高中物理电磁感应定律PPT课件

M
a
N
(2)维持ab做匀速运动的外力多大? R B r v
F=0.1N
(3)ab向右运动1m的过程中,
P
b
Q
外力做的功是多少?电路中产生的热量是多少?
WF=0.1J Q=0.第13J2页/共44页
问题1：在P16图4.4-3中, 电源在电动机线圈中产生电流的方向怎样? AB边、CD边受力方向怎样? 线圈的运动方向怎样?
(2)公式②中v若代表平均速度，则E 为平均感应电动势。
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例与练9
如图,长为L的铜杆OA以O为轴在垂直于匀
强磁场的平面内以角速度ω匀速转动,磁场
的磁感应强度为B,求杆OA两端的电势差.
E 1 BL2
2
A' ω A
O
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例与练10
如图,水平面上有两根相距0.5m的足够长的平行金
第四章《电磁感应》
第四节 《法拉第电磁感应定律》
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教 学目标
• （一）知识与技能 • 1．知道什么叫感应电动势。 • 2．知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量，并能
区别Φ、ΔΦ、。
• 3．理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。
• 4．知道E=BLvsinθ如何推得。
• 5．会用法拉第电磁感应定律解决问题。 • （二）过程与方法
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小结：也可用 E Blv
进行计算,因为从O→A,各点的线速度 是均匀变化的,故取棒中点的速度代表 棒的平均速度，由
E Blv中 BL（L / 2） BL2 / 2
仍得到上面的结果.
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d B
的感应电动势哪个时刻最大?
哪个时刻最小?
b
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c 0'
问题：公式 ① E n 与公式 ② E BLv sin
t
的区别和联系？
1、区别：(1) ①求出的是平均感应电动势,
E和某段时间或某个过程对应； ②求出的是瞬时感应电动势，E和某个 时刻或某个位置对应.
(2)①求出的是整个回路的感 a
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思考:
问题1：什么叫电磁感应现象？ 利用磁场产生电流的现象
问题2：产生感应电流的条件是什么？ （1）闭合电路
（2）磁通量变化
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问题3：试从本质上比较甲、乙两电路的
异同
S
甲
G乙
N
产生电动势的那部分导体相当于电源
既然闭合电路中有感应电流，这 个电路中就一定有电动势。
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E n Φ
t
t
n为线圈的匝数
注意：公式中Δφ取绝对值，不涉及
正负，感应电流的方向另行判断。
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思考与讨论
问题1：磁通量大,磁通量变化一定大吗? 问题2：磁通量变化大,磁通量的变化率 一定大吗?
磁通量的变化率和磁通量、磁通量的 变化无直接关系:磁通量大(小,零)，磁通量 的变化率不一定大(小,零);磁通量的变化大 (小)，磁通量的变化率不一定大(小).
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问题1：在实验中，电流表指针 偏转原因是什么？
Φ变化
产生E
产生I
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问题2：电流表指针偏转程度跟 感应电动势的大小有什么关系？
由I E 知： Rr
总电阻一定
时,E越大,I越
大,指针偏转
越大.
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问题3:在实验中，将条形磁铁从同一高 度插入线圈中同一位置，快插入和慢插 入有什么相同和不同?
