1、（1 1）閉合電路）閉合電路(bhdinl)(bhdinl)利用磁場產生電流利用磁場產生電流(dinli)(dinli)的現象的現象問題問題(wnt)1(wnt)1：什么叫電磁感應現象？：什么叫電磁感應現象？問題問題2 2：產生感應電流的條件是什么？：產生感應電流的條件是什么？（2 2）磁通量變化）磁通量變化第1頁/共38頁第一頁，共39頁。問題問題3：試從本質：試從本質(bnzh)上比較甲、乙兩電路的異上比較甲、乙兩電路的異同同既然閉合電路中有感應電流既然閉合電路中有感應電流(gnyng din li)(gnyng din li)，這個電路中就一定有電動，這個電路中就一定有電動勢。勢。甲甲N

2、SG乙乙產生電動勢的那部分產生電動勢的那部分(b fen)導體相當于電源導體相當于電源第2頁/共38頁第二頁，共39頁。1、定義：在電磁感應、定義：在電磁感應(dinc-gnyng)現象中產生的現象中產生的電動勢叫感應電動勢（電動勢叫感應電動勢（E）. 閉合電路中有感應電流，這個電路中就一定閉合電路中有感應電流，這個電路中就一定(ydng)(ydng)有感應電動勢有感應電動勢. .有電動勢不一定有電動勢不一定(ydng)(ydng)有有電流。電流。一、感應一、感應(gnyng)(gnyng)電動勢電動勢產生感應電動勢的那部分導體產生感應電動勢的那部分導體相當于相當于電源電源. .第3頁/共38

3、頁第三頁，共39頁。2、產生條件、產生條件(tiojin)：只要穿過電路的磁通量發生變化，：只要穿過電路的磁通量發生變化，電路中就產生感應電動勢。電路中就產生感應電動勢。3、感應、感應(gnyng)電動勢與感應電動勢與感應(gnyng)電流：電流： 只要磁通只要磁通量變化量變化,電路中就產生感應電路中就產生感應(gnyng)電動勢電動勢; 若電路又閉合若電路又閉合,電路中就有感應電路中就有感應(gnyng)電流電流.磁通量變化是電磁感應的根本原因磁通量變化是電磁感應的根本原因; ; 產生產生(chnshng)(chnshng)感應電動勢是電磁感應現象感應電動勢是電磁感應現象的本質的本質. .第

4、4頁/共38頁第四頁，共39頁。觀察觀察(gunch)實驗實驗,分析思考分析思考:問題問題1:在實驗中在實驗中,電流表指針電流表指針(zhzhn)偏轉原因是什么偏轉原因是什么?問題問題2:電流表指針電流表指針(zhzhn)偏轉程度跟感應電動勢的偏轉程度跟感應電動勢的 大小有什么關系大小有什么關系?問題問題3:在實驗中，將條形磁鐵從同一高度在實驗中，將條形磁鐵從同一高度 插入線圈中同一位置，快插入和慢插入線圈中同一位置，快插入和慢 插入有什么相同和不同插入有什么相同和不同? 第5頁/共38頁第五頁，共39頁。變化變化(binhu)產生產生(chnshng)E產生產生(chnshng)I 問題問題

5、1 1：在實驗中，電流表指針偏轉原因是什么？在實驗中，電流表指針偏轉原因是什么？第6頁/共38頁第六頁，共39頁。總電阻一定時總電阻一定時,E越大越大,I越大越大,指針指針(zhzhn)偏轉偏轉越大越大.問題問題2 2：電流表指針偏轉程度跟感應電動勢的大小：電流表指針偏轉程度跟感應電動勢的大小(dxio) (dxio) 有什么關系？有什么關系？第7頁/共38頁第七頁，共39頁。變化變化(binhu)(binhu)的的快慢不同快慢不同 變化變化(binhu)(binhu)相相同同都產生都產生(chnshng)了了E(I)產生的產生的E(I)大小不等大小不等磁通量變化磁通量變化越快越快，感應電動勢

6、越大。，感應電動勢越大。 磁通量的變化快慢磁通量的變化快慢t越大越大?從條件上看從條件上看從結果上看從結果上看相同相同不同不同問題問題3:在實驗中，將條形磁鐵從同一高度插入線圈中同一位置，在實驗中，將條形磁鐵從同一高度插入線圈中同一位置， 快插快插入和慢插入有什么相同和不同入和慢插入有什么相同和不同? 磁通量的變化率磁通量的變化率第8頁/共38頁第八頁，共39頁。二、法拉第電磁感應二、法拉第電磁感應(dinc-gnyng)(dinc-gnyng)定律定律電路電路(dinl)(dinl)中感應電動勢的大小，跟穿中感應電動勢的大小，跟穿過這一電路過這一電路(dinl)(dinl)的磁通量的變化率成

