认为切割磁感线的有效速度为零)，所以线圈不产生感应 电动势，E′＝0。
向垂直。先保持线框的面积不变，将磁感应强度在 1 s 时间内
均匀地增大到原来的两倍。接着保持增大后的磁感应强度不
变，在 1 s 时间内，再将线框的面积均匀地减小到原来的一半。
先后两个过程中，线框中感应电动势的比值为
()
A．12
B．1
C．2
D．4
[思路点拨] 线框位于匀强磁场中，磁通量发生均匀变 化，根据法拉第电磁感应定律可得出感应电动势的大小。
法拉第电磁感应定律 课件
[要点提炼]
1.当导体平动 垂直 切割磁感线时，即 B、l、v 两两垂直时(如图 3 所示)E＝Blv. 2.公式中 l 指 有效切割长度：即导体在与 v 垂直的方向上的投影长度.
图3
图 4 甲中的有效切割长度为：l＝ cd sin θ ；
图乙中的有效切割长度为：l＝ MN ；
图丙中的有效切割长度为：沿 v1 的方向运动时，l＝
二、导线切割磁感线时的感应电动势
如图 2 所示，闭合电路一部分导体 ab 处于匀强磁场中， 磁感应强度为 B，ab 的长度为 l，ab 以速度 v 匀速切割 磁感线，求回路中产生的感应电动势.
图2 答案
设在 Δt 时间内导体棒由原来的位置运动到 a1b1，这时线框面积的变化量为 ΔS＝lvΔt
穿过闭合电路磁通量的变化量为 ΔΦ＝BΔS＝BlvΔt 根据法拉第电磁感应定律得 E＝ΔΔΦt ＝Blv.
二、E＝nΔΔΦt 的应用
例 2 一个 200 匝、面积为 20 cm2 的线圈，放在磁场中，磁场的方向与线圈平面成 30°角， 若磁感应强度在 0.05 s 内由 0.1 T 增加到 0.5 T，在此过程中穿过线圈的磁通量的变化量是
4_×___10－__4 Wb；磁通量的平均变化率是_8_×1__0_－_3Wb/s；线圈中的感应电动势的大小是 __1_.6____ V.
图6
解析 (1)由题图乙可知ΔΔBt ＝0.1 T/s
由法拉第电磁感应定律有 E＝ΔΔΦt ＝ΔΔBt S＝2.0×10－3 V 则 I＝2ER＝1.0×10－3 A
由楞次定律可知电流方向为顺时针方向
(2)导体棒在水平方向上受丝线拉力和安培力平衡
由题图乙可知 t＝1.0 s 时 B＝0.1 T
则 FT＝FA＝BId＝1.0×10－5 N.
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高三物理课件
7.如图12-3-8所示，长都为l的金属棒OA、OB 和圆弧组成闭合回路，磁感应强度为B的匀强磁 场和回路所在平面垂直，保持棒OA和圆弧不动， 将棒OB绕O点以角速度ω 顺时针转动，B端一直与 圆弧接触，求OB棒上感应动势的大小；
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【解析】方法一：在△t时间内OB扫过 的面积△s= ω R2△t/2;回路中磁通量的变 化量△Φ =B△s/△t,再由 E n 求出 t 感应电动势 E=B ω R2/2； 方法二：可以将OB看做是切割磁感线运 动，切割速度为其中点速度v=ω l/2,则有 E=Blv=Bω l2/2,可见此方法更为简单；因 此在此题中将圆弧和OA去掉后的计算OB产 生的感应电动势的结果是一样的，只不过 此种情况下无感应电流.
设线框可动部分ab为L，以垂直于ab的速度v
向右匀速运动在△t 时间内由ab到a’b’，求ab
a
a’
x x x
产生的感应电动势。
说明： E=BLV
x
x
x
x
x x
x x x
Gx
x
x
x
Bx
x
（1）公式中的B、L、V三者必须两两垂直 （2）公式中的L为有效直长度 （3）V为L相对B的速度
b
b’
高三物理课件
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三、公式E=BLvsina的运用及注意事项 1.此公式中a为速度与磁场平面间的夹角. 在v垂直于B，也垂直于L，且L也垂直于B时， 可简化为E=BLv，
2.此公式一般用于匀强磁场(或导体所在位 置的各点B均相同)，且导体各部分的速度均 相同的情况.若切割速度v不变，则E为恒定值； 若切割速度为瞬时值，则E为瞬时电动势.该 公式即可求平均电动势，也可求瞬时电动势.
