选修3243法拉第电磁感应定律.ppt

4.3 法拉第电磁感应定律 例4：如图，水平面上有两根相距0.5m的足够长的平行金属导轨MN和PQ，它们的电阻可忽略不计，在M和 P之间接有阻值为R＝ 3.0Ω的定值电阻，导体棒ab长＝0.5m，其电阻为r ＝1.0Ω ，与导轨接触良好.整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，B＝0.4T。现使ab以v＝10m／s的速度向右做匀速运动。 （1）a b中的电流大? a b两点间的电压多大？ （2）维持a b做匀速运动的外力多大？ （3）a b向右运动1m的过程中，外力做的功是多少？电路中产生的热量是多少？ 1、电动机线圈的转动会产生感应电动势。这个电动势是加强了电源产生的电流，还是削弱了电源的电流？是有利于线圈转动还是阻碍线圈的转动？ 电动机转动时产生的感应电动势削弱了电源的电流，这个电动势称为反电动势。反电动势的作用是阻碍线圈的转动。这样，线圈要维持原来的转动就必须向电动机提供电能，电能转化为其它形式的能。 2、如果电动机因机械阻力过大而停止转动，会发生什么情况？这时应采取什么措施？ 电动机停止转动，这时就没有了反电动势，线圈电阻一般都很小，线圈中电流会很大，电动机可能会烧毁。这时，应立即切断电源，进行检查。 * 1、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 2、磁通量的变化率 表示磁通量的变化快慢 1、内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量变化率△Φ/ △t成正比． 二、法拉第电磁感应定律： 2、数学表达式 （注意单位） 若有n匝线圈，则相当于有n个电源串联，总电动势为： 注意：公式中Δφ应取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向另行判断。 问题：磁通量大，磁通量变化一定大吗？ 磁通量变化大，磁通量的变化率一定大吗？ （可以类比速度、速度的变化和加速度。） 磁通量的变化率和磁通量、磁通量的变化不同。磁通量为零，磁通量的变化率不一定为零;磁通量的变化大，磁通量的变化率也不一定大。 1、有一个50匝的线圈，如果穿过它的磁通量的变化率为0.5Wb/s，求感应电动势。 2、一个100匝的线圈，在0. 5s内穿过它的磁通量从0.01Wb增加到0.09Wb。求线圈中的感应电动势。 3、一个匝数为100、面积为10cm2的线圈垂直磁场放置，在0. 5s内穿过它的磁场从1T增加到9T。求线圈中的感应电动势。 25V 16V 1.6V 4、 如下图所示，半径为r的金属环绕通过某直径的轴OO 以角速度ω作匀速转动，匀强磁场的磁感应强度为B，从金属环面与磁场方向重合时开始计时，则在金属环转过30°角的过程中，环中产生的电动势的平均值是多大？ ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? o O B Φ/10-2Wb t/s A B D 0 1 2 0.1 5、单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场。若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示，则：( ) A、线圈中0时刻感应电动势最大 B、线圈中D时刻感应电动势为零 C、线圈中D时刻感应电动势最大 D、线圈中0到D时间内平均 感应电动势为0.4V ABD 三、导体作切割磁感线运动 如图所示闭合线圈一部分导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度是B，ab以速度v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势 a b × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × G a b v 回路在时间t内增大的面积为： ΔS=LvΔt 产生的感应电动势为： 穿过回路的磁通量的变化为： ΔΦ=BΔS =BLvΔt （V是相对于磁场的速度） θ v B V1 =Vsinθ V2 =Vcosθ 若导体斜切磁感线 （θ为v与B夹角） （若导线运动方向与导线本身垂直，但跟磁感强度方向有夹角） 说明： 1、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 3、速度V为平均值（瞬时值），E就为平均值（瞬时值） 例1：如图，匀强磁场的磁感应电动势为B，长为L的金属棒ab在垂直于B的平面内运动，速度v与L成θ角，求金属棒ab产生的感应电动势。 a b θ v E=BLVsinθ 练习：半径为R的半圆形导线在匀强磁场B中，以速度V向右匀速运动时，E=？ × × × × × × × × × × × × ×