7、的磁通量的變化率成正比。正比。 1.1.內容內容(nirn(nirng):g):tEtnE注意：注意：公式中公式中取絕對值取絕對值，不涉及正負，感應電流的，不涉及正負，感應電流的方向另行判斷。方向另行判斷。2 2.公式公式: :n為線圈的匝數為線圈的匝數第9頁/共38頁第九頁，共39頁。問題問題(wnt)1：磁通量大：磁通量大,磁通量變化一定大嗎磁通量變化一定大嗎?問題問題(wnt)2：磁通量變化大：磁通量變化大,磁通量的變化率一定大嗎磁通量的變化率一定大嗎?(可以類比可以類比(lib)速度、速度的變化和加速度速度、速度的變化和加速度.) 磁通量的變化率和磁通量、磁通量的變化磁通量的變化率和磁

8、通量、磁通量的變化無直接關系無直接關系:磁通量大磁通量大(小小,零零)，磁通量的變化率不一定大，磁通量的變化率不一定大(小小,零零);磁通量的變化大磁通量的變化大(小小)，磁通量的變化，磁通量的變化率不一定大率不一定大(小小).思考與討論思考與討論第10頁/共38頁第十頁，共39頁。 物理意義物理意義與電磁感應關系與電磁感應關系磁通量磁通量穿過回路的磁感穿過回路的磁感線的條數線的條數多少多少無直接關系無直接關系磁通量變化磁通量變化穿過回路的磁通穿過回路的磁通量量變化變化了多少了多少產生產生感應電動感應電動勢的勢的條件條件磁通量變化率磁通量變化率/t/t穿過回路的穿過回路的磁通磁通量量變化的快慢

9、變化的快慢 決定決定感應電動感應電動勢的勢的大小大小3、理解、理解(lji):、/t的意義的意義第11頁/共38頁第十一頁，共39頁。 有一個有一個50匝的線圈，如果穿過匝的線圈，如果穿過(chun u)它它的磁通量的變化率為的磁通量的變化率為0.5Wb/s，求感應電動勢。，求感應電動勢。 25V例與練例與練1第12頁/共38頁第十二頁，共39頁。 一個一個100匝的線圈，在匝的線圈，在0.5s內穿過內穿過(chun u)它的磁通量從它的磁通量從0.01Wb增加到增加到0.09Wb。求線圈中的感應電動勢。求線圈中的感應電動勢。16V例與練例與練2第13頁/共38頁第十三頁，共39頁。一個匝數為

10、一個匝數為100、面積為、面積為10cm2的線的線圈垂直磁場放置圈垂直磁場放置(fngzh), 在在0.5s內內穿過它的磁場從穿過它的磁場從1T增加到增加到9T。求線。求線圈中的感應電動勢。圈中的感應電動勢。1.6V例與練例與練3第14頁/共38頁第十四頁，共39頁。如圖，半徑為如圖，半徑為r的金屬環繞通過某直徑的軸的金屬環繞通過某直徑的軸00以角速度以角速度作勻速作勻速轉動轉動,勻強磁場的磁感應強度為勻強磁場的磁感應強度為B，從金屬環面與磁場方向重合時，從金屬環面與磁場方向重合時開始計時開始計時,則在則在 金屬環轉過金屬環轉過900角的過程角的過程(guchng)中，環中產生中，環中產生的電

11、動勢的的電動勢的 平均值是多平均值是多大大?00B22rBE例與練例與練4第15頁/共38頁第十五頁，共39頁。/10- -2Wbt/sABD0120.1 單匝矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動，轉軸垂直于磁場。若線單匝矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動，轉軸垂直于磁場。若線圈所圍面積里磁通量隨時間變化圈所圍面積里磁通量隨時間變化(binhu)的規律如圖所示，則：的規律如圖所示，則：( )A、線圈中、線圈中0時刻感應電動勢最大時刻感應電動勢最大 B、線圈中、線圈中D時刻感應電動勢為零時刻感應電動勢為零 C、線圈中、線圈中D時刻感應電動勢最大時刻感應電動勢最大 D、線圈中、線圈中0到到D時間時間(shjin

