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(共48张PPT)
法拉第电磁感应定律的应用
交变电流的产生
知识回顾
磁感线的疏密程度表示磁场的强弱
磁通量
磁场（磁感线）通过某个面的量。
穿过某个面的磁感线的条数。
左面
正面
右面
反面或背面
一个面分为两面，通常称为：正面（如手心）和背面（如手背）。面没有厚度。
匀强磁场的磁感应强度为B，线框面积为S,磁场与线框垂直。
磁通量的计算
B
穿过单位面积的磁感线条数
单位
Wb
磁通密度
1Wb=1T.
B
B
正面穿出
正面穿进
正面穿出
正面穿出
正面穿进
正面穿进
为B与S所成的角
右手定则
掌心
四指
四指所指的那端就是电源的正极
I
I
楞次定律
感应电流具有这样的方向，即感应电流产生的磁场 引起感应电流的磁通量的 。
总要阻碍
变化
总要阻碍
增反减同
与阻碍磁通量增加
与阻碍磁通量减小
你来我走
你走我追
来挣吃 走捡些
感应电流受到的安培力总是阻碍引起感应电流的相对运动。
增斥
减吸
最牛磁通量
我的变化开天辟地
感应电流
增反减同
增缩减扩
增扩减缩
增斥减吸
我的不变指天誓日
我，就是这么牛! 我，就想保持不变！
感应电动势的大小
法拉第电磁感应定律
内容
公式
E＝
E＝
N为的线圈匝数
磁通量的单位是 ，
感应电动势的单位是 ．
韦伯（Wb）
伏特
单位
每匝线圈的磁通量变化率都相等，产生的感应电动势相等，连接方式为串联。
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 成正比．
变化率
1V=1Wb/s
感应电动势的大小的计算
E=
E=S
E=B
E=B+S
B S

仅磁场变化
仅面积变化
两者均变化
B、S同时使磁通量增大或减小，取加号“+”；
一增一减取减号“-”。
平动切割磁感线
转动切割磁感线
E=
E=
如果变化
E==？？？？？
为B与S所成的角
闭合的线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，线圈中产生的电流方向和电动势大小怎样变化？
最简单的情景分析
闭合的线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，线圈中产生的电流方向怎样变化？
1
2
3
4
5
磁通量
磁通量
磁通量
磁通量
感应电流方向
感应电流方向
感应电流方向
感应电流方向
减小
减小
增大
增大
DCBA
ABCD
DCBA
ABCD
当线圈经过与匀强磁场垂直的位置时，电流的方向发生改变。
A(B)
D(C)
闭合的线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，线圈中产生电流方向怎样变化？
如何能准确的知道各个位置的电流方向这样？
右手定则-----切割磁感线
代表BC边
代表AD边
正视图
A(B)
D(C)
D(C)
D(C)
D(C)
A(B)
A(B)
A(B)
v
1
1
2
2
3
3
正视图
B S

A(B)
D(C)
D(C)
D(C)
D(C)
A(B)
A(B)
A(B)
v
正视图
1
1
2
2
3
3
A(B)
D(C)
D(C)
D(C)
D(C)
A(B)
A(B)
A(B)
v
正视图
A(B)
D(C)
D(C)
D(C)
D(C)
A(B)
A(B)
A(B)
v
1
1
2
2
3
3
4
4
正视图
B//S
B S

磁通量增大
感应电流为零
中性面
B//S
磁通量为零
感应电流最大
平行面
闭合的线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，线圈中产生电动势大小怎样变化？
A(B)
D(C)
v
v
v
vcos
vcos
vsin
vsin
矩形线框的对称轴
匀速转动的角速度为电阻为r.
