电磁学第四章ppt
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高中物理选修3-2 第四章电磁感应-4.法拉第电磁感应定律(课件)(共79张PPT)
E=BLvsinθ，（θ指v与B的夹角）
这是导线切割磁感线时的感应电动势计算更简捷的公式， 需要注意：
（1）在公式E=BLv中，B,L,v三者两两垂直，导线的长 度L应为有效长度
（2）导线运动方向和磁感线平行时，E=0
穿过闭合电路磁通量的变化量为
ΔΦ=BΔS=BLvΔt 据法拉第电磁感应定律，得
E ΔΦ BLv Δt
C
N N1
v
D
M 图4.4-1
M1
问题： 当导体的运动方向跟磁感线方向有一个夹角θ, 感应电动势可用上面的公式计算吗？
如图4.4-2所示，闭合电路的一部分导体处于匀强磁场中,
导线的运动方向与导线本身是垂直的，但导体棒与磁感
N 答：有，因磁通量有变化
G ②有感应电流，是谁充当电源？
答：由恒定电流中学习可知，对比可知左图 中的虚线框部分相当于电源。 S
③上图中若电路是断开的，
N
有无感应电流电流？有无感 G 应电动势？
G
Er
答：电路断开,肯定无电流,但有电动势。
问题3、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．
Δt 当线圈和磁场的夹角θ变化时则
E BS Δ(cosθ) Δt
三、导线切割磁感线时的感应电动势
如图4.4-1所示电路，闭合电路一部分导体MN处于匀强 磁场中，磁感应强度为B，MN的长度为L,以速度v匀速 切割磁感线，求产生的感应电动势?
解析： 设在Δt时间内导体棒由原来的位置运动到M1N1,这时线 框面积的变化量为ΔS=LvΔt
2、探究影响感应电动势大小的因素
（1）探究目的：感应电动势大小跟什么因素有关?
（2）探究要求：
①将条形磁铁迅速和缓慢的插入拔出螺线管，记录
高中物理 第四章 第4节 法拉第电磁感应定律课件2高二选修32物理课件
(2)磁通量的变化常由 B 的变化或 S 的变化引起． ①当 ΔΦ 仅由 B 的变化引起时，E＝nSΔΔBt . ②当 ΔΦ 仅由 S 的变化引起时，E＝nBΔΔSt . (3)E＝nΔΔΦt 计算的是 Δt 时间内平均感应电动势，其中 n 为线 圈匝数，ΔΦ 取绝对值．当 Δt→0 时，E＝nΔΔΦt 的值才等于瞬 时感应电动势． 2．在 Φ－t 图象中，磁通量的变化率ΔΔΦt 是图象上某点切线的 斜率．
命题视角 2 公式 E＝nΔΔΦt 的应用 (2019·阜阳高二检测)如图甲所示的螺线管，匝数 n＝
1 500 匝，横截面积 S＝20 cm2，方向向右穿过螺线管的匀强 磁场的磁感应强度按图乙所示规律变化，则
12/9/2021
第十三页，共三十三页。
(1)2 s 内穿过线圈的磁通量的变化量是多少？ (2)磁通量的平均变化率多大？ (3)线圈中感应电动势大小为多少？ [思路点拨] (1)磁通量的变化量用 ΔΦ＝Φ2－Φ1 求解； (2)感应电动势用公式 E＝nΔΔΦt 求解．
第二十八页，共三十三页。
命题视角 3 公式 E＝nΔΔΦt 与 E＝Blv 的区别 (2019·福建南平高二联考)如图所示，边长为 L 的正方
形导线框 abcd 处于磁感应强度为 B0 的匀强磁场中，bc 边与磁 场右边界重合．现发生以下两个过程：一是仅让线框以垂直于 边界的速度 v 匀速向右拉出磁场，二是仅使磁感应强度随时间 均匀变化．若导线框在上述两个过程中产生的感应电流大小相 等，则磁感应强度的变化率为( )
12/9/2021
第十一页，共三十三页。
[解析] 根据法拉第电磁感应定律 E＝nΔΔΦt 可知，穿过线圈的 磁通量变化率ΔΔΦt 越大，感应电动势越大，磁通量变化率ΔΔΦt 的 大小反映磁通量变化的快慢，即磁通量变化得越快，感应电动 势越大，而与 Φ、ΔΦ 无关．
高中物第四章 电磁感应 4 法拉第电磁感应定律ppt课件
3．决定 Φ、ΔΦ、ΔΔΦt 大小的因素是什么？
【提示】
由
Φ
＝
BS
，
Δ
Φ
＝
|Φ2
－
Φ1|，
ΔΦ
Δt
＝
|Φ2Δ－tΦ1|来判断．
第 2 步结论——自我总结，素能培养
1．感应电动势的大小：决定于穿过电路的磁通量的
变化率ΔΔΦt 而与 Φ 的大小、ΔΦ的大小没有必然联系．而
ΔΦ
Δt 的两种表达形式为
S·ΔΔBt 和
穿过线圈的磁通量：Φ2＝BS2＝0.50×254π Wb≈
2．55×10－2 Wb
所以，磁通量的变化量
ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝(2.55－2.0) ×10－2 Wb＝5.5×10－3
Wb.
