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1、法拉第电磁感应定律本讲稿第一页，共三十二页 比较甲、乙两电路的异同比较甲、乙两电路的异同乙乙甲甲相同点：相同点：两电路都是闭合的，有电流两电路都是闭合的，有电流不同点：不同点：甲中有电池甲中有电池（电源）（电源）乙中有螺线管乙中有螺线管（电源）（电源）有电源就有电动势有电源就有电动势本讲稿第二页，共三十二页1.1.感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势叫感感应电动势：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就相当于应电动势。产生感应电动势的那部分导体就相当于电源。电源。一、感应电动势一、感应电动势2 2感应电动势与感应电流的关系：感应电动势与感应电流的关系：有感应
2、电流有感应电流一定一定存在感应电动势；存在感应电动势；IV有感应电动势有感应电动势不一定不一定存在感应电流。存在感应电流。（要看电路是（要看电路是否闭合）否闭合）本讲稿第三页，共三十二页3.3.感应电动势的大小跟哪些因素有关？感应电动势的大小跟哪些因素有关？（1）部分导体切割磁感线）部分导体切割磁感线本讲稿第四页，共三十二页（2）条形磁铁穿插螺线管）条形磁铁穿插螺线管本讲稿第五页，共三十二页（3）通电螺线管穿插螺线管）通电螺线管穿插螺线管本讲稿第六页，共三十二页感应电动势的大小跟磁通量感应电动势的大小跟磁通量变化的快慢变化的快慢有关。有关。导线运动的速度越导线运动的速度越快快,产生感应电流越产
3、生感应电流越大大；磁铁插入的速度越磁铁插入的速度越快快，感应电流就越，感应电流就越大大。结论结论:本讲稿第七页，共三十二页二、法拉第电磁感应定律二、法拉第电磁感应定律1.1.内容内容:电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的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。磁通量的变化率成正比。注意：注意：公式中公式中取绝对值，不涉及正负，感应电流取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向另行判断。物理量都取国际单位。的方向另行判断。物理量都取国际单位。2.2.公式公式:n为线圈的匝数表示磁通量变化的快慢本讲稿第八页，共三十二页弄清：弄清：1 1、磁通量大，电动势一定大吗？、磁通量大，电
4、动势一定大吗？2 2、磁通量变化大，电动势一定大吗？、磁通量变化大，电动势一定大吗？物理意义物理意义与电磁感应关系与电磁感应关系磁通量磁通量穿过回路的磁感穿过回路的磁感线的条数线的条数多少多少无直接关系无直接关系磁通量变化磁通量变化穿过回路的磁通穿过回路的磁通量量变化变化了多少了多少产生产生感应电动势感应电动势的条件的条件磁通量变化率磁通量变化率/t/t穿过回路的穿过回路的磁通磁通量量变化的快慢变化的快慢决定感应电动势决定感应电动势的大小的大小3.3.、/t/t的区别：的区别：本讲稿第九页，共三十二页磁感应强度磁感应强度B B不变不变,垂直于磁场的回路面积垂直于磁场的回路面积S S发生发生变化
5、变化,S SS S2 2-S S1 1,此时：此时：垂直于磁场的回路面积垂直于磁场的回路面积S S不变不变,磁感应强度磁感应强度B B发生发生变化变化,B,BB B2 2-B-B1 1,此时：此时：4.4.应用应用:用公式用公式 求求E E的几种常见情况：的几种常见情况：如果如果B、S都变化呢？都变化呢？本讲稿第十页，共三十二页1 1、有一个、有一个5050匝的线圈，如果穿过它的磁通量的变匝的线圈，如果穿过它的磁通量的变化率为化率为0.5Wb/s0.5Wb/s，求感应电动势。，求感应电动势。2 2、一个、一个100100匝的线圈，在匝的线圈，在0.5s0.5s内穿过它的磁通量内穿过它的磁通量从
6、从0.01Wb0.01Wb增加到增加到0.09Wb0.09Wb。求线圈中的感应电动势。求线圈中的感应电动势。3 3、一个匝数为、一个匝数为100100、面积为、面积为10cm10cm2 2的线圈垂直磁场的线圈垂直磁场放置，在放置，在0.5s0.5s内穿过它的磁场从内穿过它的磁场从1T1T增加到增加到9T9T。求。求线圈中的感应电动势。线圈中的感应电动势。25V25V16V16V1.6V1.6V本讲稿第十一页，共三十二页三、导体切割磁感线运动时的电动势三、导体切割磁感线运动时的电动势导体导体abab处于匀强磁场中，磁感应处于匀强磁场中，磁感应强度是强度是B B，长为，长为L L的导体棒的导体棒a
