1、2.2法拉第电磁感应定律问题问题1 1：什么叫电磁感应现象？产生感：什么叫电磁感应现象？产生感应电流的条件是什么？应电流的条件是什么？电源电源 将其它形式能转化为电能将其它形式能转化为电能产生感应电流的条件是：产生感应电流的条件是：（1 1）闭合电路；（）闭合电路；（2 2）磁通量变化。）磁通量变化。问题问题2：据前面所学，闭合电路中能提供：据前面所学，闭合电路中能提供 持续电流、持续电能的原因是什么？持续电流、持续电能的原因是什么？思考：产生感应电流的电路中，谁是电源？ 试比较甲、乙两电路找出相试比较甲、乙两电路找出相当于电源的导体当于电源的导体乙乙甲甲乙中有螺线管乙中有螺线管 （相当于电源
2、相当于电源）aba、b哪端是电源的正极？哪端是电源的正极？aVb哪段导体是电源？哪段导体是电源？a、b哪端是正哪端是正极极 电源内部电流由负极流向正极电源内部电流由负极流向正极 总结：总结：如何判断电路中相当于电源部分导体正负极？如何判断电路中相当于电源部分导体正负极？电路不闭合，电路中有电流吗？电路不闭合，电路中有电流吗？ 有电源么？有电源么？ 有电动势吗？有电动势吗？思考：电磁感应的本质是什么？思考：电磁感应的本质是什么？ 电磁感应本质：电磁感应本质：产生感应电动势产生感应电动势 电源内部电流由负极流向正极电源内部电流由负极流向正极 （楞次定律、右手定则）在电源内部，四指指向电源正极（楞次
3、定律、右手定则）在电源内部，四指指向电源正极有了感应电动势，才能在闭合回路中形成电流有了感应电动势，才能在闭合回路中形成电流 电磁感应现象中的电源电磁感应现象中的电源 SN+ +G+B增强时增强时ab判定电源的正极：判定电源的正极：MNV（楞次定律、右手定则）在电源内部，四指指向电源正极（楞次定律、右手定则）在电源内部，四指指向电源正极+-+-AB NS MNV1、条形磁铁、条形磁铁N极靠近开口的线圈极靠近开口的线圈AB时，时，判断电源正极是判断电源正极是_；2、直导线、直导线MN在匀强磁场中向左运动时，在匀强磁场中向左运动时，判断电源的正极是判断电源的正极是_。（楞次定律、右手定则）在电源内
4、部，四指指向电源正极（楞次定律、右手定则）在电源内部，四指指向电源正极-+-+N S V 金属环中，谁是外电路谁是电源？金属环中，谁是外电路谁是电源？ 一、感应电动势一、感应电动势 及方向及方向（E E） 2.2 2.2 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律 感应电动势的大小感应电动势的大小1.1.定义定义: : 在电磁感应现象中产生的电动势。在电磁感应现象中产生的电动势。2、电源正极判断：、电源正极判断： 电源内部电路中，电流方向由负极流向正极电源内部电路中，电流方向由负极流向正极 （右手定则、楞次定律）（右手定则、楞次定律） 电源内部的电流方向，即电动势的方向；电源内部的电流方向，即电动势
5、的方向； 电动势是标量。电动势是标量。感应电动势的大小与哪些因素有关？感应电动势的大小与哪些因素有关？阅读教材阅读教材二、感应电动势二、感应电动势 的大小的大小 （E E） 2.2 2.2 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律 感应电动势的大小感应电动势的大小1.1.定义定义: : 在电磁感应现象中产生的电动势。在电磁感应现象中产生的电动势。2 2磁通量变化磁通量变化越快越快，感应电动势越大。，感应电动势越大。 电路中电路中感应电动势感应电动势的大小，跟穿过这一的大小，跟穿过这一电路的电路的磁通量的变化率磁通量的变化率成成正正比。比。 三、法拉第电磁感应定律三、法拉第电磁感应定律 1.1.内容
