感生电动势和电流c法拉第电磁感应定律.PPT

第 4 冊 單元 5.1 磁場產生的電流 5.1 磁場產生的電流 頑皮的球 1 感生電動勢和電流 實驗 5a 實驗 5a a 導體感應磁場變動 a 導體感應磁場變動 1 感生電動勢和電流 實驗 5b 實驗 5b b 導體切割磁力線 1 感生電動勢和電流 c 法拉第電磁感應定律 2 感生電動勢和感生電流的方向 a 楞次定律 a 楞次定律 2 感生電動勢和感生電流的方向 例題 1 例題 1 b 弗林明右手定則 例題 2 例題 2 例題 2 例題 2 b 弗林明右手定則 實驗 5c b 弗林明右手定則 例題 3 例題 3 例題 3 進度評估 1 – Q1 進度評估 1 – Q2 進度評估 1 – Q3 3 磁通量和磁通量密度 a 磁通量 a 磁通量 3 磁通量和磁通量密度 例題 4 3 磁通量和磁通量密度 c 以數學形式表達法拉第定律和楞次定律 例題 5 例題 5 進度評估 2 – Q1 進度評估 2 – Q2 進度評估 2 – Q3 進度評估 2 – Q4 3 磁通量和磁通量密度 例題 6 例題 6 d 應用法拉第定律解決難題 例題 7 例題 7 例題 7 例題 7 例題 7 d 應用法拉第定律解決難題 例題 8 例題 8 例題 8 例題 8 例題 8 例題 8 A 磁鐵移離線圈 B 線圈移離磁鐵 C 磁鐵和線圈一起以同一速率向右移動 D 以上皆不是 下列哪種情況，在線圈內不會產生感生電流？ 一個 1100 匝的線圈連接到檢流計，附近並沒有磁鐵。 不過，轉動線圈時，檢計流卻錄得電流，為甚麼？ 地球有微弱的穩定磁場作用於線圈，當線圈轉動，就會感生出電流。 如果電流經檢流計由 B 流向 A，檢流計的指針會向 A 偏轉。磁鐵下落時，檢流計的指針會怎樣偏轉？ 根據楞次定律，感生電流在線圈內流動以 _______ 磁鐵移動。因此 ____ 點會變成線圈的北極。 根據螺線管的右手握拳定則，電流會由 ____ 點經檢流計流至 ____ 點，所以檢流計的指針會向 ____ (A /B ) 偏轉。 抗衡 D A B B a 磁通量 法拉第︰「『連接』（穿過）導體的磁力線數量改變，或導體『切割』磁力線時，這導體便會出現感生電動勢。」 磁通量 ? 量度通過某個面積的磁力線數量。 考慮一個一匝的線圈，它的面積是 A（以 m2 為單位）磁場 B 垂直通過線圈。 通過線圈的磁通量 ?︰ ? = BA ..............(1) ? 的單位︰韋伯 (Wb) 如果磁場 B 並不垂直於線圈，便只有垂直於線圈的分量 (B cos ? ) 才會影響磁通量。 ? = (B cos ? )A = BA cos ? 如果把一匝線圈改為 N 匝線圈，通過線圈的總磁通量便是磁通匝鏈數，量值等於 N ?。 磁通匝鏈數 = N ? b 磁通量密度 重組方程 (1)，得出 B = ? A ? 磁通量密度 ? 單位︰韋伯每平方米 (Wb m–2)，或忒斯拉 (T) 磁場 B 可定義為每單位面積的磁通量。 計算通量及通匝鏈數 例題 4 計算通量及通匝鏈數 磁鐵極面的尺寸是 0.02 m ? 0.01 m，磁通量密度 B 是 1.8 mT。 (a) 離開極面的磁通量是多少？ ? = BA = (1.8 ? 10–3)(0.02 ? 0.01) = 3.6 ? 10–7 Wb (b) 磁通量完全通過一個 200 匝線圈，而線圈與磁力線垂直。求通過線圈的通匝鏈數。 N ? = 200 ? 3.6 ? 10–7 = 7.2 ? 10–5 Wb c 以數學形式表達法拉第定律和楞次定律 即︰ ? = ?? ?t 以磁通量表示法拉第定律︰ 導體內的感生電動勢 (?) 相等於磁通量的變化率，或切割磁通量的率。 事實上，為顧及楞次定律的影響，在法拉第定律中加入了負號，以顯示由感生電動勢引致的電流會抗衡磁通量的轉變。 ? = – ?? ?t ? = –N ?? ?t 對於N 匝的線圈， = – ?(N ?) ?t 切割通量的率 例題 5 導電棒 XY 的長度為 l，它以穩定的速率 v 移動，方向與磁場 B 垂直。 (a) 考慮切割通量的率，求橫跨 XY 兩端的感生電動勢，答案以 B、v 和 l 表達。 在時距 ?t， 前進距離 = d = v?t 經過面積 = A = d l = v?t l 切割通量 = ?? = BA = Bv?t l 切割通量的率 切割通量的率 切割通量的率 = ?? ?t = Bv?t l ?t = Bv l ∴ 感生電動勢 = –Bv l (b) 導電棒的 X 端還是 Y 端會帶負電（或有較低電勢）？ 考慮棒中的自由電子。當棒剛進入磁場，電子會感受到磁力 FB 而移向 X 端。 ? X 端帶