转到中性面时开始计时
矩形线框的对称轴
匀速转动的角速度为
转到中性面时开始计时
e=2Bvsin
v=
S=
e=B Ssin
线圈匝数为N
=t
温馨提示
1.线圈匀速转动
2.转动轴必须与磁场垂直
3.磁场为匀强磁场
4.线圈可以是任意形状
e=NB Ssin
闭合的线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，线圈中产生电动势的大小怎样？
矩形线框的对称轴
匀速转动的角速度为
A(B)
D(C)
v
v
v
vcos
vcos
vsin
vsin
转到平行面时开始计时
矩形线框的对称轴
匀速转动的角速度为
转到平行面时开始计时
e=2Bv
v=
S=
e=B Sc
线圈匝数为N
e=NB Sc
=t
温馨提示
1.线圈匀速转动
2.转动轴必须与磁场垂直
3.磁场为匀强磁场
4.线圈可以是任意形状
=t
cos
cos
s
线圈匝数为N
e=N=NBSs
线圈的磁通量与匝数无关
转到中性面时开始计时
磁通量变化率
求导
=t
s
s
c
线圈匝数为N
e=N=NBSc
线圈的磁通量与匝数无关
转到平行面时开始计时
磁通量变化率
求导
闭合的线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，线圈中产生的电流方向和电动势大小怎样变化？
转到平行面时开始计时
转到中性面时开始计时
e=N=NBSc
e=N=NBSs
电动势最大值
中性面
平行面
磁通量为零
电动势
磁通量最大值
经过中性面一次，电流方向改变一次；转一周电流方向改变两次
闭合的线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，线圈中产生的电流方向和电动势大小怎样变化？
转到平行面时开始计时
转到中性面时开始计时
e=N=NBSc
e=N=NBSs
s
cos
i==
i==
==
==
图像分析
转到中性面时开始计时
正弦曲线或余弦曲线
e/i/u
o
T
π/2
π
3π/2
2π
t
o
T
π/2
π
3π/2
2π
t
cos
e=N=NBSs
与匝数无关
图像分析
转到中性面时开始计时
o
T
π/2
π
3π/2
2π
t
o
T
π/2
π
3π/2
2π
t
e/i/u
正弦曲线或余弦曲线
e=N=NBScos
与匝数无关
交变电流
定义
电流的大小和方向随时间做周期性变化。
正弦式交变电流
定义
电流的大小和方向随时间满足正弦或余弦规律变化。
闭合的线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，线圈中产生的电流随时间满足正弦或余弦规律变化。（这是产生正弦式交变电流的一种方法。）
转到中性面时开始计时
i==
转到平行面时开始计时
i==
下图画出了6种电流随时间变化的图象，这6个图中的电流i都随时间做周期性变化，其中属于交变电流的是
关键是方向
描述交变电流的物理量
周期和频率
反映交变电流变化的快慢
T=1/f ,ω= 2π/T = 2πf=2πn
瞬时值
反映不同时刻交流电的大小和方向。
e=Emsinωt i=Imsinωt u=Umsinωt
峰值（最大值）
它是瞬时值的最大值，它反映的是交流电大小的变化范围.