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2.AB两闭全线圈为同样导线绕成且为 10匝,半径为rA=2rB,内有如图12-3-2所示 的有理想边界的匀强磁场,若磁场均匀地 减小,则A.B环中感应电动势之比EA:EB= 1:1; 主生长感应电流之比IA:IB= 1:2
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3.将一个面积为S,总电阻为R的圆形金属环 平放在平面上,磁感应强度为B的匀强磁场竖 直向下,当把环翻转1800的过程中,流过环某 2BS/R. 一横截面的电量为__________
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(2)计算感应电动势的瞬时值要用公式 E=BLvsin，且 =1200、v2=2π a/(3t); E=
3
π Β a2/(3t)；
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6.如图12-3-7所示，abcd是一个固定的U型金 属框架，ab和cd边都很长，bc边长为l，框架 的电阻可不计，ef是放置在框架上与bc平行的 导体杆，它可在框架上自由滑动(无摩擦)，它 的电阻为R.现沿垂直于框架平面的方向加一恒 定的匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直于 纸面向里，已知以恒 力F向右拉导体ef时， 导体杆最后匀速滑动，
四、ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ比较
1、 E= n
△φ △t
E= n
△φ △t
与E=BLV
只能用作求△t时间内平均感应电动势
2、E=BLV （2）V为即时速度时，E为即时感应电动势
（1）V为平均速度时，E为平均感应电动势
3、E的大小与电路是否闭合无关，闭合时有电流产生， 不闭合时只有感应电动势产生。
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课上练习 1.单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动， 转轴垂直于磁场，若线圈所围面积里磁通量随 时间变化的规律如图所示，则( AB ) A.线圈中0时刻感应电动势最大 B.线圈中D时刻感应电动势为0 C.线圈中D时刻感应电动势最大 D.线圈中0至D时间内平均感应电 动势为1.4V
求匀速滑动时的速度.
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【解析】当导体杆向右滑动时，通过回路 efcb的磁通量将发生变化，从而在回路中产 生感应电动势E和感应电流I.设导体杆做匀 速运动时的速度为v，根据法拉第电磁感应 定律和欧姆定律可知： E=Blv、I=E/R;而磁场对导体杆的作用力为
F安=BlI,且有F=F安，解得匀速滑动时的速度 为：v=FR/B2l2.
(1)线框内感应电动势在t时间内的平均值;
(2)转过1200角时,
感应电动势的瞬时值.
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【解析】(1)设初始时刻线框朝纸外的一 面为正面时,此时刻磁通量磁能量Φ 1= Ba2, 磁感线从正面穿入,t时刻后, 磁通量 Φ 2=(1/2)Ba2, 且此时刻磁通量的变化量应 当是(Φ 1+Φ 2),而不是(Φ 1-Φ 2),(学生可比 较一下转过1200与转过600时的区别). E= △Φ / △t求出平均电动势：E=3Ba２/2t；
高三物理总复习：
法拉第电磁感应定律
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一、法拉第电磁感应定律 1、内容：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。
2、公式： E n t n为匝数 3、说明：E n t 2 1
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二、导体切割磁感线产生感应电动势
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3.若导体棒绕某一固定转轴切割磁感线 时，虽然棒上各点的切割速度并不相同，可 用棒中点的速度等效替代切割速度，常用公 式E=BLv中. 4.公式中的L为有效切割长度，即垂直 于B、垂直于v且处于磁场中的直线部分长度； 此公式是法拉第电磁感应定律在导体切割磁 感线时的导出式.
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解析：
2BS E t t E I R 2BS Q It R
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4.直接写出图12-3-3所示各种情况下导线
ab两端的感应电动势的表达式(B.L.ν .θ 已
知); ①E=Blvsinθ ②E=2BRv; ③E=BRv
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5.如图12-3-5所示，边长为a的正方形闭合 线框ABCD在匀强磁场中绕AB边匀速转动,磁 感应强度为B,初始时刻线框所在面与磁感 线垂直,经过时间t转过1200角,求: