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(共38张PPT)
2.2 法拉第电磁感应定律
奥斯特梦圆 :
“电”生“磁”
(机遇总是垂青那些有准备的人）
法拉第心系：
“磁”生“电”
（成功总是属于那些坚持不懈的人）
问题1：什么叫电磁感应现象？
问题2：产生感应电流的条件是什么？
（1）闭合电路
（2）磁通量发生变化
利用磁场获得感应电流的现象
磁生电
问题3：试从本质上比较甲、乙两电路的异同
电源——电动势
电路中有感应电流，一定会有电动势
产生电动势的那部分导体相当于电源
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）
1.在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。
2.产生感应电动势的那部分导体就相当于电源
感应电动势
感应电动势
当开关断开后，电路中是否有电流呢？
电源两端有电压吗？电源的电动势还存在吗？
无
有
存在
无
当导线断开后，电路中是否还有电流呢？
线圈内的感应电动势还存在吗？
产生条件：只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就产生感应电动势。与电路是否闭合无关。
感应电动势
磁通量发生变化
产生感应电动势
闭合电路
感应电流
感应电动势与感应电流
②有感应电流一定存在感应电动势。
①有感应电动势不一定存在感应电流；
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。
感应电动势的大小跟哪些因素有关？
猜想或假设
提出问题
感应电动势很可能与磁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）
电磁感应定律
观察与思考P37
速度越大，产生的感应电动势越大
磁铁的动作 指针摆动幅度的大小 磁铁的动作 指针摆动幅度的大小
N 极缓慢插入线圈 S 极缓慢插入线圈
N 极快速插入线圈 S 极快速插入线圈
N 极停留在线圈中 S 极停留在线圈中
N 极缓慢从线圈中抽出 S 极缓慢从线圈中抽出
N 极快速从线圈中抽出 S 极快速从线圈中抽出
电磁感应定律
磁通量变化越快，感应电动势越大。
Φ变化
产生
产生
磁通量的变化快慢
磁通量的变化率
速度越大，产生的感应电动势越大
闭合电路
精确实验表明：
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。这就是法拉第电磁感应定律。
电磁感应定律
（当电动势单位为V，磁通量单位为Wb，时间单位为s时，k=1）
法拉第电磁感应定律
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
定律内容
取国际单位则k=1
若闭合电路是一个匝数为n的串联线圈
电磁感应定律
1.磁通量的变化率 ：表示磁通量变化的快慢。
（1） 是指在时间 t 内磁通量变化快慢的平均值；
（2） t 0， 表示在某瞬时磁通量变化的快慢。
（3）磁通量的变化率跟磁通量、磁通量的变化不同；
（4）磁通量为0时，磁通量的变化率不一定为0；
（5）磁通量变化大不等于磁通量的变化率大。
物理意义
与电磁感应关系
磁通量Ф
磁通量变化△Ф
磁通量变化率
理解:Φ、△Φ、 的意义
某一时刻穿过回路的磁感线的条数
无直接关系
一段时间内穿过回路的磁通量的变化了多少
产生感应电动势的条件
穿过回路的磁通量变化的快慢
决定感应电动势的大小
电磁感应定律
电磁感应定律
2．法拉第电磁感应定律的三种变形表达式
（1）若B不变、S变，
（2）若S不变、B变，
（3）若S变、B变，
动生电动势
感生电动势
动生+感生
感应电动势
由于导体运动而产生的电动势叫动生电动势
由于原磁场变化而产生的电动势叫动生电动势
电磁感应定律
o
Φ
t
例题示范P38
设图 2-2-1 中线圈的匝数为 100 匝，假设任何时刻穿过各匝线圈的磁通量都相同。在 0.6s 内把磁体的一极插入线圈中，这段时间内穿过每匝线圈的磁通量由 0 增加到1.8×Wb，这一过程中线圈产生的感应电动势多大？
自我评价P40
有一个 1000 匝的线圈，在 0.4s 内穿过每匝线圈的磁通量从 0.02Wb 增加到 0.09Wb，求线圈中的感应电动势。如果线圈的电阻是 10Ω，把它跟一个电阻值为 990Ω 的电阻串联组成闭合回路时，通过该电阻的电流是多大？
1、穿过一个R=1Ω的单匝闭合线圈的磁通量始终是每秒均匀减少2Wb，则 （　　）