12、)內平均感應電動勢為內平均感應電動勢為0.4VABD例與練例與練5斜率斜率(xil)(xil)表表示示的變化率的變化率第16頁/共38頁第十六頁，共39頁。三、導體三、導體(dot)作切割磁感線運動感應電動勢計作切割磁感線運動感應電動勢計算算 例題例題1 1：如圖所示閉合：如圖所示閉合(b h)(b h)線圈一部分導體線圈一部分導體abab處于處于勻強磁場中，導軌寬為，磁感應強度是勻強磁場中，導軌寬為，磁感應強度是B B，abab以速度以速度v v勻速切割磁感線，求產生的感應電動勢勻速切割磁感線，求產生的感應電動勢. .解：回路解：回路(hul)(hul)在時間在時間tt內增大的面積為：內增大

13、的面積為：S=LvtS=Lvt產生的感應電動勢為：產生的感應電動勢為：穿過回路的磁通量的變化穿過回路的磁通量的變化為：為：=BS=BStE =BLvt=BLvtttBLv BLv （V V是相對于磁場的速度）是相對于磁場的速度）E=BLV (B,L,VE=BLV (B,L,V兩兩垂直兩兩垂直) )第17頁/共38頁第十七頁，共39頁。vB BV1V21 1。若導體。若導體(dot)(dot)運動方向跟磁感應強度方向有夾角運動方向跟磁感應強度方向有夾角( (導體導體(dot)(dot)斜切磁感線斜切磁感線) )為為v與與B夾角夾角(ji jio)sin1BLvBLvE三、導體三、導體(dot)(

14、dot)切割磁感線時的感應電動勢切割磁感線時的感應電動勢第18頁/共38頁第十八頁，共39頁。2,2,若導體運動方向若導體運動方向(fngxing)(fngxing)跟跟L L方向方向(fngxing)(fngxing)有有夾角夾角為為v與與L夾角夾角(ji jio)sin1BLvBLvE三、導體切割三、導體切割(qig)(qig)磁感線時的感應電動勢磁感線時的感應電動勢abvv1第19頁/共38頁第十九頁，共39頁。3、導線的長度、導線的長度L應為有效應為有效(yuxio)長度長度(首尾首尾相連）相連）Lv三、導體三、導體(dot)(dot)切割磁感線時的感應電動勢切割磁感線時的感應電動勢4

15、、速度、速度(sd)v為平均值為平均值(瞬時值瞬時值), E就為平均值就為平均值(瞬時值瞬時值)一般應用求瞬時電動勢。一般應用求瞬時電動勢。第20頁/共38頁第二十頁，共39頁。四，四，公式公式 tnEsin BLvE與公式與公式 的的區別和聯系區別和聯系？ (1) 求出的是平均感應求出的是平均感應(gnyng)電動勢電動勢, E和某段和某段時間或某個過程對應；時間或某個過程對應； 求出的是瞬時感應求出的是瞬時感應(gnyng)電動勢，電動勢，E和某個時刻或某個位置對應和某個時刻或某個位置對應.1 1區別區別(qbi)(qbi)：第21頁/共38頁第二十一頁，共39頁。(1)公式中的時間趨近公

16、式中的時間趨近(q jn)于于0時，時，則則E為瞬時感應電動勢為瞬時感應電動勢(2)公式中公式中v若代表平均若代表平均(pngjn)速度，速度，則則E為平均為平均(pngjn)感應電動勢。感應電動勢。2、聯系、聯系(linx)：問題：問題：公式公式 tnEsin BLvE與公式與公式 的的區別和聯系區別和聯系？公式公式和公式和公式是統一的是統一的.第22頁/共38頁第二十二頁，共39頁。如圖，勻強磁場的磁感應強度為如圖，勻強磁場的磁感應強度為B，長為，長為L的金屬棒的金屬棒ab在垂直于在垂直于B的平面的平面(pngmin)內運動，速度內運動，速度v與與L成成角，求金屬棒角，求金屬棒ab產產生的

