高中物理 第一章 第4節(jié)法拉第地磁感應定律課件 新人教版選修3-2.ppt

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,第4節(jié) 法拉第電磁感應定律,據(jù)前面所學，電路中存在持續(xù)電流的條件是什么？,什么叫電磁感應現(xiàn)象？產生感應電流的條件是什么？,1,2,復習,（1）閉合電路；,（2）有電源,產生感應電流的條件是： （1）閉合電路；（2）磁通量變化。,利用磁場產生電流的現(xiàn)象,,法拉第（1791—1876）是英國著名的物理學家、化學家。他發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象，提出電場和磁場的概念。場的概念對近代物理的發(fā)展的重大意義。 他家境貧寒，出身于鐵匠家庭，未受過系統(tǒng)的正規(guī)教育，但卻在眾多領域中作出驚人成就，堪稱刻苦勤奮、探索真理、不計個人名利的典范，對于青少年富有教育意義。,,,,,,,既然閉合電路中有感應電流，這個電路中就一定有電動勢。,比較甲、乙兩電路的異同,3,產生電動勢的那部分導體相當于電源,學習目標,,,,,,,運用,理解,知道,法拉第電磁感應定律計算感應電動勢,法拉第電磁感應定律的內容和數(shù)學表達式,磁通量、磁通量變化量、磁通量變化率 決定感應電動勢大小的因素,自主學習,1、有一個50匝的線圈，如果穿過它的磁通量的變化率為0.5Wb/s，求感應電動勢。,2、一個100匝的線圈，在0. 5s內穿過它的磁通量從0.01Wb增加到0.09Wb。求線圈中的感應電動勢。,25V，16V,問題1：在實驗中，電流表指針偏轉原因是什么？ 問題2：電流表指針偏轉程度跟感應電動勢的大小有什么關系？,Φ變化,產生E,產生I,,,,總電阻一定時，E越大，I越大，指針偏轉越大。,Φ變化的快慢不同,Φ都發(fā)生了變化,一、觀察實驗，分析并思考回答下面的問題：,問題3：該實驗中，將條形磁鐵從同一高度插入線圈中，快插入和慢插入有什么相同和不同？,都產生了I,產生的I大小不等,二、感應電動勢,1、感應電動勢,（E）,1)定義:,在電磁感應現(xiàn)象中產生的電動勢。,2)磁通量變化越快，感應電動勢越大。,電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比。,2、法拉第電磁感應定律,1)內容:,,,,平均磁通變化率,平均感應電動勢,,三、理解:Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的意義,,,,1.磁感應強度B不變,垂直于磁場的回路面積S發(fā)生變化,ΔS＝S2-S1,此時：,2.垂直于磁場的回路面積S不變,磁感應強度B發(fā)生變化,ΔB＝B2-B1,此時：,四、應用:用公式 求E的二種常見情況：,（感生電動勢）,（動生電動勢）,當堂訓練1,1、一個匝數(shù)為100、面積為10cm2的線圈垂直磁場放置，在0. 5s內穿過它的磁場從1T增加到9T。求線圈中的感應電動勢。,1.6V,2、如圖所示，一個50匝的線圈的兩端跟R＝99Ω的電阻相連接，置于豎直向下的勻強磁場中，線圈的橫截面積是20㎝2，電阻為1Ω，磁感應強度以100T／s的變化率均勻減少。在這一過程中通過電阻R的電流為多大？,2、如圖所示，一個50匝的線圈的兩端跟R＝99Ω的電阻相連接，置于豎直向下的勻強磁場中，線圈的橫截面積是20㎝2，電阻為1Ω，磁感應強度以100T／s的變化率均勻減少。