7、bab以速以速度度v v匀速切割磁感线，求匀速切割磁感线，求:产生的感应电动势。产生的感应电动势。a ab b G Ga ab bv v回路在时间回路在时间tt内增大的内增大的面积为：面积为：S=LvtS=Lvt产生的感应电动势为：产生的感应电动势为：穿过回路的磁通量的变化为：穿过回路的磁通量的变化为：=BS=BS=BLvt=BLvtV是相对于磁场的速度1 1、V V B B，VL VL ，LB LB 两两垂直两两垂直平均值或瞬时值L应为有效长度分析：分析：本讲稿第十二页，共三十二页v vB B 找有效速度找有效速度（为为v v与与B B夹角）夹角）2、V B，VL，LBv vB B3、V 与
8、与B成成 角角，VL，LB E=0 E=0v本讲稿第十三页，共三十二页L Lv vB B找有效长度。找有效长度。4、V B ，LB，导体棒不是直线，导体棒不是直线本讲稿第十四页，共三十二页 求下面图示情况下，求下面图示情况下，a a、b b、c c三段导体两端的感应三段导体两端的感应电动势各为多大？电动势各为多大？E=BLv本讲稿第十五页，共三十二页 如下图所示，长为如下图所示，长为L L的铜杆的铜杆OAOA以以O O为轴在垂直于匀强磁为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角速度场的平面内以角速度匀速转动，磁场的磁感应强度匀速转动，磁场的磁感应强度为为B B，求杆，求杆OAOA两端的电势差。两端的电势
9、差。AOA5 5、导体棒转动、导体棒转动本讲稿第十六页，共三十二页四、对比两个公式四、对比两个公式求平均感应电动势t近于0时，E为瞬时感应电动势求平均感应电动势,v是平均速度求瞬时感应电动势，v是瞬时速度本讲稿第十七页，共三十二页1 1、穿过一个电阻为、穿过一个电阻为11的单匝闭合线圈的磁通量始终的单匝闭合线圈的磁通量始终是每秒均匀减少是每秒均匀减少2Wb2Wb，则，则 （）（）A A、线圈中的感应电动势一定是每秒减少、线圈中的感应电动势一定是每秒减少2v2vB B、线圈中的感应电动势一定是、线圈中的感应电动势一定是2v2vC C、线圈中的感应电流一定是每秒减少、线圈中的感应电流一定是每秒减少
10、2A2AD D、线圈中的感应电流一定是、线圈中的感应电流一定是2A2A不变！不变！不变！不变！本讲稿第十八页，共三十二页2、匝数为、匝数为n200的线圈回路总电阻的线圈回路总电阻R50，整个线，整个线圈平面均有垂直于线框平面的匀强磁场穿过，磁通量圈平面均有垂直于线框平面的匀强磁场穿过，磁通量随时间变化的规律如图所示，求：线圈中的感应电流随时间变化的规律如图所示，求：线圈中的感应电流的大小。的大小。本讲稿第十九页，共三十二页3、如图所示，用绝缘导线绕制的闭合线圈，共、如图所示，用绝缘导线绕制的闭合线圈，共100匝，线圈总电阻为匝，线圈总电阻为R=0.5，单匝线圈的面积为，单匝线圈的面积为30cm
11、2。整个线圈放在垂直线圈平面的匀强磁场中，如果匀整个线圈放在垂直线圈平面的匀强磁场中，如果匀强磁场以如图所示变化，求线圈中感应电流的大小。强磁场以如图所示变化，求线圈中感应电流的大小。本讲稿第二十页，共三十二页4、有一面积为、有一面积为S100cm2的金属环，电阻为的金属环，电阻为R0.1，环中磁场变化规律如图所示，磁场方向垂直环，环中磁场变化规律如图所示，磁场方向垂直环面向里，则在面向里，则在t1t2时间内通过金属环某一截面的电荷量时间内通过金属环某一截面的电荷量为多少？为多少？本讲稿第二十一页，共三十二页斜率表示的变化率5、单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，若线圈所、单匝矩形线圈在匀强磁场
12、中匀速转动，若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示（正弦围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示（正弦图象一部分），则（）图象一部分），则（）A.线圈中线圈中0时刻感应电动势为时刻感应电动势为0B.线圈中线圈中0时刻感应电动势最大时刻感应电动势最大C.线圈中线圈中D时刻感应电动势为时刻感应电动势为0D.线圈中线圈中A时刻感应电动势大于时刻感应电动势大于B时刻感应电动势时刻感应电动势本讲稿第二十二页，共三十二页6.6.如图所示，一个如图所示，一个5050匝的线圈的两端跟匝的线圈的两端跟R R9999的电阻的电阻相连接，置于竖直向下的匀强磁场中，线圈的横截面积是相连接，置于竖直向下的匀强磁场
