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第四节《法拉第电磁感应定律》剖析
关于电磁感应,下述说法中正确的是( ) A、穿过线圈的磁通量越大,感应电动势越大 B、穿过线圈的磁通量为零,感应电动势一定为零 C、穿过线圈的磁通量的变化越大,感应电动势越大 D、穿过线圈的磁通量变化越快,感应电动势越大 D 注意:感应电动势E与Φ、△Φ、 △Φ/△t的关系 例与练11 如图,一个水平放置的导体框架,宽度L=1.50m,接有电阻R=0.20Ω,设匀强磁场和框架平面垂直,磁感应强度B=0.40T,方向如图.今有一导体棒ab跨放在框架上,并能无摩擦地沿框滑动,框架及导体ab电阻均不计,当ab以v=4.0m/s的速度向右匀速滑动时,试求: (1)导体ab上的感应电动势的大小 (2)回路上感应电流的大小 E=BLv=0.80V 例与练12 小结:①由于导体运动过程中感应电动势不变,瞬时值等于平均值,所以也可用下式求E. ②如果这时跨接在电阻两端有一个电压表,测得的就是外电路上的电压,即 如图,有一匀强磁场B=1.0×10-3T,在垂直磁场的平面内,有一金属棒AO,绕平行于磁场的O轴顺时针转动,已知棒长L=0.20m,角速度ω=20rad/s,求:棒产生的感应电动势有多大? 例与练13 小结:也可用 进行计算,因为从O→A,各点的线速度是均匀变化的,故取棒中点的速度代表棒的平均速度,由 仍得到上面的结果. 第四章《电磁感应》 第四节《法拉第电磁感应定律》 (1)闭合电路 利用磁场产生电流的现象 问题1:什么叫电磁感应现象? 问题2:产生感应电流的条件是什么? (2)磁通量变化 思考: 问题3:试从本质上比较甲、乙两电路的异同 既然闭合电路中有感应电流,这个电路中就一定有电动势。 甲 N S G 乙 产生电动势的那部分导体相当于电源 1、定义:在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势(E). 闭合电路中有感应电流,这个电路中就一定有感应电动势. 一、感应电动势 产生感应电动势的那部分导体相当于电源. 2、产生条件:只要穿过电路的磁通量发生变化,电路中就产生感应电动势。 3、感应电动势与感应电流: 只要磁通量变化,电路中就产生感应电动势; 若电路又闭合,电路中就有感应电流. 磁通量变化是电磁感应的根本原因; 产生感应电动势是电磁感应现象的本质. 观察实验,分析思考: 问题1:在实验中,电流表指针偏转原因是什么? 问题2:电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系? 问题3:在实验中,将条形磁铁从同一高度插入线圈中同一位置,快插入和慢插入有什么相同和不同? Φ变化 产生E 产生I 问题1:在实验中,电流表指针偏转原因是什么? 总电阻一定时,E越大,I越大,指针偏转越大. 问题2:电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系? Φ变化的快慢不同 Φ都发生了变化 都产生了E(I) 产生的E(I)大小不等 磁通量变化越快,感应电动势越大。 磁通量的变化快慢 越大? 从条件上看 从结果上看 相同 不同 问题3:在实验中,将条形磁铁从同一高度插入线圈中同一位置,快插入和慢插入有什么相同和不同? 磁通量的变化率 二、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。 1.内容: 注意:公式中Δφ取绝对值,不涉及正负,感应电流的方向另行判断。 2.公式: n为线圈的匝数 问题1:磁通量大,磁通量变化一定大吗? 问题2: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、磁通量的变化无直接关系:磁通量大(小,零),磁通量的变化率不一定大(小,零);磁通量的变化大(小),磁通量的变化率不一定大(小). 思考与讨论 ? 物理意义 与电磁感应关系 磁通量Ф 穿过回路的磁感线的条数多少 无直接关系 磁通量变化△Ф 穿过回路的磁通量变化了多少 产生感应电动势的条件 磁通量变化率 ΔΦ/Δt 穿过回路的磁通量变化的快慢 ? 决定感应电动势的大小 3、理解:Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的意义 1.磁感应强度B不变,垂直于磁场的回路面积S发生变化,ΔS=S2-S1,此时: 2.垂直于磁场的回路面积S不变,磁感应强度B发生变化,ΔB=B2-B1,此时: 4、应用:用公式 求E的二种常见情况: (感生电动势) (动生电动势) 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。 25V 例与练1 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。 16V 例与练2 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。 1.6V
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