A.线圈中的感应电动势一定是每秒减少2V
B.线圈中的感应电动势一定是2V
C.线圈中的感应电流一定是每秒减少2A
D.线圈中的感应电流一定是2A
例与练
不变！
不变！
BD
2、匝数为n＝200的线圈回路总电阻R＝50Ω，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Φ随时间变化的规律如图所示，
求：线圈中的感应电流的大小。
例与练
解：
E=
3、有一面积为S＝100cm2的金属环，电阻为R＝0.1Ω，环中磁场变化规律如图所示，磁场方向垂直环面向里，则在t1－t2时间内通过金属环某一截面的电荷量为多少？
例与练
解：
4、单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示（正弦图像一部分），则（　　）
A.线圈中0时刻感应电动势为0
B.线圈中0时刻感应电动势最大
C.线圈中D时刻感应电动势为0
D.线圈中A时刻感应电动势大于B时刻感应电动势
斜率表示
Φ的变化率
例与练
BCD
导线切割磁感线时的感应电动势
（1）垂直切割时：如图所示，导体由ab匀速移动到a1b1 ，这一过程中穿过闭合回路的磁通量变化 =BLv t ，由法拉第电磁感应定律得：
在Δt内穿过闭合电路磁通量的变化量：
ΔΦ＝BΔS＝BlvΔt
由法拉第电磁感应定律得：
两两垂直
（2）切割方向与磁场方向成θ角时：如图所示，将v分解为垂直B和平行B的两个分量，其中：
对切割有贡献
对切割无贡献
所以：
导体切割磁感线感应电动势大小
匀强磁场
v 、B、L
两两垂直
（v是相对于磁场的速度）
说明：公式 ， 一般适用于求解平均电动势的大小；而公式E=BLV一般适用于切割磁感线运动导体的瞬时电动势的大小。
例题示范P39
在图 2-2-2 中，设匀强磁场的磁感应强度B=0.20T，光滑导轨的宽度L=0.30m，导体棒ab电阻R=0.50Ω（其余电阻不计），向右匀速运动的速度v=5.0m/s，求：
（1）感应电动势的大小；
（2）感应电流的大小；
（3）使导体棒ab保持向右匀速运动所需施加的外力大小和方向；
（4）外力做功的功率；
（5）感应电流的功率。
如图所示，电阻不计的裸导体AB与宽为60cm的平行金属导轨良好接触，电阻R1＝3Ω， R2＝6Ω，整个装置处在垂直导轨向里的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.5T。当AB向右以v＝5m/s的速度匀速滑动时，求流过电阻R1、 R2的电流大小。
A
× × × × 　×
× × × × 　×
R2
V
B
R1
例与练
解：
如果导体的运动速度v与导体本身不垂直，如图所示，如何计算感应电动势的大小？
E＝Blv
l 指有效切割长度
倾斜切割问题
【例题】如图所示的情况中，金属导体中产生的感应电动势为Blv的是（ ）
A. 丙和丁 　 B. 甲、乙、丁
C. 甲、乙、丙、丁 　　　 D. 只有乙
【解析】公式E＝Blv中的l应指导体的有效切割长度，甲、乙、丁中的有效切割长度均为l，电动势E＝Blv；而丙的有效切割长度为0，电动势为0，故选项B正确.
B
如图所示，长为l的金属棒ab，绕b端在垂直于匀强磁场的平面内以角速度ω匀速转动，磁感应强度大小为B，试推导ab棒所产生的感应电动势大小。
棒上各处速率不等，不能直接用E=BLv来求，但棒上各点的速度v= r与半径成正比，因此可用棒的中点速度作为平均切割速度代入公式计算：
转动切割问题
导体棒旋转切割
E＝0
转轴位置：
中点
任意位置
电磁感应现象中的电路分析思路
流程内容
“源” 的分析：分离出电路中由电磁感应所产生的电源 → 确定E和r
“路” 的分析：弄清串、并联关系 → 求电流 → 确定
“力” 的分析：确定杆或线圈受力 → 求合外力 → 求加速度
“运动” 的分析：由力和运动的关系 → 确定运动模型
电磁感应现象中的电路分析思路
判断产生感应电动势的是哪一部分导体
或
右手定则或楞次定律
弄清各元件的串并联关系，画等效电路图
闭合电路欧姆定律、串并联
电路知识、电功率、焦耳定律
确定
电源
分析电路结构
应用规律求解
哪一部分
E的大小
电源正负极
电磁感应现象中的受力与运动分析
制 约 关 系
E=BLv
导体运动
切割磁感线
F安=BIL
v变化
F安变化
F合变化
a变化
F安的大小与速度大小有关
电磁感应现象中的动力学问题
Thanks!
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