磁
通量
的
变
化
ΔΦ
率 Δt ＝
5.5×10－3 5
Wb/s＝ 1.1×10－ 3
Wb/s.
感应电动势为：E＝nΔΔΦt ＝100×1.1×10－3 V＝0.11
3．公式中的l应了解为导线切割磁感线时的有效长度 ．假设导线和磁场不垂直，l应是导线在垂直磁场方向投影 的长度；假设切割磁感线的导线是弯曲的，l应取导线两端 点的连线在与B和v都垂直的直线上的投影长度．
例如，如下图的三幅图中切割磁感线的导线是弯曲的 ，那么切割磁感线的有效长度应取与B和v垂直的等效直线 长度，即ab的长．
[后判断]
1．对于E＝Blv中的B、l、v三者必需相互垂直．(√ ) 2．导体棒在磁场中运动速度越大，产生的感应电动 势一定越大．(× ) 3．当B、l、v三者大小、方向均不变时，在Δt时间内 的平均感应电动势和它在恣意时辰产生的瞬时感应电动势 一样．( √ )
电磁学课件 第四章-1
2、电流强度与电流密度
电流强度：单位时间内通过导体任一横截面的电量.
I[安培] q [库仑 / 秒] t
取 t 0，则得
I lim q dq t0 t dt
单位： 1A 103 mA 106 A
电流强度是标量,它只能描述导体中通过某一截面的整体特征. 为反映导体中各处电荷定向运动的情况，需引入电流密度概念.
第四章 稳恒电流
本章基本要求：
1. 理解电流密度矢量概念及其与电流强度的关系; 2. 理解稳恒电流及稳恒电场的意义和它们的基本性质; 3. 理解欧姆定律的微分式; 4. 从力的作用、能量转化和电势变化等方面理解电动
势的概念; 5. 掌握基尔霍夫定理计算复杂电路; 6. 理解金属中电流形成的经典图像和焦耳热产生的物理过程; 7.** 稳恒电流和静电场的综合求解问题.
• 稳恒电场与静电场相似之处？
• 稳恒电场与静电场的重要区别？
二、欧姆定律－研究导体中的电流分布和电场分布的关系
1. 欧姆定律：
要维持在导体内产生电流，导体内必须有电场。分析一段有 稳恒电流的导体
I
U1
U2 R
G (U1
U2 )
电导
G
1 R
的单位为［欧姆］1
，称西门子.
实验表明
R l
S
1
R
dq dt
d dt
v
edV
V
e
t
dV
表明：电流线只能起、止于电荷随时间变化的地方
当 dq 0时, S面内电荷减少了. 此时 有 j dS 0
dt
S
,在电流线的起点附近区域中，会出现负电荷的积累(流出正电荷）
而在电流线的终点附近区域会出现正电荷的积累.
第4章 2 《电磁场与电磁波》课件ppt
发出振荡的电场……如此周而复始,便会形成电磁波。
答案 D
探究二
电磁波与机械波的比较
情境探究
如图所示,某同学正在回答“神舟十号”航天员王亚平的问题,请问她们的通
话是通过机械波进行的还是通过电磁波进行的,为什么?