一些电器元件（如电容器、二极管）的击穿电压，指的是交流电的最大值（耐压值）。
温馨提示
Em =
Em =Im
Um=Im
n为转速（r/s）转每秒
周期：交变电流完成一次周期性变化所需的时间。
频率：交变电流在1 s内完成周期性变化的次数．
我国民用交流电
f= Hz
T= S
ω= rad/S
电流方向每秒改变 次
100π
100
0.02
50
平均值
E=n E=I q=I.t q=n
描述交变电流的物理量
在计算流过线框（电阻）的电荷量或计算安培力冲量时用平均值。
1.发电机的基本组成：
①用来产生感应电动势的线圈（叫电枢）
②用来产生磁场的磁极
2.发电机的基本种类
①旋转电枢式发电机（电枢动磁极不动）
②旋转磁极式发电机（磁极动电枢不动）
无论哪种发电机，转动的部分叫转子，不动的部分叫定子
交流发电机
　　大型发电机一般采用磁极旋转的方式来发电。
一矩形线圈，面积是0.05 m2，共100匝，线圈总电阻r＝2 Ω，外接电阻R＝8 Ω，线圈在磁感应强度B＝ T的匀强磁场中以n＝300 r/min的转速绕垂直于磁感线的轴匀速转动，如图所示，若从中性面开始计时，求：
(1)线圈中感应电动势的瞬时值表达式；
(2)线圈从开始计时，经 s时线圈中的感应电流的瞬时值；
(3)外电路R两端电压瞬时值的表达式；
(4)线圈从开始计时，经过t= s，流过电阻R的电荷量．
Wb
Wb
==10
q=N
q=100=
跟我走
大显身手
例1
传道
受业
解惑
如图所示，面积为S的单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈轴线OO′与磁场边界重合，线圈按图示方向以角速度匀速转动(ab向纸外，cd向纸内)．若从图所示位置开始计时，并规定电流方向沿a→b→c→d→a为正方向，则线圈内感应电流随时间变化的图象是图中的(　　)
转过
转过
转过
a→d→c→b→a
a→b→c→d→a
a→d→c→b→a
楞次定律
减小
减小
增大
跟我走
大显身手
例2
d(c)
a(b)
v
1
1
2
2
3
规定电流方向沿a→b→c→d→a为正方向
4
4
3
d(c)
d(c)
d(c)
a(b)
a(b)
a(b)
俯视图
切割磁感线
如图所示，面积为S的N匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈轴线OO′与磁场边界重合，线圈按图示方向以角速度匀速转动(ab向纸外，cd向纸内)．若从图所示位置开始计时，并规定电流方向沿a→b→c→d→a为正方向，已知线圈电阻为R，则：
（1）线圈内感应电流随时间变化的关系式；
（2）线圈转过过程中，流过线圈的电荷量；
（3）线圈转过过程中，流过线圈的电荷量；
跟我走
大显身手
例3
（5）若仅磁感应强度加倍且反向，线圈内感应电流随时间 变化的关系式；
（4）若仅线圈的角速度加倍（增大为原来的两倍）线圈内感应电流随时间
变化的关系式；
（6）若仅转动轴变为cd，线圈内感应电流随时间 变化的关系式；
（7）若仅转动轴变为ab，线圈内感应电流随时间 变化的关系式；
（多选）如图所示，一个N匝矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO′以恒定的角速度ω转动，线圈产生的电动势的最大值为Em，从线圈平面与磁感线平行时开始计时，则(　　)
A．线圈电动势的表达式为e＝Emsin ωt
B．在0～这段时间内，线圈中的感应电流先减小后增大
C．穿过线圈的磁通量的最大值为
D．若线圈转动的角速度变为原来的3倍，线圈电动势的表达式为e＝3Em cos3ωt
味道江湖
1
(多选)如图甲所示，一个矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场方向且与线圈共面的轴OO′匀速转动，从某个时刻开始计时，穿过线圈的磁通量Φ随时间t的变化如图乙所示，则下列说法中正确的是(　　)
A．t＝0时刻线圈处于中性面位置
B．t1、t3时刻线圈中的感应电流最大且方向相同
C．t2、t4时刻穿过矩形线圈的磁通量最大，但感应电流却为零
D．t5时刻穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率也为零
味道江湖
2
如图6甲所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO′以恒定的角速度ω转动．当从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈中产生的交变电流按照图乙所示的余弦规律变化，则在t＝时刻(　　)
A．线圈中的电流最大
B．穿过线圈的磁通量为零
C．线圈所受的安培力最大
D．线圈中的电流为零
味道江湖
3
改编
味道江湖
4
味道江湖
5
xoy为光滑水平面
味道江湖
6
t/(
小电珠两端的电压峰值为1.6V
t=外力的大小为0.064N
味道江湖
7
安培力

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