在這一過程中通過電阻R的電流為多大？,解析：,3、如圖，半徑為r的金屬環(huán)繞通過某直徑的軸00'以角速度ω作勻速轉動,勻強磁場的磁感應強度為B，從金屬環(huán)面與磁場方向重合時開始計時,則在 金屬環(huán)轉過900角的過程中，環(huán)中產生的電動勢的 平均值是多大?,4、（雙選）單匝矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動，轉軸垂直于磁場。若線圈所圍面積里磁通量隨時間變化的規(guī)律如圖所示，則：( ),A、線圈中0時刻感應電動勢最小 B、線圈中D時刻感應電動勢為零 C、線圈中D時刻感應電動勢最大 D、線圈中0到D時間內 平均感應電動勢為0.4V,BD,,斜率表示Φ的變化率,,（課時2）導體作切割磁感線運動,如圖所示閉合線圈一部分導體ab處于勻強磁場中，磁感應強度是B，ab以速度v勻速切割磁感線，求產生的感應電動勢,回路在時間△t內增大的面積為：,ΔS=LvΔt,產生的感應電動勢為：,穿過回路的磁通量的變化為：,ΔΦ=BΔS,=BLvΔt,（V是相對于磁場的速度）,若導體斜切磁感線,（θ為v與B夾角）,（若導線運動方向與導線本身垂直，但跟磁感強度方向有夾角）,說明：,1、導線的長度L應為有效長度,2、導線運動方向和磁感線平行時，E=0,3、速度V為平均值（瞬時值），E就為平均值（瞬時值）,感應電動勢,公式BLv中的L指的是切割磁感線的有效長度。在上圖中E=BLv，L是圓弧切割磁感線的有效長度。,例1：如圖，勻強磁場的磁感應電動勢為B，長為L的金屬棒ab在垂直于B的平面內運動，速度v與L成θ角，求金屬棒ab產生的感應電動勢。,E=BLVsinθ,練習：半徑為R的半圓形導線在勻強磁場B中，以速度V向右勻速運動時，E=？,E = 2 B R V,思考題,求下面圖示情況下，a、b、c三段導體兩端的感應電動勢各為多大？,問題：公式 ① 與公式 ② 的區(qū)別和聯(lián)系？,1、一般來說， ①求出的是平均感應電動勢，和某段時間或者某個過程對應。 ②求出的是瞬時感應電動勢，E和某個時刻或者某個位置對應。,區(qū)別：,2、①求出的是整個回路的感應電動勢，回路中感應電動勢為零時，但是回路中某段導體的感應電動勢不一定為零。,1、公式①中的時間趨近于0時，E就為瞬時感應電動勢,2、公式②中v若代表平均速度，則求出的E就為平均感應電動勢。,聯(lián)系：,1 、如下圖所示,是一個水平放置的導體框架,寬度L=0.50m,接有電阻R=0.20Ω,磁感應強度B=0.40T,方向如圖所示.今有一導體棒ab橫放在框架上,并能無摩擦的沿框滑動,其他部分電阻均不計,當ab以v=4t m/s的速度向右勻加速滑動時,試求: 1)導體棒ab在5s內產生 的感應電動勢的大小 2)導體棒ab在5s末產生 的感應電動勢的大小,2、如圖，水平面上有兩根相距0.5m的足夠長的平行金屬導軌MN和PQ，它們的電阻可忽略不計，在M和 P之間接有阻值為R＝ 3.0Ω的定值電阻，導體棒ab長＝0.5m，其電阻為r ＝1.0Ω ，與導軌接觸良好.整個裝置處于方向豎直向上的勻強磁場中，B＝0.4T?，F(xiàn)使ab以v＝10m／s的速度向右做勻速運動。 （1）a b中的電流大? a b兩點間的電壓多大？ （2）維持a b做勻速運動的外力多大？ （3）a b向右運動1m的過程中，外力做的功是多少？