要点提示 电磁波。因为机械波的传播离不开介质,而电磁波可以在真空
中传播。
知识归纳
电磁波是电磁现象,机械波是力学现象,两种波产生机理不同,所以除具有
)
答案 √
(3)在电场周围,一定存在和它联系着的磁场。(
解析 变化的电场产生磁场,静电场周围没有磁场。
答案 ×
)
(4)在变化的磁场周围一定会产生变化的电场。(
)
解析 均匀变化的磁场周围产生恒定的电场。
答案 ×
(5)只要有电场和磁场,就能产生电磁波。(
)
解析 周期性变化的电场和周期性变化的磁场相互激发,由近及远地传播出
实例引导
例1 根据麦克斯韦电磁场理论,下列说法正确的是(
)
A.有电场的空间一定存在磁场,有磁场的空间也一定能产生电场
B.在变化的电场周围空间一定产生变化的磁场,在变化的磁场周围空间一
定产生变化的电场
C.均匀变化的电场周围空间一定产生均匀变化的磁场
D.周期性变化的磁场周围空间一定产生周期性变化的电场
变式训练 1如图所示的四种电场中,哪一种能产生电磁波(
)
解析 由麦克斯韦电磁场理论,当空间出现恒定的电场时(如A图),由于它不
激发磁场,故无电磁波产生;当出现均匀变化的电场时(如B、C图),会激发
出磁场,但磁场恒定,不会激发出电场,故也不会产生电磁波;只有振荡的电
场(即周期性变化的电场)(如D图),才会激发出振荡的磁场,振荡的磁场又激
答案 D
探究二
电磁波与机械波的比较
情境探究
如图所示,某同学正在回答“神舟十号”航天员王亚平的问题,请问她们的通
话是通过机械波进行的还是通过电磁波进行的,为什么?
要点提示 电磁波。因为机械波的传播离不开介质,而电磁波可以在真空
中传播。
知识归纳
电磁波是电磁现象,机械波是力学现象,两种波产生机理不同,所以除具有
)
答案 √
(3)在电场周围,一定存在和它联系着的磁场。(
解析 变化的电场产生磁场,静电场周围没有磁场。
答案 ×
)
(4)在变化的磁场周围一定会产生变化的电场。(
)
解析 均匀变化的磁场周围产生恒定的电场。
答案 ×
(5)只要有电场和磁场,就能产生电磁波。(
)
解析 周期性变化的电场和周期性变化的磁场相互激发,由近及远地传播出
实例引导
例1 根据麦克斯韦电磁场理论,下列说法正确的是(
)
A.有电场的空间一定存在磁场,有磁场的空间也一定能产生电场
B.在变化的电场周围空间一定产生变化的磁场,在变化的磁场周围空间一
定产生变化的电场
C.均匀变化的电场周围空间一定产生均匀变化的磁场
D.周期性变化的磁场周围空间一定产生周期性变化的电场
变式训练 1如图所示的四种电场中,哪一种能产生电磁波(
)
解析 由麦克斯韦电磁场理论,当空间出现恒定的电场时(如A图),由于它不
激发磁场,故无电磁波产生;当出现均匀变化的电场时(如B、C图),会激发
出磁场,但磁场恒定,不会激发出电场,故也不会产生电磁波;只有振荡的电
场(即周期性变化的电场)(如D图),才会激发出振荡的磁场,振荡的磁场又激
电磁学课件：4_1电磁介质
取一任意闭合曲面S
以曲面的外法线方向n为正
极化强度矢量P经整个闭合面S的通量等于 因极化穿出该闭合面的极化电荷总量q’
根据电荷守恒定律，穿出S的极化电荷等 于S面内净余的等量异号极化电荷－q’
P d S q' q'
S
穿出S面
S内
普遍规律
均匀介质：介质性质不随空间变化
可以证明
进去=出来——闭合面内不出现净电荷 ‘＝0
有作用？
物质固有的电 磁结构
场
物质
自由电荷：宏观移动 束缚电荷：极化
磁介质:磁化
电介质
物质具有电结构 当物质处于静电场中
场对物质的作用：对物质中的带电粒子作用 物质对场的响应：物质中的带电粒子对电场力的作用
的响应
导体、半导体和绝缘体有着不同的固有电结构
不同的物质会对电场作出不同的响应，产生不同的后 果，——在静电场中具有各自的特性。 • 导体中存在着大量的自由电子——静电平衡 • 绝缘体中的自由电子非常稀少——极化 • 半导体中的参与导电的粒子数目介于两者之间。
dS上的极化电荷 dS R2 sindd
dq' 'dS P cosdS PR2 cos sindd
dEo '
1
4 0
dq' R2
P
4 0
cos
s in dd
对称性分析：
退极化场由面元指向O（如图）
只有沿z轴电分量未被抵消，且与P相反
dE'z
dE'o
cos(
)
P
4
0
cos2
s in dd
介质中一点的 P(宏观量 )
P lim p分子 V 0 V
最新第四章 第4节 法拉第电磁感应定律课件ppt.ppt
[重点诠释] 1．对公式E＝Blvsin θ的理解 (1)该公式可看成法拉第电磁感应定律的一种特殊情况， 通常用来求导体运动速度为v时的瞬时电动势。 (2)当B、l、v三个量方向相互垂直时，E＝Blv；当有任 意两个量的方向平行时，E＝0。