6、内容: :tE tKE (K(K是一个常数，国际单位制是一个常数，国际单位制 K=1)K=1)表达式：表达式： 1V=1Wb/sEttnE (n(n为线圈的匝数为线圈的匝数) )当有当有n n匝线圈时，可将其视为匝线圈时，可将其视为n n个电个电源串联源串联, ,其感应电动势为：其感应电动势为：思考：多匝线圈时，每匝线圈作为电源是思考：多匝线圈时，每匝线圈作为电源是 如何连接的？如何连接的？1、有一个有一个50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/s，求感应电动势。，求感应电动势。 用用 公式解题：公式解题：tnE 2、有一个有一个50匝的线圈
7、，如果在匝的线圈，如果在0.5s内，穿过它的内，穿过它的磁通量由磁通量由0.2Wb均匀增大为均匀增大为1.4Wb，求感应电动势。，求感应电动势。 tnE 应用注意：应用注意：1）单位：）单位： 2）磁通量变化）磁通量变化 1V=1Wb/s=2-1=大大-小小 （是是标量，有正负标量，有正负） 原来：原来：1=BS后来后来 ：2=-BS 将线圈反转将线圈反转180 = = 1- 2=2BS 60 将矩形线圈的一半折起，与水平成将矩形线圈的一半折起，与水平成60 原来：原来：1=BS后来后来 ：2=BS/2-BS/4= BS/4 = = 1- 2=3BS/4 3）磁通量变化率）磁通量变化率 4）公
8、式计算结果的含义：）公式计算结果的含义： 一匝线圈上电动势大小一匝线圈上电动势大小tnE 所求电动势为沿回路电动势之和所求电动势为沿回路电动势之和 tnE t磁通量磁通量随时间随时间t变化如图，变化如图，指出瞬时电动势的求法指出瞬时电动势的求法t 0时，为瞬时电动势时，为瞬时电动势 。可以通过图像求解。可以通过图像求解 Etf=为平均电动势，只用来计算电量。为平均电动势，只用来计算电量。E恒定时，能计算电能、电功率。恒定时，能计算电能、电功率。结论：切线的斜率为瞬时电动势，正负对应电流的方向。结论：切线的斜率为瞬时电动势，正负对应电流的方向。 =0=0时，时，E E不一定为不一定为0 0 5）
9、平均电动势和瞬时电动势）平均电动势和瞬时电动势BSENNSNBtttBt 磁通量变化的两类情况：磁通量变化的两类情况：B变化，变化，S不变；不变； S变化，变化，B不变。不变。B变化现象：变化现象： 结论：结论：瞬时电动势大小与切线的斜率成正比瞬时电动势大小与切线的斜率成正比.电流方向与斜率正负有关。电流方向与斜率正负有关。B=0B=0时，时，E E不一定为不一定为0 0 3、一个匝数为、一个匝数为N、面积为、面积为S的线圈垂直磁场放的线圈垂直磁场放置置, 电阻值为电阻值为R.匀强磁场的磁感应强度为匀强磁场的磁感应强度为B。线。线圈在圈在t内绕垂直磁场的轴转过内绕垂直磁场的轴转过90达到虚线所
10、达到虚线所示位置，求线圈中的感应电动势的平均值。示位置，求线圈中的感应电动势的平均值。线圈内的平均电流值多大？线圈内的平均电流值多大？ t时间内线圈内通过的电量多大？时间内线圈内通过的电量多大？ ,ENBSINRtRRtNBSQItNRR 即,I即，Q=电动势平均值求电量：电动势平均值求电量：SNBSENNBttt4、一个匝数为、一个匝数为100、面积为、面积为10cm2的线圈垂直的线圈垂直磁场放置磁场放置,磁场磁场1T。在。在0.5s内将它翻转内将它翻转180，求线圈中的感应电动势。求线圈中的感应电动势。5、两个相同导线绕制的线圈、两个相同导线绕制的线圈A、B，A有有100匝、匝、B有有40
11、匝，线圈的半径一样大。在匝，线圈的半径一样大。在0.5s内穿过它们的磁通内穿过它们的磁通量从量从0.01Wb增加到增加到0.09Wb。求求:1)A、B线圈中的感应电动势之比线圈中的感应电动势之比 2)A、B线圈中的感应电流之比线圈中的感应电流之比0LENRtS和应用6、两个相同材料、相同质量、不同粗细的导线绕制的、两个相同材料、相同质量、不同粗细的导线绕制的单匝线圈单匝线圈A、B，A线圈导线的横截面积是线圈导线的横截面积是B的的3倍。若倍。若在在0.5s内穿过它们的磁通量从内穿过它们的磁通量从0.01Wb增加到增加到0.09Wb。求求:1)A、B线圈中的感应电动势之比线圈中的感应电动势之比 2
