2018年秋高中物理选修3 2沪科版课件13 探究感应电动势的大小共30张

答案 :4×10-4 8×10-3 1.6
探究一
探究二
探究三
题后反思
此类问题易出现两点错误 :①计算磁通量时忘记磁场方向和平面的夹
角;②计算电动势大小时 ,易忘记匝数。
探究一
探究二
探究三
??变式训练 1??(2014·平顶山高二期中考试 )一矩形线框置于匀强磁场中 ,
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
线框平面与磁场方向垂直。先保持线框的面积不变 ,将磁感应强度在 1 s 时
1.3 探究 感应电动 势的大小
学习目标
1.了解探究感应电动势大小的 方法。 2.理解法拉第电磁感应定律。 3.掌握感应电动势的两种形式 及计算的方法。 4.能利用法拉第电磁感应定律 分析实际问题。
思维脉络
一二
一、感应电动势
1.感应电动势与感应电流的对比
感应电动势
感应电流
概念 条件
电磁感应 中产生的电动势 磁通量有变化
探究一
探究二
探究三
法拉第电磁感应定律的理解与应用
问题导引
如图所示 ,在研究电磁感应现象的实验中 ,我们以不同的速率把磁铁插 入或抽出线圈时 ,为什么产生的感应电流不同 ?
提示闭合回路的感应电流由感应电动势决定 ,感应电动势与磁 通量的变化快慢有关。
探究一
探究二
探究三
名师精讲
1.区别磁通量 Φ 、磁通量的变化量 ΔΦ 、磁通量的变化率ΔΔ????
电磁感应 中产生的电流 磁通量有变化且 回路闭合
两者 联系
感应电动势的产生与电路是否闭合、电路如何组成 无关,感应 电动势比感应电流 更能反映电磁感应现象的本质
友情提示
产生电磁感应的导体(或电路)相当于电源,在电源内部电流由电势低 的向电势高的方向流动。
2.感应电动势的分类 (1)感生电动势:由于电路中的磁通量变化而产生的感应电动势。 (2)动生电动势:由于导体在磁场中运动而产生的感应电动势。
探究一
探究二
探究三
2(1.应)感用应公电式动势E=nEΔΔ的????应大注小意决的定问于题穿过电路的磁通量的变化率ΔΔ????,而与 Φ 的大小、 ΔΦ 的大小没有必然的联系 ,和电路的电阻 R 无关;感应电流的大
小与 E 和回路总电阻 R 有关。
(2)磁通量的变化率
Δ??是
Δ??
Φ
-t
图像上某点切线的斜率。
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是
Wb; 磁通量的平均变化率是
Wb/s; 线圈中平均感应电动势的大小是
V。
点拨:磁通量的变化量、磁通量的变化率穿过一匝线圈和穿过n 匝是一
样的 ,而感应电动势则不一样,感应电动势与匝数成正比。只要ΔΦ、Δt 是 独立的 ,计算的就是平均电动势。ΔΔ????是一个整体,就是一个状态量,瞬时的。
(3)公式
E=k
Δ??
·Δ??,k
为比例常数 ,当
E、ΔΦ
、Δt
均取国际单位时,k= 1,所
以有 E=Δ??。
Δ??
(4)若线圈有
n
匝,则相当于
n
个相同的电动势
Δ??串联,所以整个线圈中
Δ??
电动势为 E=n Δ??。
Δ??
探究一
探究二
探究三
例题 1
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
提示发电原理是闭合回路的部分导体切割磁感线产生感应电
动势,因素与导体长度、速度、磁感应强度以及切割方向与磁场方向的夹角 有关。
探究一
探究二
探究三
名师精讲
1.导体做切割磁感线运动时产生的感应电动势的推导 (1)导体垂直切割磁感线时,导体棒 ab 在间距为 L 的两金属导轨上以速 度 v 垂直磁感线运动,匀强磁场磁感应强度为B。设导体棒运动所用的时间 为 Δt,则所运动的距离为 Δx=vΔt,磁通量的变化量ΔΦ =BΔS=BLvΔt。根据 法拉第电磁感应定律 E=ΔΔ???? = ???Δ?????Δ=??BLv。通常用 E=BLv 计算瞬时感应电 动势。
Δ??
2B0Δ??=2B0
??0 2
1s
=
??10s??0,故
E1=E2,选项
B
正确。
答案 :B
探究一
探究二
探究三
导体切割磁感线产生电动势的计算
问题导引
据报道,1992年 7 月,美国“阿特兰蒂斯”号航天飞机进行了一项卫星悬 绳发电实验,实验取得部分成功,航天飞机在地球赤道上空离地面约3 000 km处,由航天飞机发射一颗卫星,携带一根长 20 km的金属悬绳,使这根悬 绳与地磁场垂直,做切割磁感线运动。卫星悬绳发电的实验原理是什么?发 电电压大小跟哪些因素有关呢?
物理量
单位 物理意义
计算公式
表示某时刻或某位置时穿过
磁通量 Φ
Wb 某一面积的磁感线条数的多 Φ =B·S⊥ 少
磁通量的变
表示在某一过程中穿过某一
化量 ΔΦ
Wb 面积的磁通量变化的多少
ΔΦ =Φ 2-Φ 1
磁通量的变
表示穿过某一面积的磁通量
化率????Φt
Wb/s 变化的快慢
??Φ ??t =
??S B·??t ??B ??t ·S
Δ??串联,即 n 匝线圈产生的感应电动势为 E=nΔ??。
Δ??
Δ??
3.感应电动势大小的计算公式
(1)磁通量发生变化的情况
:E=n
Δ??。
Δ??
(2)导体垂直切割磁感线的情况 :E=BLv。
(3)非垂直切割的情况下可找出切割磁感线的有效长度或有效速度 ,当
速度与导体垂直而与磁场有夹角 θ 时,E=BLvsin θ。
一二
二、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.法拉第电磁感应定律的理解
用 E 表示感应电动势;用Δ??表示磁通量的变化率 ,它的物理意义是:磁通
Δ??
量变化的快慢 。
法拉第电磁感应定律的数学表达式 :E=k ΔΔ????,当使用国际单位时 k=1。 当螺线管的匝数为 n,每一匝中的磁通量的变化率都相同,相当于 n 个
解析 :磁通量的变化量是由磁场的变化引起的,所以 ΔΦ =ΔBSsin θ
ΔΦ =ΔBSsin θ=(0.5-0.1)×20×10-4×0.5 Wb =4×10-4 Wb
磁通量的变化率 :ΔΔ????
=
4×10-4 0.05
Wb/s
=8×10-3
Wb/s
根据法拉第电磁感应定律得平均感应电动势
E=nΔΔ????=200×8×10-3 V=1.6V。
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 ( )
1
A.2
B.1
C.2
D.4
解析 :由法拉第电磁感应定律 (设原来的磁感应强度和面积分别为 B0、
S0)有
:E1=
ΔΔ????S0=?1?s0S0,E2=