電路中產生的熱量是多少？,（1） 0.5A 1.5V,（2）0.1N,（3）0.1J 0.1J,一臺電動機，線圈電阻是0.4 ?，當電動機兩端加220V電壓時，通過電動機的電流是50A。這臺電動機每分鐘所做的機械功有多少?,解:電動機消耗的電功率P、電動機的發(fā)熱功率P熱、轉化為機械能的功率P機。三者之間遵從能量守恒定律: P＝P熱+P機 由焦耳定律，電動機的熱功率為 P熱 ＝I2R, 消耗的電功率為P＝UI 電動機所做機械功的功率P機＝P－P熱＝UI－I2R 根據(jù)功率與做功的關系，電動機每分鐘所做的機械功為 W＝P機t=(IU一I2R)t=(50X220-502X0.4)X60J=6X105J,四、反電動勢,,V,此電動勢阻礙電路中原來的電流. 故稱之為反電動勢,課時3,N,S,電動機,安培力方向 轉動速度方向,,,,,電動機線圈的轉動產生感應電動勢是反電動勢。這個電動勢削弱了電源電流, 阻礙線圈的轉動. 線圈要維持原來的轉動就必須向電動機提供電能，電能轉化為機械能。 正因為反電動勢 的存在,所以對電動機,歐姆定律不成立.,1、關于電磁感應，下列說法正確的是（） A、穿過線圈的磁通量越大，感應電動勢越大； B、某時刻穿過線圈的磁通量為零，感應電動勢一定為零； C、穿過線圈的磁通量變化越快，感應電動勢越大； D、穿過線圈的磁通量變化越大，感應電動勢越大。,C,2、關于感應電動勢的大小，下列說法正確的是 A、穿過閉合回路的磁通量最大時，其感應電動勢一定最大； B、穿過閉合回路的磁通量為零時，其感應電動勢一定為零； C、穿過閉合回路的磁通量由不為零變?yōu)榱銜r，其感應電動勢一定為零； D、穿過閉合回路的磁通量由不為零變?yōu)榱銜r，其感應電動勢一定不為零；,D,3、下列幾種說法中正確的是（） A、閉合線圈中磁通量的變化越大，線圈中產生的感應電動勢一定越大 B、閉合線圈中磁通量越大，線圈中產生的感應電動勢一定越大 C、閉合線圈放在磁場越強的地方，線圈產生的感應電動勢一定越大 D、閉合線圈中磁通量的變化越快，線圈中產生的感應電動勢一定越大,D,4、關于感應電動勢的大小，下列說法正確的是 A、跟穿過閉合電路的磁通量有關 B、跟穿過閉合電路的磁通量的變化大小有關 C、跟穿過閉合電路的磁通量的變化快慢有關 D、跟電路中電阻大小有關,C,5、把一條形磁鐵插入同一個閉合線圈中，第一次快插，第二次慢插，兩次的初末位置相同，則兩次中（） A、磁通量的變化率相同 B、磁通量的變化量相同 C、產生的感應電流相同 D、產生的感應電動勢相同,B,6、如圖面積為0.2 m2的100匝線圈處在勻強磁場中，磁場方問垂直于線圈平面，已知磁感應強度隨時間變化的規(guī)律為B=（2+0.2t）T，定值電阻R1=6Ω，線圈電阻R2=4Ω，求： （1）磁通量變化率，回路的感應電動勢； （2）a、b兩點間電壓Uab,（1）0.04Wb/s，4V （2）2.4V,7、兩塊水平放置的板間距為d，用導線與一n匝線圈連接，線圈置于方向豎直向上的勻強磁場中，如圖所示，兩板間有一質量為m、帶電量為＋q的油滴恰好靜止，則線圈中的磁通量的變化率是多少？,（mgd/nq）,,7、如圖所示，裸金屬線組成滑框，ab可滑動，其電阻為r，長為L，串接電阻R，勻強磁場為B，當ab以V向右勻速運動過程中，求： （1）ab間感應電動勢。 （2）ab間的電壓。 （3）保證ab勻速運動，所加外力F。 （4）在2秒的時間內，外力功；ab生熱Q；電阻 R上生熱。,,,,,,,