12、)A、B线圈中的感应电流之比线圈中的感应电流之比00LENRmDLStS和和应用练习练习1、一个、一个100匝的线圈，电阻匝的线圈，电阻10，面积，面积20cm2，在在0.5s内穿过它的磁场的磁感应强度从内穿过它的磁场的磁感应强度从0. 1T均匀增加均匀增加到到0.9T。求：求：1、线圈中的感应电动势、感应电流？、线圈中的感应电动势、感应电流？ 2、0.5s内线圈中产生的热？内线圈中产生的热？电动势的值恒定，可以求电热、电功、电功率：电动势的值恒定，可以求电热、电功、电功率：BENNStt磁场的磁场的变化率变化率abB 练习练习2、一个、一个100匝的线圈，电阻匝的线圈，电阻10，线圈，线圈a
13、b两端与两端与电阻电阻R=20构成闭合回路。穿过线圈的匀强磁场均匀构成闭合回路。穿过线圈的匀强磁场均匀变化，若在变化，若在2.0s内穿过它的磁通量从内穿过它的磁通量从0.02Wb均匀增加均匀增加到到0.07Wb。求：。求：1、线圈、线圈ab两点的电势差两点的电势差2、电路产生的总电能、线圈中产生的热？、电路产生的总电能、线圈中产生的热？2.2法拉第电磁感应定律 （二节）.一、感应电流与感应电动势一、感应电流与感应电动势 如何判断如何判断正、负极正、负极二、法拉第电磁感应定律二、法拉第电磁感应定律 1、定义式：、定义式：2、计算结果的含义：、计算结果的含义： tnE 沿着电路的电动势的总和沿着电
14、路的电动势的总和 1、方法：楞次定律、右手定则、方法：楞次定律、右手定则 2、结论：、结论： 在电源内部，四指指向电源正极在电源内部，四指指向电源正极ab Gabv回路在时间回路在时间t内增大的面积内增大的面积为：为： S=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穿过回路的磁通量的变化为：为：=BS tE =BLvtttBLv BLv （V是相对于磁场的速度）是相对于磁场的速度）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如图所示闭合线框一部分导体如图所示闭合线框一部分导体ab长长l,处于匀处于匀强磁场中，磁感应强度是强磁场中，磁感应强度是B，a
15、b以速度以速度v匀速切匀速切割磁感线，求产生的感应电动势割磁感线，求产生的感应电动势vB BV1V22 2、若导体运动方向跟磁感应强度方、若导体运动方向跟磁感应强度方向有夹角向有夹角(导体斜切磁感线导体斜切磁感线)为为v与与B夹角夹角sin1BLvBLvE三、导体切割磁感线时三、导体切割磁感线时 的的感应电动势感应电动势vB BB1B2B1、导线、磁场、速度三者垂直时、导线、磁场、速度三者垂直时: BLvE 方法：向方法：向“三垂直三垂直”情况转化情况转化 单位：单位：BT,Lm，v-m/s ,E-V 1、E=BLV 1）适用于）适用于 B、V、L三者相互垂直；三者相互垂直；2）瞬时速度计算电
16、动势瞬时值）瞬时速度计算电动势瞬时值 , V是磁场与导线的相对速度是磁场与导线的相对速度 直导线切割磁感线现象：直导线切割磁感线现象：2、E=BLVsin 适用于一般情况，向相互垂直情况转化时公式适用于一般情况，向相互垂直情况转化时公式 V V V 例一：已知匀强磁场磁感应强度例一：已知匀强磁场磁感应强度B，导线长度均为，导线长度均为L,速度均为速度均为V，写出导线上产生的感应电动势的大小，写出导线上产生的感应电动势的大小E=BLVcosE=BLVE=BLVcos例二：半径为例二：半径为R的半圆弧导线，在垂直磁场的平面内的半圆弧导线，在垂直磁场的平面内以以V运动，求：感应电动势的大小（磁感应强