(可以类比速度、速度的变化和加速度.) 第14页/共44页
3、理解:Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的意义
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
无直接关系
磁通量变化△Ф
磁通量变化率
ΔΦ/Δt
穿过回路的磁通 产生感应电动
量变化了多少
势的条件
穿过回路的磁通 决定感应电动
量变化的快慢
势的大小
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回路在时间t内增大的面积
为： ΔS=LvΔt 穿过回路的磁通量的变化 为：
ΔΦ=BΔS =BLvΔt
产生的感应电动势为：
× ×a × × × ×a ×
× Gห้องสมุดไป่ตู้
×
× v×
×
×××××××
×××××
b
b
E Φ BLvt BLv（V是相对于磁场的速度）
t t
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三、导体切割磁感线时的感应电动势
25V
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例与练2 一个100匝的线圈，在0.5s内穿过它 的磁通量从0.01Wb增加到0.09Wb。 求线圈中的感应电动势。
16V
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例与练3 一个匝数为100、面积为10cm2的线 圈垂直磁场放置, 在0.5s内穿过它的 磁场从1T增加到9T。求线圈中的感 应电动势。
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例与练12
如图,一个水平放置的导体框架,宽度L=1.50m, 接有电阻R=0.20Ω,设匀强磁场和框架平面垂直, 磁感应强度B=0.40T,方向如图.今有一导体棒ab 跨放在框架上,并能无摩擦地沿框滑动,框架及 导体ab电阻均不计,当ab以v=4.0m/s的速度向右 匀速滑动时，试求：
矩形线框,边长ab=L1,bc=L2线框绕中心 轴00'以角速度ω由图示位置逆时针方
向转动。求:
(1)线圈转过1/4周的过程
0ω
中的平均感应电动势 a
d
E 2BL1L2
b
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B c 0'
例与练5
在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一
矩形线框,边长ab=L1,bc=L2线框绕中心 轴00'以角速度ω由图示位置逆时针方
直流电动机的原理: 通电导线在磁场中
受安培力而运动.
问题2：电动机线圈在磁场中转动会产生 感应电动势吗?方向怎样?
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四、反电动势
问题3：感应电动势是加强了电源产生的 电流,还是削弱了电源的电流?是有利于线 圈转动还是阻碍了线圈的转动?
1、定义：电动机转动时产生的感应 电动势总要削弱电源产生的电流,这 个电动势叫反电动势.
C、线圈中D时刻感应电动势最大
D、线圈中0到D时间内
Φ/10-2Wb
平均感应电动势为0.4V 2
斜率表示Φ 1
的变化率
0
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ABD
t/s 0.1
三、导体切割磁感线时的感应电动势
如图所示闭合线框一部分导体ab长l,处于
匀强磁场中，磁感应强度是B，ab以速度v匀
速切割磁感线，求产生的感应电动势
磁通量变化是电磁感应的根本原因; 产生感应电动势是电磁感应现象的本质.
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观察实验,分析思考:
问题1:在实验中,电流表 指针偏转原因是什么?
问题2:电流表指针偏转 程度跟感应电动势的大 小有什么关系?
问题3:在实验中，将条形磁铁从同一高 度插入线圈中同一位置，快插入和慢插 入有什么相同和不同?
• 通过推导到线切割磁感线时的感应电动势公式E=BLv，掌握运
用理论知识探究问题的方法。
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• （三）情感、态度与价值观 • 1．从不同物理现象中抽象出个性与共性问题，
培养学生对不同事物进行分析，找出共性与个 性的辩证唯物主义思想。 • 2．了解法拉第探索科学的方法，学习他的执著 的科学探究精神。 • 教学重点 • 法拉第电磁感应定律。 • 教学难点 • 平均电动势与瞬时电动势区别。 • 教学用具 • 演示法、归纳法、类比法 多媒体电脑、投影 仪、投影片。
4、应用:用公式 E n Φ 求E的二种
常见情况：
t
1.磁感应强度B不变,垂直于磁场的回路 面积S发生变化,ΔS＝S2-S1,此时：
E n BS （动生电动势） t
2.垂直于磁场的回路面积S不变,磁感应 强度B发生变化,ΔB＝B2-B1,此时：
SB
E n （感生电动势）
t第16页/共44页
例与练1 有一个50匝的线圈，如果穿过它的磁 通量的变化率为0.5Wb/s，求感应电 动势。
行检查
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.
例与练11
关于电磁感应，下述说法中正确的是( D )
A、穿过线圈的磁通量越大,感应电动势越大 B、穿过线圈的磁通量为零,感应电动势一定
为零 C、穿过线圈的磁通量的变化越大,感应电动
势越大 D、穿过线圈的磁通量变化越快,感应电动势
越大
注意:感应电动势E与Φ、△Φ、 △Φ/△t的关系
匀强磁场
E BLv
v 、B、L 两两垂直
L B、L v
v与B夹角为
E BLv sin
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例与练7
如图，匀强磁场的磁感应强度为B，长为
L的金属棒ab在垂直于B的平面内运动，
速度v与L成θ角，求金属棒ab产生的感应
电动势。
a
E=BLVsinθ
θ
v b
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例与练8
(1)导体ab上的感应电动势的大小 (2)回路上感应电流的大小
E=BLv=0.80V
I E 4.0A
Rr
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小结：①由于导体运动过程中感应电动 势不变，瞬时值等于平均值，所以也可
用下式求E. E B S
t t
②如果这时跨接在电阻两端有一个电压 表，测得的就是外电路上的电压，即
一、感应电动势
1、定义：在电磁感应现象中产 生的电动势叫感应电动势（E）.
