感应电动势与电磁感应定律习题课.ppt

* * * * * 第一章 电磁感应 §习题课 莆田第五中学物理组 林剑峰 问题1：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。 因磁通量变化而产生电流的现象 3 法拉第电磁感应定律 试从本质上比较甲、乙两电路的异同 乙 甲 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） 1、感应电动势：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相当于电源。 一、感应电动势 问题1：感应电动势和感应电流之间存在什么关系？ 2、感应电动势和感应电流关系：感应电动势是感应电流存在的必要条件，有感应电动势不一定有感应电流（要看电路是否闭合），有感应电流一定有感应电动势。 ⑶产生感应电流只不过是一个现象，它表示电路中在输送着电能；而产生感应电动势才是电磁感应现象的本质，它表示电路已经具备了随时输出电能的能力。 几点说明： ⑴不论电路是否闭合，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，产生感应电动势是电磁感应现象的本质。 ⑵磁通量是否变化是电磁感应的根本原因。若磁通量变化了，电路中就会产生感应电动势，再若电路又是闭合的，电路中将会有感应电流。 问题2：影响感应电动势大小的因素？ 实验结论：感应电动势E的大小与磁通量的变化快慢有关，即与磁通量的变化率有关． 问题3：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。 3、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） 问题：若闭合电路是n匝线圈，且穿过每匝线圈的磁通量相同，E＝？ 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。 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。 问题：公式中E表示的是平均感应电动势还是瞬时感应电动势？ 说明：（1）所求E为t时间内的平均感应电动势 （2）Δt 0时，E为瞬时感应电动势 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）。 问题：公式 ① 与公式 ② 的