17、度为运动，求：感应电动势的大小（磁感应强度为B）甲乙丙VVVab 切割磁感线切割磁感线“有效的长度有效的长度”： 垂直磁感线的平面上、垂直速度方向阴影的垂直磁感线的平面上、垂直速度方向阴影的“宽度宽度” 例三：竖直向下的匀强磁场磁感应强度为例三：竖直向下的匀强磁场磁感应强度为B，水平，水平金属导轨间距为金属导轨间距为d, 金属杆横放在导轨上，在外力作金属杆横放在导轨上，在外力作用下由静止以加速度用下由静止以加速度a运动运动,t时刻金属杆上的感应电时刻金属杆上的感应电动势多大？动势多大？t时间内感应电动势的平均值多大？时间内感应电动势的平均值多大？ VabR 利用利用E=BLV求瞬时值和平均值求
18、瞬时值和平均值 注意：注意：1、电磁感应现象中，电动势瞬时值的求解，、电磁感应现象中，电动势瞬时值的求解， 高中主要使用高中主要使用E=BLV公式公式注意：注意：2、电磁感应现象中，电动势平均值的求解，、电磁感应现象中，电动势平均值的求解， 高中主要使用高中主要使用 E=/ /t 公式公式判定：回路中有无电流？有无电源？判定：回路中有无电流？有无电源？ a、b两点哪点电势高？两点哪点电势高？3、 E=BLV计算值为直导线未接入电路时，两端电势差。计算值为直导线未接入电路时，两端电势差。 即直导线作为电源的电动势，不是路端电压即直导线作为电源的电动势，不是路端电压Vabcd判定：回路中有无电流？
19、判定：回路中有无电流？ 有无电源？有无电源？ a、d两点哪点电势高？两点哪点电势高？VR R abR例四：用同种均匀电阻线折成正四边形，边长为例四：用同种均匀电阻线折成正四边形，边长为L，构成闭合回路，电阻线总电阻为构成闭合回路，电阻线总电阻为R。四边形以速度。四边形以速度V匀速通过磁感应强度为匀速通过磁感应强度为B、宽度为、宽度为d（da）的）的匀强磁场。匀强磁场。1)bc边已进入、边已进入、ad未进入磁场的过程中，未进入磁场的过程中，ab、bc边两端的电压边两端的电压 电路与电磁感应综合题：电路与电磁感应综合题：1、找电源，判定电动势、找电源，判定电动势 的计算及方向。确定电路连接。的计算
20、及方向。确定电路连接。2、根据电路连接方式，建立欧姆定律、根据电路连接方式，建立欧姆定律、 串并联规律求解问题串并联规律求解问题a bc d bc是电源，是电源，E=BLV 总电流：总电流：I=E/R I=E/R 所求：所求：U Uabab=IR/4=BLV/4=IR/4=BLV/4 U Ubcbc=I3R/4=E-IR/4=3BLV/4=I3R/4=E-IR/4=3BLV/4解：解： a b c d 研究外电路研究外电路研究电源研究电源2) ad边完全进入磁场，边完全进入磁场， bc还未到磁场右边界时，还未到磁场右边界时， ba、bc边两端的电压边两端的电压 3)bc边穿出磁场，边穿出磁场，
21、ad还未到还未到 磁场右边界时，磁场右边界时， ad、cd边两端的电压边两端的电压 a bc d a b c d a b c d Uba=0Ucb=BLV Uad=3BLV/4Ucd=BLV/4 例五：匀强磁场磁感应强度为例五：匀强磁场磁感应强度为B，垂直水平金属导轨，垂直水平金属导轨平面向上。直导体棒电阻为平面向上。直导体棒电阻为0.5R，与导轨良好接触，与导轨良好接触，回路中电阻的阻值为回路中电阻的阻值为R，不计导轨电阻。两导轨间距，不计导轨电阻。两导轨间距为为d，现用外力拉动导体棒做速度为，现用外力拉动导体棒做速度为V0的的匀速切割匀速切割磁磁感线的运动。求：感线的运动。求： 1、电路中
22、总电功率、电路中总电功率 电阻电阻R的电功率的电功率 2、拉力大小、拉力大小 3、拉力功率、拉力功率 FabRcdc a b d 1)电路分析：电源、电路连接电路分析：电源、电路连接 000.5EBLVBLVIRR2220222202=EI349B LVPRB LVPI RR总 2、拉力大小、拉力大小 3、拉力功率、拉力功率 FabRcd2)力学分析：力学分析： 合力与加速度、速度；合力与加速度、速度； 功与能的关系，功与能的关系， 能与能的关系能与能的关系 00.5FBILBLVIRR解：解：cd匀速运动匀速运动 解得：解得： 22023B LVFR222023B LVPFVPR总力、电的联
