探究感应电动势的大小_课件1

由电流产生的条件知道：既然有感应电流，那么电路中就 一定存在电动势。电磁感应现象中产生的电动势叫做感应 电动势，感应电流的大小不同，是因为感应电动势的大小 不同
问题1：如图所示，在螺线管中插入一个条形磁铁，问：
①在条形磁铁向下插入螺线管的过程中,该电 路中是否有电流?为什么?
a 答：有，因为磁通量有a 变化 S v
Δt 第电磁感应定律。
2.数学表达式 E ΔΦ
Δt
E=k ΔΦ Δt
在国际单位制中，电动势单位是伏（V），磁通量单位是
韦伯（Wb），时间单位是秒（s），可以证明式中比例系
数k=1，（同学们可以课下自己证明），则上式可写成
E= ΔΦ Δt
所以 Wb V s
问题：若闭合电路是n匝线圈，且穿过每匝线圈的磁通量 相同，则E=？ 若有n匝线圈，则相当于有n个电源串联，总电动势为：
2.感应电动势的大小: E=BLv1 =BLvsinθ
最困难的时候，也往往是我们离成 功不远的时候。
一、感应电动势
1.在电磁感应现象中产生的电动势称为感应电动势 2.产生感应电动势的那部分导体相当于电源．
3.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？
实验探究：探究感应电动势的大小与磁通量变化的关系.
××××
Δ Φ =BΔ S =BLvΔ t 产生的感应电动势为：
× G×
×v× ××
× ×
E Φ BLvt BLv
t t
×××× × b× × b× ××××
（v是相对磁场的速度，其中 L B、 L v ）
若导体运动方向跟磁感应强度方向有夹角
(导体斜切磁感线)
B
v1
θ
E=BLv1 =BLvsinθ
穿过回路的磁通 量变化的快慢
与电磁感应关系
无直接关系 产生感应电动势
的条件
决定感应电动势 的大小
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
回路在时间t内增大的面积为：Δ S=LvΔ t a
a
穿过回路的磁通量的变化为：
θ 为v与B夹角
v v2
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)
问题：公式 ① E n 与公式 ② E=BLv sinθ
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应电动势；②求出的是某部分导体 的电动势。回路中感应电动势为零时，回路中某段导体的感应 电动势不一定为零。
由I E 知：总电阻一定时，E越大，I越大，指针 R r 偏转程度越大。
问题3：该实验中，将条形磁铁从同一高度插入线圈中，快 插入和慢插入有什么相同和不同？
相同 不同
从条件上看 Φ都发生了变化
Φ变化的快慢不同
从结果上看 都产生了I 产生的I大小不等
实验中，将条形磁铁快插入（或拔出）比慢插入（或拔出） 时，Φ变化的快，I感 大 ，E感 大 。
探究感应电动势的大小
1.知道感应电动势,及决定感应电动势大小的因素。
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 、Δ Φ 、ΔΦ 。
Δt
3.理解法拉第电磁感应定律的内容、数学表达式。 4.知道E=BLvsinθ 如何推得，会用E=n ΔΦ 解决问题。
Δt
复习提问 1.在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？
E=n ΔΦ Δt
注意：公式中Δ φ 应取绝对值,不涉及正负. 我们知道，感应电流是有方向的，感应电动势也是有方 向的，感应电动势的方向跟感应电流的方向相同
3.定律的理解:
⑴磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率的区别Φ 、 Δ Φ 、Δ Φ ／Δ t ⑵感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比 ⑶感应电动势的方向由楞次定律来判断 讨论：磁通量大，磁通量的变化量一定大吗？
2.联系： (1)公式①中的时间趋近于0时，则E为瞬 时感应电动势 (2)公式②中v若代表平均速度，则E为平 均感应电动势。
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。 答案：25V
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。 答案：16V
（1）闭合回路 （2）磁通量发生变化
2.恒定电流中，电路中存在持续电流的条件是什么？ （1）电路闭合 （2）电源提供电动势
3.在发生电磁感应的情况下，用什么方法可以判定感应电 流的方向？
由楞次定律或右手定则判断感应电流的方向
思考与讨论 实验中，感应电流的大小并不一定相同（指针的偏转程度 不一样），你知道这是什么原因吗？
E=2Bωr 2
O
B O'
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的线框绕中心轴OO'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周的过程中的平均感应电动势
E= 2BL1L2ω
π
(2)线圈转过1/2周的过程中的平均感应
a
电动势
E= 2BL1L2ω
步骤
①将条形磁铁迅速和缓慢地插入拔出螺线管，记录表针的 最大摆幅。 ②迅速和缓慢移动导体棒，记录表针的最大摆幅。 ③迅速和缓慢移动滑动变阻器滑片，迅速和缓慢地插入拔 出螺线管，分别记录表针的最大摆幅；
实验分析:
问题1：在实验中，电流计指针偏转原因是什么？
Φ 变化→产生E→产生I
问题2：电流计指针偏转程度跟感应电动势大小有什么关系？
磁通量的变化量大，磁通量的变化率一定大吗？ 磁通量的变化率和磁通量、磁通量的变化量不同。
磁通量为零，磁通量的变化率不一定为零;磁通量的 变化量大，磁通量的变化率也不一定大。
（与速度、速度的变化量和加速度的关系类比）
4.理解:Φ 、△Φ 、Δ Φ /Δ t的意义
物理意义
穿过回路的磁感 线的条数多少
穿过回路的磁通 量变化了多少
b
π
Oω
d B c O'
6.如图,水平面上有两根相距0.5m的足够长的平行金属导轨
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.
a
Na
②v若有感应电R流,是谁E充当r 电源?
Er
G
LG
b 答：结合恒定电流中知b识，对比可知b ：左图中的b虚线
框部分相当于电源。
③若上图中电路是断开的，有无感应电流？有无感应电动 势？ 答：电路断开，肯定无电流，但有电动势。
问题2：产生感应电动势的条件是什么？ 答：回路中的磁通量发生变化
问题3：比较产生感应电动势的条件和产生感应电流的条件 你有什么发现？ 答：在电磁感应现象中，不论电路是否闭合，只要穿过电 路的磁通量发生变化，电路中就有感应电动势，但产生感 应电流还需要电路闭合，因此研究感应电动势更有意义
(1)ab中的电流多大? ab两点间的电压多大?
I=0.5A
U=1.5V
(2)维持ab做匀速运动的外力多大? M
a
N
F=0.1N
v
(3)ab向右运动1m的过程中, 外力做 R B r
Байду номын сангаас
的功是多少?电路中产生的热量是多少? P
WF=0.1J
Q=0.1J
b
Q
1.产生感应电动势的条件:（通过线圈的磁通量发生变化）
3.一个匝数为100、面积为10cm2的线圈垂直磁场放置, 在 0.5s内穿过它的磁场的磁感应强度从1T增加到9T。求线圈 中的感应电动势。
答案：1.6V
4.如图，半径为r的金属环绕通过某直径的轴OO'以角速度 ω 做匀速转动,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90°角的过程 中，环中产生的电动势的平均值是多少?
实验结论: 电动势的大小与磁通量的变化快慢有关，磁通量的变化越 快电动势越大,磁通量的变化越慢电动势越小。
也就是说， 越大，E感越大，即感应电动势的大小完全由 磁通量的变化t率决定
二、法拉第电磁感应定律：
1.精确的实验表明：电路中感应电动势的大小，跟穿过这 一电路磁通量的变化率成正比，即E∝ ΔΦ。这就是法拉