新课标新人教版江苏省高中物理选修3-2 第四章 电磁感应 第三节 法拉第电磁感应定律.ppt

情景探究一 绳系卫星是从航天飞机上释放并通过导电缆绳与航天飞机相连的卫星,如图所示;据报道,1992年7月,美国”阿特兰蒂斯”号航天飞机进行了一项卫星悬绳发电实验,实验取得部分成功,航天飞机在地球赤道上空离地面约3000km处,由航天飞机上向地心方向发射一颗卫星,携带一根长20km的金属悬绳,使这根悬绳与地磁场垂直,做切割磁感线运动,根据理论设计,通过电离层(由等离子体组成)的作用,卫星可完成发电过程,试分析其发电原理. 引导思考并总结 探究思路: 当航天飞机用导电缆绳系着卫星绕着地球飞行时,导体绳切割地磁场的磁感线,产生感应电动势,,而缆绳和电离层构成闭合回路,从而产生感应电流,完成卫星发电任务. 情景探究二 在有磁铁矿的地方,地磁场会产生异常,地质工作者利用这一现象探矿.找矿,现在给你一个灵敏电流计,一个多匝大线圈,你能进行简单的模拟探究吗?说明你的探究方法和原理 引导思考讨论并总结 方法:把大线圈与灵敏电流计组合成闭合电路,使大线圈沿平行于地面或垂直于地面的方向迅速移动,若灵敏电流计产生偏转,则表明周围有磁铁矿. 思考:为何要快速移动才能观察到明显的电流计的指针的偏转? 实验探究一 若闭合电路中有感应电流,电路中就一定有电动势. 演示实验并播放动画 画出等效电路图 实验探究二 若电路断开时，虽然没有感应电流，电动势依然存在。 演示实验并播放动画 画出等效电路图 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 1．感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势，产生感应电动势的那部分导体相当于电源． 2．感应电动势与感应电流：感应电动势是形成感应电流的必要条件，有感应电动势不一定存在感应电流（要看电路是否闭合），有感应电流一定存在感应电动势． 思考与讨论 感应电动势的大小跟哪些因素有关？ 对猜想假设进行设计实验探究 猜想：感应电动势很可能与磁通量变化的快慢有关（而磁通量变化的快慢可以用磁通量的变化率表示） 实验1：用导线切割磁感线，产生感应电流的实验中，导线运动的速度越快、磁体的磁场超强，产生的感应电流越大 实验探究1:感应电动势2 实验2：在向线圈中插入条形磁铁的实验中，磁铁的磁场越强、插入的速度越快，产生的感应电流就越大。 实验:电磁感应插磁铁 实验探究2:感应电动势3 实验探究3:感应电动势1 概念的比较 说明： 磁通量变化的快慢，可用单位时间内的磁通量的变化，即磁通量的变化率来表示。 可见感应电动势的大小由磁通量的变化率来决定。 精确实验表明： 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。这就是法拉第电磁感应定律。 二、法拉第电磁感应定律 3．导线切割磁感线时的感应电动势． （1）垂直切割时：如图所示，导体由ab匀速移动到a1b1 ，这一过程中穿过闭合回路的磁通量变化??=BLv?t ，由法拉第电磁感应定律得： （2）切割方向与磁场方向成θ角时：如图所示，将v分解为垂直B和平行B的两个分量，其中： 例题1： 　　长为L的金属棒ab，绕b端在垂直于匀强磁场的平面内以角速度ω匀速转动，磁感应强度为B，如图所示，求ab两端的电势差． 解析： 　　ab两端电势差等于金属棒切割磁感线产生的电动势（因为没有外电路），所以只要求出电动势即可． 例题2 　 如图所示,A.B两个闭合线圈为同样的导线制成,匝数均为10匝,A的半径是B的半径的二倍,图示区域内有匀强磁场,且磁感应强度随时间均匀减小. A．B线圈中产生的感应电动势之比是多少? 两线圈中感应电流之比是多少? 例题3 　　图中是电磁流量计的示意图.圆管由非磁性材料制成,空间有匀强磁场,当管中的导电液体流过磁场区域时,测出管壁上MN两点间的电动势E,就可以知道管中液体的流量去q－－单位时间内流过管道横截面的液体的体积．已知管的直径为d，磁感应强度为Ｂ．试推出q与Ｅ的关系表达式． 三、反电动势 思考： 如图所示,电源在电动机线圈中产生的电流的方向以及AB.CD两个边受力的方向都可判断出. 现在的问题是,既然线圈在磁场中转动,线圈中就会产生感应电动势.感应电动势加强了电源产生的电流,还是削弱了它?是有利于线圈的转动,还是阻碍了线圈的转动? 讨论与归纳 电动机转动时,线圈中也会产生感应电动势,这个感应电动势总要削弱电源电动势的作用,将这个感应电动势称为反电动势.它的作用是阻碍线圈的转动. 如果要使线圈维持原来的转动,电源就要向电动机提供能量.这正是电能转化为其他形式能的过程. 讨论:电动机工作中要注意的问题 如果电动机