法拉第电磁感应定律含动画

【解析】选D.依据法拉第电磁感应定律可知，感应电 动势与磁通量无关、与磁通量的变化量无关，与匝数 和磁通量的变化率成正比.因此，选项A、B都是错误 的.磁场的强弱与感应电动势也无关，所以选项C也是 不对的.线圈中磁通量变化越快意味着线圈的磁通量的 变化率越大，依据法拉第电磁感应定律可知，感应电 动势与磁通量的变化率成正比，在此条件下线圈中产 生的感应电动势越大，故选项D是正确的.
【解析】刚闭合开关S时，电流表读数比较大，后来 减小.随电动机的转速逐渐增大的过程中，电动机线圈 中产生反电动势，削弱电源产生的电流，所以电流表 示数减小. 答案：见解析
5.(2010·新课标全国卷)在电磁学发展过程中，许多科 学家做出了贡献.下列说法正确的是( ) A.奥斯特发现了电流磁效应；法拉第发现了电磁感应现 象 B.麦克斯韦预言了电磁波；楞次用实验证实了电磁波的 存在 C.库仑发现了点电荷的相互作用规律；密立根通过油滴 实验测定了元电荷的数值 D.安培发现了磁场对运动电荷的作用规律；洛伦兹发现 了磁场对电流的作用规律
Ω，
I= E = 2.5 A, R并 +r 3
UAB=I·R并=5 V≈1.7 V
3
答案：（1）2.5 V B→A方向 （2）1.7 V
课堂训练
1.下列几种说法正确的是( ) A.线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势 一定越大 B.线圈中磁通量越大，产生的感应电动势一定越大 C.线圈放在磁场越强的位置，产生的感应电动势一定 越大 D.线圈中磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势 越大
演示实验二
• 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
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ห้องสมุดไป่ตู้与讨论
• 感应电动势的大小跟哪些因素有关？
且不计空气阻力，则金属棒在
运动过程中产生的感应电动势
的大小变化情况是( )
A.越来越大
B.越来越小
C.保持不变
D.无法判断
【解析】选C.金属棒被水平抛出后做平抛运动，切割 速度保持v0不变，故感应电动势E=BLv0保持不变，故 C对，A、B、D都错.
4.如图所示，将玩具电动机通过开关、电流表接到电 池上，闭合开关S，观察电动机启动过程中电流表读 数会有什么变化？怎样解释这种电流的变化？
（2）用一根条形磁铁（控制磁通量）: 快速， △t小,指针偏转大 慢速， △t大,指针偏转小
结论
感应电动势的大小跟磁通量变化和所用时间都有关.
精确实验表明： 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。这就是法拉第电磁感 应定律。


