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1、法拉第电磁感应定律 知识串联本讲稿第一页，共十七页NS甲甲乙乙产生电动势的那部分导体相当于电源产生电动势的那部分导体相当于电源 既然闭合电路中既然闭合电路中有感应电流有感应电流，这个，这个电路中就电路中就一定有电动势一定有电动势。3.3.试从本质上比较甲、乙两电路的异同试从本质上比较甲、乙两电路的异同本讲稿第二页，共十七页1 1、定义：、定义：在电磁感应现象中产生的电动势叫在电磁感应现象中产生的电动势叫感应感应电动势（电动势（E E）.产生感应电动势的那部分导体产生感应电动势的那部分导体相当于相当于电源电源.一、感应电动势一、感应电动势2、产生条件：、产生条件：只要只要穿过电路的穿过电路的磁通
2、量发生变化磁通量发生变化，电，电路中路中就就产生感应电动势。产生感应电动势。3、方向判断：、方向判断：在内电路中，由电源的在内电路中，由电源的负极负极指向指向正极正极，跟内电路的电流方向一致。跟内电路的电流方向一致。磁通量变化是电磁感应的根本原因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产生感应电动势是电磁感应现象的本质.本讲稿第三页，共十七页 1 1、内容：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一、内容：闭合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。电路的磁通量的变化率成正比。二、法拉第电磁感应定律：二、法拉第电磁感应定律：2 2、数学表达式、数学表
3、达式（注意单位）（注意单位）若有若有n n匝线圈，则相当于有匝线圈，则相当于有n n个电源串联，个电源串联，总电动势为：总电动势为：注意：公式中注意：公式中应取绝对值，不涉及正负，感应电流应取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向另行判断。的方向另行判断。本讲稿第四页，共十七页 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量磁通量变化的快慢变化的快慢 决定决定感应电动感应电动势的势的大小大
4、小3、理解、理解:、/t的意义的意义弄清：弄清：1 1、磁通量大，电动势一定大吗？、磁通量大，电动势一定大吗？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？产生产生感应电动感应电动势的势的条件条件本讲稿第五页，共十七页a.a.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。此时：变化。此时：b.b.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。此时：变化。此时：2 2、用公式用公式 求求E E的二种常见情况：的二种常见情况：（动生电动势）（动生电动势）（感生电动势）（感生电动势
5、）本讲稿第六页，共十七页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内穿过它的磁通内穿过它的磁通量从量从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9T9
6、T。求。求线圈中的感应电动势。线圈中的感应电动势。25V16V1.6V练习题练习题本讲稿第七页，共十七页例例1 1、匝数为、匝数为n n200200的线圈回路总电阻的线圈回路总电阻R R5050，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，磁通量随随时间变化的规律如图所示，求：线圈中的感应电流的大小。时间变化的规律如图所示，求：线圈中的感应电流的大小。巩固练习巩固练习本讲稿第八页，共十七页例例2 2、有一面积为、有一面积为S S100cm100cm2 2的金属环，电阻为的金属环，电阻为R R0.10.1，环中磁场变化规律如图所示，磁场方向
7、垂环中磁场变化规律如图所示，磁场方向垂直环面向里，则在直环面向里，则在t t1 1t t2 2时间内通过金属环某一截时间内通过金属环某一截面的电荷量为多少？面的电荷量为多少？本讲稿第九页，共十七页 G Ga ab bv v三、导体切割磁感线时的感应电动势三、导体切割磁感线时的感应电动势三、导体切割磁感线时的感应电动势三、导体切割磁感线时的感应电动势 导体导体abab处于匀强磁场中，磁感应强度是处于匀强磁场中，磁感应强度是B B，长为，长为L L的导体棒的导体棒abab以速度以速度v v匀速切割磁感线，匀速切割磁感线，求产生的感应电动势求产生的感应电动势a ab b分析：回路在时间分析：回路在时
8、间tt内增大的面积为：内增大的面积为：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 V是相对于磁场的速度是相对于磁场的速度平均值或瞬时值平均值或瞬时值L L应为有效长度应为有效长度本讲稿第十页，共十七页匀强磁场匀强磁场v 、B B、L L两两垂直两两垂直三、导体切割磁感线时的三、导体切割磁感线时的感应电动势感应电动势2023/1/2本讲稿第十一页，共十七页v vB BV V1 1=Vsin=Vsin V V2 2=Vcos=Vcos 若导体斜切磁感线若导体斜切磁感线（为为v v与与B B夹角）
9、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）（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：说明：1 1、导线的长度、导线的长度L L应为应为有效长度有效长度2 2、导线运动方向和磁感线平行时，、导线运动方向和磁感线平行时，E=0E=03 3、速度、速度V V为平均值（瞬时值），为平均值（瞬时值），E E就为平均值就为平均值（瞬时值）（瞬时值）本讲稿第十二页，共十七页练习练习1 1：如图，匀强磁场的磁感应电动势为：如图，匀强磁场的磁感应电动势为B B，长为，长为L L的金属的金属棒棒abab在垂直于在垂直于B B的平面内运动，速度的平面内运动，速度v v与与L
10、L成成角，求金属棒角，求金属棒abab产生的感应电动势？产生的感应电动势？abvE=BLVsinE=BLVsin本讲稿第十三页，共十七页练习练习2 2：半径为：半径为R R的半圆形导线在匀强磁场的半圆形导线在匀强磁场B B中，中，以速度以速度V V向右匀速运动时，向右匀速运动时，E=E=？E=BLVE=BLVL L 本讲稿第十四页，共十七页问题：问题：公式公式 与公式与公式 的区别和联系？的区别和联系？1 1、一般来说，、一般来说，求出的是平均感应电动势，求出的是平均感应电动势，E E和某段时间或者某个过程对应，而和某段时间或者某个过程对应，而求出的是瞬时感求出的是瞬时感应电动势，应电动势，E
11、 E和某个时刻或者某个位置对应。和某个时刻或者某个位置对应。2 2、求出的是整个回路的感应电求出的是整个回路的感应电动势，而不是回路中某部分导体的动势，而不是回路中某部分导体的电动势。回路中感应电动势为零时，电动势。回路中感应电动势为零时，但是回路中某段导体的感应电动势但是回路中某段导体的感应电动势不一定为零。如右图。不一定为零。如右图。vabcdLL区别：区别：本讲稿第十五页，共十七页 如果所示，通电线圈在磁场中受力转动，线圈中就如果所示，通电线圈在磁场中受力转动，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？了线圈的转动？思考与讨论思考与讨论三、反电动势三、反电动势本讲稿第十六页，共十七页E FS N 电机转动电机转动本讲稿第十七页，共十七页