23、接点：力、电的联接点： 电流及安培力电流及安培力 功能关系：功能关系：克服安培力做功等于产生的电能克服安培力做功等于产生的电能 匀速切割时，外界能量完全转化为电能匀速切割时，外界能量完全转化为电能 ; ; 加速切割时，外界能量转化为电能和系统的动能。加速切割时，外界能量转化为电能和系统的动能。 电磁感应与力学综合：电磁感应与力学综合：1、电的分析：电源及电动势的计算、电路的连接、电的分析：电源及电动势的计算、电路的连接、 闭合电路欧姆定律及串并联规律应用闭合电路欧姆定律及串并联规律应用2、力的分析：受力与运动现象判断、能量规律判断、力的分析：受力与运动现象判断、能量规律判断3、联接点：电流及安
24、培力、联接点：电流及安培力电路与电磁感应综合：电路与电磁感应综合：1、判定电源（正负极）及电动势的计算、判定电源（正负极）及电动势的计算2、确定电路的连接、确定电路的连接3、闭合电路欧姆定律及串并联规律应用、闭合电路欧姆定律及串并联规律应用 本章的两类习题本章的两类习题 四、电动机中的反电动势四、电动机中的反电动势 S闭合的瞬间，金属杆闭合的瞬间，金属杆MN受安培力的方向？受安培力的方向？ 运动的方向？运动的方向？ MN运动过程中，是否切割磁感线？运动过程中，是否切割磁感线？是否产生电动势？是否产生电动势？电动势的方向与电路中原来电流的方向是什么关系？电动势的方向与电路中原来电流的方向是什么关
25、系？对原来电流起什么作用？对原来电流起什么作用？S E M N E感感 E总总 =EE感感 =EBLV 电动势对原电流起阻碍作用电动势对原电流起阻碍作用反电动势反电动势 四、电动机中的反电动势四、电动机中的反电动势1、定义：、定义：电动机电动机转动时产生的感应转动时产生的感应电动势电动势总要总要削弱削弱电电源产生的电流源产生的电流BILVMU I Ir 电动机是非纯电阻电路，电动机是非纯电阻电路，UI Ir U=I Ir+E反反1、反电动势总是要阻碍线圈的转动、反电动势总是要阻碍线圈的转动线圈要维持转动线圈要维持转动,电源就要向电动机提供电能电源就要向电动机提供电能.电能转化为其它形式的能电能
26、转化为其它形式的能.说明：说明：2、电动机停止转动、电动机停止转动, 就没有反电动势就没有反电动势,线圈中线圈中电流会很大电流会很大,电动机会烧毁电动机会烧毁,要立即切断电源要立即切断电源,进行检查进行检查.一、感应电流与感应电动势一、感应电流与感应电动势 如何判断如何判断正、负极正、负极二、法拉第电磁感应定律（平均值和瞬时值二、法拉第电磁感应定律（平均值和瞬时值的计算）的计算） tE 1、定义式：、定义式：2、推论：、推论：sin1BLvBLvE三、反电动势三、反电动势线圈转动时产生的感应电动势总要削弱电源产生线圈转动时产生的感应电动势总要削弱电源产生的电流的电流小结：小结：练习、如图，闭合
27、线圈右边与磁场边界重合，练习、如图，闭合线圈右边与磁场边界重合，将线圈匀速拉出匀强磁场，第一次用将线圈匀速拉出匀强磁场，第一次用0.05s，第，第二次用二次用0.1s。试求：。试求： (1)两次线圈中的两次线圈中的感应电动势之比感应电动势之比? (2)两次线圈中两次线圈中 电流之比电流之比? (3)两次通过线圈两次通过线圈 电荷量之比电荷量之比?（4）两次拉力之比）两次拉力之比F 练习、如图，将一条形磁铁插入某一闭合线练习、如图，将一条形磁铁插入某一闭合线圈，第一次用圈，第一次用0.05s，第二次用，第二次用0.1s。试求：。试求：(1)两次线圈中的两次线圈中的平均感应电动势之比平均感应电动势之比?(2)两次线圈中两次线圈中 电流之比电流之比?(3)两次通过线圈两次通过线圈电荷量之比电荷量之比?12122121ttttEE12212121EEERREII11221121tItIqq