(3)式中的l应理解为导体切割磁感线时的有效长度。 若切割磁感线的导体是弯曲的，则应取其与B和v方 向都垂直的等效线段长度来计算。如图4－4－4中线段ab 的长即为导体切割磁感线的有效长度。
不动而磁场运动时，也有电磁感应现象产生。
2．公式 E＝nΔΔΦt 与 E＝Blvsin θ 的区别与联系
E＝n ΔΔΦt
E＝Blvsin θ
求的是Δt时间内的平均感应 求的是瞬时感应电动
电动势，E与某段时间或某个 势，E与某个时刻或
过程相对应
某个位置相对应
区
求的是整个电路的感应电动
别
求的是电路中一部分
2．法拉第电磁感应定律
(1)内容：闭合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＝ΔΔΦt 。
ΔΦ
若闭合电路是一个匝数为 n 的线圈，则 E＝ n Δt 。
(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 。
[重点诠释]
磁通量 Φ，磁通量的变化量 ΔΦ，磁通量的变化率ΔΔΦt 的比较
图4－4－4
(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 4-4-5
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。
电磁学教学资料 第4章
电流密度矢量构成的矢量场称之为电流场。
3. 电流线：用电流线描述电流场 曲线方向：该点电流密度方向； 曲线密度：与该点电流密度的大小成正比。
4. 电流强度和电流密度矢量关系
IS jdS
与电荷运动速度的关系
j nevd
说明：电流强度是通过某面积的电流密度的通量。
6
三、 电流的连续性方程
1. 电流的连续性方程 在导体内任一闭合曲面内，根据电荷守恒定律，满足
R
一、电源
I 电源是不断地将其它形式的能量转换为
电能的装置。电源中非静电力的存在是形
A
B
成恒定电流的根本原因。
不同类型电源中，非静电力不同：
•发电机：电机作用将机械能转化为电能； •化学电池：化学作用将化学能转化为电能； •温差电源：扩散作用将热能转化为电能； •太阳能电池：直接将光能转化为电能； •核能电池：直接将核能转换为电能。
电流密度与电荷运动速度的关系
j nevd
5
电流强度是标量,它只能描述导体中通过某一截面的整体特征.
为反2. 映电导流体密中度各矢处量电荷 j 定向运动的情况，需引入电流 S密0 度S概 念.
S
n
定义
j
dI
n
dI
n
dS dScos
j
电流密度是一个矢量，其方向和该点正电荷运动的方向 一致，数值上等于通过该点单位垂直截面的电流强度。
L
(E1t E2t)l
E1t E2t 0
E2 介质2
n (E 2 E 1 ) 0
l E1
介质1
15
7、电流线在导体界面上的折射
J 1 n J 1 co 1 ,J 2 s n J 2co 2 s E 1 t E 1 si1 ,E n 2 t E 2 si2n
3. 电流线：用电流线描述电流场 曲线方向：该点电流密度方向； 曲线密度：与该点电流密度的大小成正比。
4. 电流强度和电流密度矢量关系
IS jdS
与电荷运动速度的关系
j nevd
说明：电流强度是通过某面积的电流密度的通量。
6
三、 电流的连续性方程
1. 电流的连续性方程 在导体内任一闭合曲面内，根据电荷守恒定律，满足
R
一、电源
I 电源是不断地将其它形式的能量转换为
电能的装置。电源中非静电力的存在是形
A
B
成恒定电流的根本原因。
不同类型电源中，非静电力不同：
•发电机：电机作用将机械能转化为电能； •化学电池：化学作用将化学能转化为电能； •温差电源：扩散作用将热能转化为电能； •太阳能电池：直接将光能转化为电能； •核能电池：直接将核能转换为电能。
电流密度与电荷运动速度的关系
j nevd
5
电流强度是标量,它只能描述导体中通过某一截面的整体特征.
为反2. 映电导流体密中度各矢处量电荷 j 定向运动的情况，需引入电流 S密0 度S概 念.
S
n
定义
j
dI
n
dI
n
dS dScos
j
电流密度是一个矢量，其方向和该点正电荷运动的方向 一致，数值上等于通过该点单位垂直截面的电流强度。
L
(E1t E2t)l
E1t E2t 0
E2 介质2
n (E 2 E 1 ) 0
l E1
介质1
15
7、电流线在导体界面上的折射
J 1 n J 1 co 1 ,J 2 s n J 2co 2 s E 1 t E 1 si1 ,E n 2 t E 2 si2n