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(共24张PPT)
第五节 电磁感应现象
白鹤滩水电站为什么要安装这么大的水轮发电机组呢？
主要内容
电磁感应现象
右手定则
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法拉第电磁感应定律
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01
PART 01
电磁感应现象
一、电磁感应现象
我们在初中学过，闭合导体回路的一部分在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中会产生电流。这种现象称为电磁感应现象，其中产生的电流称为感应电流。
【观察与体验】 观察导体切割磁感线时的电磁感应现象
将导体棒、电流表和导线组成一个闭合回路，将蹄形磁铁按照右图所示放置。用手拿着导体棒做竖直上下方向和水平左右方向的运动，观察电流表指针的偏转情况。
【思考与讨论】
与同学讨论，导体棒的运动为什么会在闭合回路中产生感应电流？当导体棒在磁铁中左右运动时，闭合回路的 发生了变化；当导体棒在磁铁中上下运动时，闭合回路的
没有发生变化。
【活动与探究】 探究用磁铁在闭合回路中产生感应电流的方法
一、电磁感应现象
提出问题：
如何利用如右图所示的器材（一个电流表、一个螺线管、一个磁铁和两根导线），产生出感应电流？
【观察与体验】 观察变化电流产生的电磁感应现象
一、电磁感应现象
如右图所示，把带有铁芯的线圈A跟电源和开关连接起来，把线圈B跟电流表连接起来，线圈A放置在线圈B中。观察闭合或打开开关时电流表指针的偏转情况。
【思考与讨论】
开关闭合时，电路中电流的变化是由 变为 ，线圈A中的磁场变化是由 变为 。开关打开时，电路中电流的变化是由 变为 ，线圈A中的磁场变化是由 变为 。
【观察与体验】 观察变化电流产生的电磁感应现象
一、电磁感应现象
把上面电路中的开关换成滑动变阻器，如右图所示。观察改变滑动变阻器的滑动触头位置时发生的现象。
【思考与讨论】
变阻器的滑动触头向左移动时，电路中电流的变化是由 变 ，线圈A中的磁场变化是由 变 ；变阻器的滑动触头向右移动时，电路中电流的变化是由 变 ，线圈A中的磁场变化是由 变 。
电磁感应现象的产生好像很简单，但是历史上发现电磁感应现象的过程却十分艰难。法拉第做了近十年“磁生电”的实验，1831年8月，才在如右图所示的电路中，发现了电磁感应现象。
一、电磁感应现象
后来，法拉第又做了大量的实验，把产生感应电流的情况归纳成五类：变化着的电流、变化着的磁场、运动的恒定电流、运动的磁场、在磁场中运动的导体。
现在，人们归纳出：不论用什么方法，只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，回路中就有感应电流产生。
02
PART 01
右手定则
二、右手定则
通过实验人们归纳出，闭合回路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，可以用右手定则来判断感应电流的方向：伸开右手，使大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，让磁感线垂直穿入手心，大拇指指向导体运动的方向。那么，其余四指的指向就是感应电流的方向，如右图所示。
03
PART 01
法拉第电磁感应定律
那么，感应电动势的大小与哪些因素有关呢？
在电磁感应现象中，闭合导体回路中产生了感应电流，说明回路中一定有电动势。当断开的回路中磁通量变化时，虽然没有感应电流，但是电动势一定存在。我们把在电磁感应现象中产生的电动势，称为感应电动势。产生感应电动势的那部分导体或线圈就相当于电源。
三、法拉第电磁感应定律
【观察与体验】 研究决定感应电动势大小的因素
再次进行如右图所示的实验，这一次注意观察，感应电流的大小与导体切割磁感线的速度之间的关系。
三、法拉第电磁感应定律
观察发现：在用闭合回路的一部分导体切割磁感线时，导体运动的速度越 ，产生的感应电流越大。
【观察与体验】 研究决定感应电动势大小的因素
再次进行如右图所示的实验，这一次注意观察，感应电流的大小与磁铁运动速度之间的关系。
三、法拉第电磁感应定律
观察发现：条形磁铁在闭合回路的线圈中运动时，运动的速度越 ，产生的感应电流越大。
【观察与体验】 研究决定感应电动势大小的因素
再次进行如右图所示的实验，这一次注意观察，改变滑动变阻器的滑动触头位置时，感应电流的大小与触头滑动速度之间的关系。
三、法拉第电磁感应定律
观察发现：在改变滑动变阻器的滑动触头位置时，滑动触头滑动的速度越 ，产生的感应电流越大。
与同学讨论，归纳以上观察结果，可以得出感应电流的大小可能与穿过电路的磁通量的 有关。
科学家们通过大量实验归纳出：导体回路中感应电动势的大小，跟穿过这一回路的磁通量的变化率成正比，并把它称为法拉第电磁感应定律。
在时间 Δt 内，穿过某单匝线圈的磁通量的改变量为 ΔΦ，则在单匝线圈中产生的感应电动势为
三、法拉第电磁感应定律
如果线圈有 n 匝，那么，整个线圈的感应电动势就是单匝线圈的感应电动势的 n 倍，即
三、法拉第电磁感应定律
示例 在一个B = 0.01 T的匀强磁场中，放一个横截面积为 0.001 m2 的线圈，其匝数为 500 匝。在 0.1 s 内把线圈平面从平行于磁感线的方向转过 90°，变为与磁感线的方向垂直。求线圈中的平均感应电动势。
分析 线圈在匀强磁场中发生转动，由于穿过其中磁通量从最小变化到最大，所用时间为 0.1 s，可以求出线圈的磁通量的变化率，进而利用法拉第电磁感应定律进行求解。
三、法拉第电磁感应定律
解 当线圈平面平行于磁感线的方向时，穿过线圈的磁通量最小，Φ1 = 0，当线圈平面垂直于磁感线的方向时，穿过线圈的磁通量最大，为
Φ2 = BS = 0.01×0.001 Wb = 1×10 –5 Wb
三、法拉第电磁感应定律
在 0.1 s 内穿过线圈磁通量的改变量
ΔΦ = Φ2－Φ1 = 1×10 –5 Wb
由法拉第电磁感应定律，得
三、法拉第电磁感应定律
= 500× V = 0.05 V
电磁感应现象的发现是19世纪最伟大的发现之一。后来，发明家们根据电磁感应原理相继发明了交流发电机、变压器等一大批造福人类的新机器，将人类带入电气化时代，极大地促进了社会的发展。
【应用与拓展】 旋转电枢式发电机的工作原理
三、法拉第电磁感应定律
白鹤滩水电站位于四川省宁南县和云南省巧家县境内，是金沙江下游干流河段梯级开发的第二个梯级电站。我国第二大水电站，因为金沙江水量充沛，所以电站安装了 16 台 1 000 MW 巨型水轮机，如右图所示，总装机容量 1 600 万千瓦，建成后将成为仅次于三峡工程的世界第二大水电站。
三、法拉第电磁感应定律
谢谢聆听！

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