13、中，线圈的横截面积是20202 2，电阻为，电阻为11，磁感应强度以，磁感应强度以100T100Ts s的变化率均的变化率均匀减少。在这一过程中通过电阻匀减少。在这一过程中通过电阻R R的电流为多大？的电流为多大？本讲稿第二十三页，共三十二页 mgd/nq 7.两块水平放置的板间距为两块水平放置的板间距为d，用导线与一，用导线与一n匝线圈连接，匝线圈连接，线圈置于方向竖直向上的匀强磁场中，如图所示，两线圈置于方向竖直向上的匀强磁场中，如图所示，两板间有一质量为板间有一质量为m、带电量为、带电量为q的油滴恰好静止，则的油滴恰好静止，则线圈中的磁通量的变化率是多少？线圈中的磁通量的变化率是多少？本
14、讲稿第二十四页，共三十二页A A R2VB BR18.如图所示，电阻不计的裸导体如图所示，电阻不计的裸导体AB与宽为与宽为60cm的平行金的平行金属导轨良好接触，电阻属导轨良好接触，电阻R13，R26，整个装置处，整个装置处在垂直导轨向里的匀强磁场中，磁感应强度在垂直导轨向里的匀强磁场中，磁感应强度B0.5T。当。当AB向右以向右以V5m/s的速度匀速滑动时，求流过电阻的速度匀速滑动时，求流过电阻R1、R2的电流大小。的电流大小。本讲稿第二十五页，共三十二页9.9.如图所示，金属导轨上的导体棒如图所示，金属导轨上的导体棒abab在匀强磁场中沿导在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时，线圈轨做下列哪
15、种运动时，线圈c c中将有感应电流产生（中将有感应电流产生（）A A向右做匀速运动向右做匀速运动 B B向左做匀速运动向左做匀速运动C C向右做减速运动向右做减速运动 D D向右做加速运动向右做加速运动变速本讲稿第二十六页，共三十二页10.10.如图所示，裸金属线组成滑框，如图所示，裸金属线组成滑框，abab可滑动，其电阻为可滑动，其电阻为r r，长，长为为L L，串接电阻，串接电阻R R，匀强磁场为，匀强磁场为B B，当，当abab以以V V向右匀速运动过程中，向右匀速运动过程中，求：求：（1 1）abab间感应电动势。间感应电动势。（2 2）abab间的电压。间的电压。（3 3）保证）保证
16、abab匀速运动，所加外力匀速运动，所加外力F F。（4 4）在）在2 2秒的时间内，外力功；秒的时间内，外力功；abab生热；电阻生热；电阻R R上生热。上生热。本讲稿第二十七页，共三十二页ABCRO11.11.如图所示，在磁感应强度为如图所示，在磁感应强度为B B的匀强磁场中，有半的匀强磁场中，有半径为径为r r的光滑半圆形导体框架。的光滑半圆形导体框架。OCOC为一端绕为一端绕O O点在框架上点在框架上滑动的导体棒，滑动的导体棒，OAOA之间连一个阻值为之间连一个阻值为R R的电阻（其余电的电阻（其余电阻都不计），若使阻都不计），若使OCOC以角速度以角速度匀速转动。试求：匀速转动。试求
17、：（1 1）图中哪部分相当于电源？）图中哪部分相当于电源？（2 2）感应电动势）感应电动势E E为多少？为多少？（3 3）流过电阻）流过电阻R R的电流的电流I I为多少？为多少？导体棒导体棒OCOC本讲稿第二十八页，共三十二页1831年年10月月28日日,法拉第在一次会议上展示的圆盘法拉第在一次会议上展示的圆盘发电机。发电机。本讲稿第二十九页，共三十二页V V 此电动势阻碍电路中原来的电流.故称之为反电动势。五、反电动势五、反电动势本讲稿第三十页，共三十二页本讲稿第三十一页，共三十二页1.作用：削弱了电源电流作用：削弱了电源电流,阻碍线圈的转动阻碍线圈的转动.2.能量转化：线圈要维持原来的转动就必须向电动机提能量转化：线圈要维持原来的转动就必须向电动机提供电能，电能转化为机械能。供电能，电能转化为机械能。3.说明：说明：正因为反电动势的存在正因为反电动势的存在,所以对电动机而言所以对电动机而言,欧姆定律欧姆定律不成立。不成立。电动机停止转动，这时就没有了反电动势，线圈电阻一电动机停止转动，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，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。应立即切断电源，进行检查。本讲稿第三十二页，共三十二页