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1、第2节感应电动势与电磁感应定律第1 页，本讲稿共32 页问题1：据前面所学，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。利用磁场产生电流的现象第2 页，本讲稿共32 页 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）思考有电源就有电动势第3 页，本讲稿共32 页 1.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2 感 应 电 动 势 与 感
2、 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第4 页，本讲稿共32 页电源第5 页，本讲稿共32 页NS电源第6 页，本讲稿共32 页思考与讨论l 感应电动势的大小跟哪些因素有关？第7 页，本讲稿共32 页探究感应电动势大小与磁通量变化的关系提出问题 既然闭合电路的磁通量发生改变就能产生感应电动势，那么感应电动势大小与磁通量的变化是否有关呢？猜想或假设 感应电动势E的大小与磁通量的变化量有关。也与完成磁通量变化所用的时间t有关。也就是与磁
3、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/t）第8 页，本讲稿共32 页P46图3.1-2 实验中：导线切割磁感线，产生感应电流，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P47图3.1-3实验中：向线圈插入条形磁铁，磁铁的磁场越强、插入的速度越快，产生的感应电流就越大第9 页，本讲稿共32 页1、当时间t相同时,磁通量变化越大,感应电流就越大,表明感应电动势越大。2、当磁通量变化相同时,所用时间t越短,感应电流就越大,表明感应电动势越大感应电动势的大小跟磁通量变化和所用时间t都有关.现象结论第10 页，本讲稿共32 页 1、内容：电路中感应电动势的大小，跟穿
4、过这一电路的磁通量变化率/t成正比二、法拉第电磁感应定律：2、数学表达式（单位 为 伏、韦伯、秒 则 k=1）第11 页，本讲稿共32 页二、法拉第电磁感应定律：若线圈有n匝，则相当于有n个电源串联，总电动势为：注意：（1）公式中的计算方法，（2）电动势 E 为 平均值（3）感应电流的方向另行判断。第12 页，本讲稿共32 页用公式Ent求E的三种情况：1.磁感应强度B不变，垂直于磁场的回路面积S发生变化，SS2-S1，此时，EnBSt。2.垂直于磁场的回路面积S不变，磁感应强度B发生变化，BB2-B1，此时，EnSBt。3.磁感应强度B和垂直于磁场的回路面积S都发生变化，此时EnBSt。第1
5、3 页，本讲稿共32 页讨论：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？（与速度、速度的变化量和加速度的关系类比）磁通量的变化率和磁通量、磁通量的变化量不同。磁通量为零，磁通量的变化率不一定为零;磁通量的变化量大，磁通量的变化率也不一定大。第14 页，本讲稿共32 页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
6、势。第15 页，本讲稿共32 页/10-2Wbt/sABD0120.15、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0.4VABD第16 页，本讲稿共32 页三、导体作切割磁感线运动 电动势E大小 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ab Gabv回路在时间t内增大的面积为：S=L(vt)产生的感应电动势为：穿过回路的磁通量的变化为：
7、=BS=BLvt（V是相对于磁场的速度）第17 页，本讲稿共32 页vBV1=Vsin V2=Vcos 若导体斜切磁感线（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、V方向和B平行时，=0 E=03、速度V为平均值，E就为平均值.速度V为瞬时值，E就为瞬时值.第18 页，本讲稿共32 页例：如图，匀强磁场的磁感应电动势为B，长为L的金属棒ab在垂直于B的平面内运动，速度v与L成角，求金属棒ab产生的感应电动势。abvE=BL(Vsin)E=B(Lsin)V有效长度-导线在垂直速度方向上 的投影长度第19 页，本讲稿共32 页练习：
8、半径为R的半圆形导线在匀强磁场B中，以速度V向右匀速运动时，E=？RE=B2RV有效长度-弯曲导线在垂直速度方向上 的投影长度第20 页，本讲稿共32 页问题：公式 与公式 的区别和联系？1、一般来说，求出的是平均感应电动势，和某段时间或者某个过程对应，求出的是瞬时感应电动势，E和某个时刻或者某个位置对应。区别：第21 页，本讲稿共32 页 2、求出的是整个回路的感应电动势vab cdL区别：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不一定为零。第22 页，本讲稿共32 页1、公式中的时间趋近于0时，E就为瞬时感应电动势2、公式中v若代表平均速度，则求出的E就为平均感应电动势。联系
9、：问题：公式 与公式 的区别和联系？第23 页，本讲稿共32 页小结：l 法拉第电磁感应定律：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/t成正比第24 页，本讲稿共32 页第25 页，本讲稿共32 页四、反电动势V 此电动势阻碍电路中原来的电流.故称之为反电动势第26 页，本讲稿共32 页NS电 动 机安 培 力 方 向 转 动 速 度 方 向第27 页，本讲稿共32 页 电动机线圈的转动产生感应电动势是反电动势。这个电动势是削弱了电源电流,阻碍线圈的转动.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。正因为反电动势 的存在,所以对电动机,欧姆定律不成立.第28 页
10、，本讲稿共32 页 如果电动机因机械阻力过大而停止转动，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，电动机会烧毁。这时，应立即切断电源，进行检查。第29 页，本讲稿共32 页 例：如图所示，一个50匝的线圈的两端跟R99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202，电阻为1，磁感应强度以100Ts的变化率均匀减少。在这一过程中通过电阻R的电流为多大？解析：第30 页，本讲稿共32 页 两块水平放置的板间距为d，用导线与一n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，两板间有一质量为m、带电量为q的油滴恰好静止，则线圈中的磁通量的变化率是多少？（mgd/nq）第31 页，本讲稿共32 页 法拉第（17911876）是英国著名的物理学家、化学家。他发现了电磁感应现象，提出电场和磁场的概念。场的概念对近代物理的发展的重大意义。他家境贫寒，出身于铁匠家庭，未受过系统的正规教育，但却在众多领域中作出惊人成就，堪称刻苦勤奋、探索真理、不计个人名利的典范，对于青少年富有教育意义。第32 页，本讲稿共32 页