高中物理新课标版人教版选修3-2精品课件:4.4法拉第电磁感应定律1.ppt
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法拉第电磁感应定律,感应电动势的大小,问题1:
据前面所学,电路中存在持续电流的条件是什么?
问题2:
什么叫电磁感应现象?
产生感应电流的条件是什么?
(1)闭合电路;,
(2)有电源,产生感应电流的条件是:
(1)闭合电路;
(2)磁通量变化。
利用磁场产生电流的现象,情景探究一,在有磁铁矿的地方,地磁场会产生异常,地质工作者利用这一现象探矿.找矿,现在给你一个灵敏电流计,一个多匝大线圈,你能进行简单的模拟探究吗?
说明你的探究方法和原理,引导思考讨论并总结,方法:
把大线圈与灵敏电流计组合成闭合电路,使大线圈沿平行于地面或垂直于地面的方向迅速移动,若灵敏电流计产生偏转,则表明周围有磁铁矿.思考:
为何要快速移动才能观察到明显的电流计的指针的偏转?
实验探究一,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,实验探究二,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,实验探究三,有感应电流,有电动势存在。
演示实验并播放动画画出等效电路图,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),在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。
产生感应电动势的那部分导体就相当于电源,一、感应电动势,1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2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,思考与讨论,感应电动势的大小跟哪些因素有关?
猜想或假设,提出问题,感应电动势很可能与磁通量变化的快慢有关(而磁通量变化的快慢可以用磁通量的变化率表示),实验1:
用导线切割磁感线,产生感应电流的实验中,导线运动的速度越快、磁体的磁场越强,产生的感应电流越大,实验探究1:
感应电动势2,实验2:
在向线圈中插入条形磁铁的实验中,磁铁的磁场越强、插入的速度越快,产生的感应电流就越大。
实验:
电磁感应插磁铁,实验探究2:
感应电动势3,实验探究3:
感应电动势1,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。
得出,1磁通量的变化率/t:
表示磁通量变化的快慢
(1)磁通量的变化率跟磁通量、磁通量的变化不同磁通量为零时,磁通量的变化率不一定为零,磁通量变化大不等于磁通量的变化率大,二、法拉第电磁感应定律,2法拉第电磁感应定律:
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)/t是指在时间t内磁通量变化快慢的平均值;t0,/t表示在某瞬时磁通量变化的快慢,,式中物理量都取国际单位,若线圈有n匝,则相当于n个相同的电源串联,所以整个线圈中的电动势为,、/t的意义,后来磁通量减开始磁通量,1、穿过一个电阻为1的单匝闭合线圈的磁通量始终是每秒均匀减少2Wb,则()A、线圈中的感应电动势一定是每秒减少2vB、线圈中的感应电动势一定是2vC、线圈中的感应电流一定是每秒减少2AD、线圈中的感应电流一定是2A,例与练,不变!
不变!
2、匝数为n200的线圈回路总电阻R50,整个线圈平面均有垂直于线框平面的匀强磁场穿过,磁通量随时间变化的规律如图所示,求:
线圈中的感应电流的大小。
例与练,3、如图所示,用绝缘导线绕制的闭合线圈,共100匝,线圈总电阻为R=0.5,单匝线圈的面积为30cm2。
整个线圈放在垂直线圈平面的匀强磁场中,如果匀强磁场以如图所示变化,求线圈中感应电流的大小。
例与练,4、有一面积为S100cm2的金属环,电阻为R0.1,环中磁场变化规律如图所示,磁场方向垂直环面向里,则在t1t2时间内通过金属环某一截面的电荷量为多少?
例与练,5、单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示(正弦图象一部分),则()A.线圈中0时刻感应电动势为0B.线圈中0时刻感应电动势最大C.线圈中D时刻感应电动势为0D.线圈中A时刻感应电动势大于B时刻感应电动势,例与练,斜率表示的变化率,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,由法拉第电磁感应定律得:
(2)切割方向与磁场方向成角时:
如图所示,将v分解为垂直B和平行B的两个分量,其中:
对切割有贡献,对切割无贡献,所以:
4、导体切割磁感线感应电动势大小,匀强磁场,v、B、L两两垂直,说明:
公式E=/t,E=n/t一般适用于求解平均电动势的大小;而公式E=BLV一般适用于切割磁感线运动导体的瞬时电动势的大小。
讨论:
产生感应电流与产生感应电动势的条件一样吗?
(导体在磁场中做切割线运动或者是穿过某一回路的磁通量发生变化,就一定产生感应电动势),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匀速转动,磁感应强度为B,如图所示,求ab两端的电势差,解析:
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:
6、如图所示,电阻不计的裸导体AB与宽为60cm的平行金属导轨良好接触,电阻R13,R26,整个装置处在垂直导轨向里的匀强磁场中,磁感应强度B0.5T。
当AB向右以V5m/s的速度匀速滑动时,求流过电阻R1、R2的电流大小。
例与练,
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