闭合电路中有感应电流，这个电路 中就一定有感应电动势.
产生感应电动势的那部分导体 相当于电源.
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2、产生条件：只要穿过电路的 磁通量发生变化，电路中就产生 感应电动势。
3、感应电动势与感应电流：
只要磁通量变化,电路中就产生感应电动势; 若电路又闭合,电路中就有感应电流.
属导轨MN和PQ,它们的电阻不计,在M和P之间接
有R=3.0Ω的定值电阻,导体棒长ab=0.5m,其电阻为
r=1.0Ω,与导轨接触良好.整个装置处于方向竖直向
下的匀强磁场中,B=0.4T.现使ab以v=10m／s的速度
向右做匀速运动.
(1)ab中的电流多大? ab两点间的电压多大?
I=0.5A U=1.5V
若导体运动方向跟磁感应强度方向有夹角
B V1 θ
V2 v
(导体斜切磁感线)
E BLv1 BLv sin
θ为v与B夹角
注意：
1、导线运动方向和磁感线平行时, E=0 L
v
2、导线的长度L应为有效长度
3、速度v为平均值(瞬时值), E就为平均值(瞬时值)
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三、导体切割磁感线时的感应电动势
在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一个匝数为n
的矩形线圈,边长ab=L1,bc=L2线圈绕中心轴OO' 以角速度ω由图示位置逆时针方向转动。求:
(1)转过1/4周时ab边产生的瞬时感应电动势
(2)转过1/2周时ab边产生的瞬时感应电动势
E BLv sin nBL1L2 sin
0ω
思考: 转动1周的过程中ab边2产生 a
2、作用：阻碍线圈的转动.
线圈要维持转动,电源就要向电动机提供电能.
电能转化为其它形式的能.
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四、反电动势
问题4：如果电动机因机械阻力过大而 停止转动,会发生什么情况?这时应采取 什么措施?
3、应用：电动机停止转动,
就没有反电动势,线圈中电流
会很大,电动机会烧毁,要立即
切
断
电
源
,进
向转动。求:
(2)线圈转过1/2周的过程
0ω
中的平均感应电动势 a
d
E 2BL1L2
b
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B c 0'
例与练6
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：( ABD )
A、线圈中0时刻感应电动势最大
B、线圈中D时刻感应电动势为零
U IR R E Rr
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例与练13
如图,有一匀强磁场B=1.0×10-3T，在垂直 磁场的平面内,有一金属棒AO,绕平行于磁 场的O轴顺时针转动,已知棒长L=0.20m， 角速度ω=20rad/s，求：棒产生的感应电动 势有多大？
E BS BL2 8104 V t 2 2
d
应电动势；②求出的是某部分
导体的电动势。回路中感应电 L
v
动势为零时，回路中某段导体
的感应电动势不一定为零。 b
c
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问题：公式 ① E n 与公式 ② E BLv sin
t
的区别和联系？
2、联系：
公式①和公式②是统一的.
(1)公式①中的时间趋近于0时，则E 为瞬时感应电动势
从条件上看
相同 Φ都发生了变化 不同 Φ变化的快慢不同
从结果上看 都产生了E(I) 产生的E(I)大小不等
磁通量变化越快，感应电动势越大。
越大?
Φ
磁磁通通量量的的变变化化快率慢
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t
二、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 Φ
1.6V
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例与练4
如图，半径为r的金属环绕通过某直
径的轴00'以角速度ω作匀速转动,匀强
磁场的磁感应强度为B，从金属环面
与磁场方向重合时开始计时,则在 金
属环转过900角的过程中，环中产生
的电动势的 平均值是多大?
0
E 2Br 2
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B
0'
例与练5
在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一