Ek
E 得出
t
t
若闭合电路是一个n匝线圈，且穿 过每匝线圈的磁通量变化率都相同， 相当于N个相同的电源串联，则整个 线圈的感应电动势为
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。试
求:(1)线圈中产生感应电动势的最大值;
E BL1 L2
Oω
B
(2) 线圈转过1/4周的过程中的 a
d
平均感应电动势。
b
c
(3) 设线圈的总电阻为R，线圈
本节正课到此为止
【典例4】（2010·巢湖高二 检测）如图所示，MN、PQ为光 滑金属导轨（金属导轨电阻忽 略不计），MN、PQ相距L= 50 cm,导体棒AB在两轨道间 的电阻为r=1 Ω,且可以在MN、PQ上滑动，定值电阻 R1=3 Ω,R2=6 Ω,整个装置放在磁感应强度为B=1.0 T 的匀强磁场中，磁场方向垂直于整个导轨平面，现用外 力F拉着AB棒向右以v=5 m/s速度做匀速运动.
感应定律得：
E BLv t
（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：
v v sin 对切割有贡献． v// v cos 对切割无贡献．
所以：
E BLv
即: E BLV sin
求下面图示情况下，a、b、c三段导体 两端的感应电动势各为多大？
O'
转过1/4周的过程中通过某一截面的电量。
例• 题3 如图所示,A.B两个闭合线圈为同样
的导线制成,匝数均为10匝,A的半径是 B的半径的二倍,图示区域内有匀强磁 场,且磁感应强度随时间均匀减小.
• A．B线圈中产生的感应电动势之比是 多少?
• 两线圈中感应电流之比是多少?
线圈转动时，会产生感应电流，想一下，感应电 流对线圈运动是阻碍还是促进？
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：
V L , E BLV 1 B L2
2
2
例题2
【解析】 （1）由法拉第电磁感应定律
E=n =nS B =1 500 2010-4 2 V=6 V t t
由串联电路的分压规律，可知：
U MN
=
R1+R 2 R1+R 2 +r
-----反电动势
S
N
电动机由于机械故障 停转,要立即切断电源.
小结：
• 法拉第电磁感应定律 E
t
• 导线切割磁感线时产生的电动势的大小，跟
磁感强度B、导线长度L、运动速度v以及运动
方向与磁感线方向的夹角的正弦sin成正比
即: E BLV sin
反电动势：电动机转动时，线圈中会产生感 应电动势，这个电动势总要削弱电源电动势 的作用，这个电动势称为反电动势
甲
乙
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）
有电源就有电动势
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．
演示实验一
• 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
求：（1）导体棒AB产生的感应电动势E和AB棒上的感应 电流方向. （2）导体棒AB两端的电压UAB=？
【思路点拨】解答本题时应把握以下三点：
【标准解答】(1)导体棒AB产生的感应电动势E=BLv=
2.5 V
由右手定则，AB棒上的感应电流方向向上，即沿B→A
方向
(2)R并=
R1 R=22
R1+R 2
• 实验探究:影响感应电动势大小的因素
实验说明
• 闭合开关，控制小线圈升降速度（控制时 间），通过滑动变阻器改变通过小线圈的 电流。比较前后指针偏角变化。
• 保持小线圈电流不变（控制磁通量），改 变小线圈升降速度。
实验结果
（1）用同样快速（控制时间）: 电流弱（磁场弱）时, △φ小,指针偏转小 电流强（磁场强）时, △φ大,指针偏转大
【解析】选A、C.赫兹用实验证实了电磁波的存在，选项 B错误，洛伦兹发现了磁场对运动电荷的作用规律，安培 发现了磁场对电流的作用规律，选项D错误.
6.（2010·全国高考Ⅰ）某地的地磁场磁感应强度的竖 直分量方向向下，大小为4.5×10-5 T.一灵敏电压表连接 在当地入海河段的两岸，河宽100 m,该河段涨潮和落潮 时有海水（视为导体）流过.设落潮时，海水自西向东流， 流速为2 m/s.下列说法正确的是( ) A.电压表记录的电压为5 mV B.电压表记录的电压为9 mV C.河南岸的电势较高 D.河北岸的电势较高
E n t
概念的比较
磁通量φ 磁通量的变化△φ
速度v 速度的变化△v
磁通量的变化率 速度的变化率 v
t
t
因此，磁通量为零时，磁通量的变化率不一定为零。
二．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=BLvt ，由法拉第电磁
A.感应电流大小恒定，顺时针方向 B.感应电流大小恒定，逆时针方向 C.感应电流逐渐增大，逆时针方向 D.感应电流逐渐减小，顺时针方向
【解析】选B.由B-t图知：第2秒内 B恒定，则E= SB
t
t
也恒定，故感应电流 I= 大E 小恒定，又由楞次定律判断
R
知电流方向沿逆时针方向，故B对，A、C、D都错.
【解析】选B、D.海水在落潮时自西向东流，该过程可以 理解为：自西向东运动的导体棒在切割竖直向下的磁场. 根据右手定则，北岸是正极电势高，南岸电势低，所以D 正确C错.根据法拉第电磁感应定律E=BLv=4.5×10-5× 100×2 V=9×10-3 V,所以B正确A错.
7.(2010·西安高二检测)环形线圈放在均匀磁场中，设 在第1秒内磁感线垂直于线圈平面向里，若磁感应强度随 时间变化的关系如图，那么在第2秒内线圈中感应电流的 大小和方向是( )
4.4法拉第电磁感应定律
------感应电流的大小
知识回顾
问题1：据前面所学，电路中存在持续 电流的条件是什么？
（1）闭合电路； （2）有电源
问题2：什么叫电磁感应现象？产生感 应电流的条件是什么？
利用磁场产生电流的现象 产生感应电流的条件是： （1）闭合电路；（2）磁通量变化。
思考
试从本质上比较甲、乙两 电路的异同
2.（2010·银川高二检测）闭合电路中的一段导体， 在匀强磁场中以v所示方向运动时，导体内通过的感 应电流方向为I,图中正确表示了以上三个量的方向关 系的是( )
【解析】选B、D.根据右手定则，可知B、D图正确， A、C图错误.
3.如图所示，在竖直向下的匀
强磁场中，将一水平放置的金
属棒ab以水平初速度v0抛出， 设在整个过程中棒的取向不变，
（2）由I= q得在0至t1时间内通过R1的电量为
t
q

It1

nB0r2t1
3Rt0
答案：（1）
（2）nB0r22t1
3Rt0
nBt00电r22流由b向a通过R1
9.(2010·马鞍山高二 检测)如图（a）所示的 螺线管的匝数n=1 500, 横截面积S=20 cm2,电阻 r=1.5 Ω,与螺线管串联的外电阻R1=10 Ω,R2=3.5 Ω.若 穿过螺线管的磁场的磁感应强度按图（b）所示的规律变 化.求： （1）螺线管两端M、N间的电压. （2）R1上消耗的电功率.
三、反电动势
此电动势阻碍电路中原 来的电流.
故称之为反电动势
V
既然线圈在磁场中转动,线圈中就会产生感应电动势.感应电动 势加强了电源了产生的电流,还是削弱了它?是有得于线圈的转动, 还是阻碍了线圈的转动?
电动机转动时,线圈中产生 的感应电动势 总要削弱电源电动势的作 用,阻碍线圈的转动.
安培力方向 转动速度方向
8.（2010·桂林高二检测）如图（a）所示，一个电阻值 为R，匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接 成闭合回路.线圈的半径为r1.在线圈中半径为r2的圆形区 域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B 随时间t变化的关系图线如图（b）所示，图线与横、纵 轴的截距分别为t0和B0.导线的电阻不计，求0至t1时间内
（1）通过电阻R1上的电流大小及方向. （2）通过电阻R1上的电量q.
【解析】（1）由法拉第电磁感应定律得感应电动势为
E=n
t
=nr22
B t
=
nB0r22 t0
由闭合电路的欧姆定律，得通过R1的电流大小为
I= E = nB0r22 3R 3Rt0
由楞次定律知该电流由b向a通过R1
×××
×××
× ×Ｏ ×
×××
× R× ×
×××
××
××
× Ｖ×
××
×× ××
L为有效长度---导线在垂直速度方向上
的投影长度
公式 ①
区别1：
E n 与公式 ② E BLvsin
t
一般来说，
①求出的是平均感应电动势，和某段时间或 者某个过程对应，
②求出的是瞬时感应电动势，E和某个时刻或 者某个位置对应。
区别2：
①求出的是整个回路的感应电动势
回路中感应电动势为零时，但是回路中某
段导体的感应电动势不一定为零。 a
d
②求出的是切割磁场部分
L
v
导体的感应电动势
b
c
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．
A' ω
A
O
解析：