17、感應電動勢。生的感應電動勢。abvE=BLVsin例與練例與練7第23頁/共38頁第二十三頁，共39頁。在磁感應強度在磁感應強度(qingd)為為B的勻強磁場中的勻強磁場中,有一個匝數為有一個匝數為n的矩的矩形線圈形線圈,邊長邊長ab=L1,bc=L2線圈繞中心軸線圈繞中心軸OO以角速度以角速度由圖示位由圖示位置逆時針方向轉動。求置逆時針方向轉動。求:(1)轉過轉過1/4周過程中線圈產生的平均感應電動勢，周過程中線圈產生的平均感應電動勢， (2)轉過轉過1/4周時周時ab邊產生的瞬時感應電動勢邊產生的瞬時感應電動勢(3)轉過轉過1/2周時周時ab邊產生的瞬時感應電動勢邊產生的瞬時感應電動勢(3

18、)轉過轉過1/2周過程中線圈中產生的平均感應電動勢，周過程中線圈中產生的平均感應電動勢，轉動轉動(zhun dng)1周的過程中周的過程中ab邊產生的邊產生的感應電動勢哪個時刻最大感應電動勢哪個時刻最大?哪個時刻最小哪個時刻最小?思考思考(sko):(sko):例與練例與練8B00adcb第24頁/共38頁第二十四頁，共39頁。如圖如圖,長為長為L的銅桿的銅桿OA以以O為軸在垂直于勻為軸在垂直于勻強磁場的平面強磁場的平面(pngmin)內以角速度內以角速度勻速勻速轉動轉動,磁場的磁感應強度為磁場的磁感應強度為B,求桿求桿OA兩端兩端的電勢差的電勢差.AOA221LBE例與練例與練9第25頁/共

19、38頁第二十五頁，共39頁。問題問題1：在：在P16圖圖4.4-3中中,電源在電動機線圈電源在電動機線圈(xinqun)中產生電流的方向怎中產生電流的方向怎樣樣?AB邊、邊、CD邊受力方向怎樣邊受力方向怎樣?線圈線圈(xinqun)的運動方向怎樣的運動方向怎樣?直流電動機的原理直流電動機的原理: 通電通電(tng din)導線在磁場中導線在磁場中 受安培力而運動受安培力而運動.問題問題2：電動機線圈在磁場：電動機線圈在磁場(cchng)中轉動會產生感應電中轉動會產生感應電動勢嗎動勢嗎?方向怎樣方向怎樣?第26頁/共38頁第二十六頁，共39頁。問題問題3：感應電動勢是加強：感應電動勢是加強(ji

20、qing)了電源產生的電流了電源產生的電流,還還是削弱了電源的電流是削弱了電源的電流?是有利于線圈轉動還是阻礙了線圈是有利于線圈轉動還是阻礙了線圈的轉動的轉動?四、反電動勢四、反電動勢(fn din dn sh) 1、定義：電動機轉動時產生(chnshng)的感應電動勢總要削弱電源產生(chnshng)的電流,這個電動勢叫反電動勢. 2、作用：、作用：阻礙線圈的轉動阻礙線圈的轉動. 線線圈要維持轉動圈要維持轉動, ,電源就要向電動機提供電能電源就要向電動機提供電能. .電能轉化為其電能轉化為其它形式的能它形式的能. .第27頁/共38頁第二十七頁，共39頁。問題問題4：如果電動機因機械阻力過大

21、而停：如果電動機因機械阻力過大而停止轉動止轉動(zhun dng),會發生什么情況會發生什么情況?這這時應采取什么措施時應采取什么措施?四、反電動勢四、反電動勢(fn din dn sh) 3、應用：電動機停止轉動, 就沒有(mi yu)反電動勢,線圈中電流會很大,電動機會燒毀,要立即切斷電源,進行檢查.第28頁/共38頁第二十八頁，共39頁。如圖如圖,水平面上有兩根相距水平面上有兩根相距0.5m的足夠長的平行金屬導的足夠長的平行金屬導軌軌MN和和PQ,它們的電阻不計它們的電阻不計,在在M和和P之間接有之間接有R=3.0的定值電阻的定值電阻,導體棒長導體棒長ab=0.5m,其電阻為其電阻為r=

22、1.0,與導軌與導軌接觸良好接觸良好.整個裝置處于方向豎直向下整個裝置處于方向豎直向下(xin xi)的勻強的勻強磁場中磁場中,B=0.4T.現使現使ab以以v=10ms的速度向右做勻速運的速度向右做勻速運動動.(1)ab中的電流多大中的電流多大? ab兩點間的電壓多大兩點間的電壓多大?(2)維持維持ab做勻速運動的外力多大做勻速運動的外力多大?(3)ab向右運動向右運動1m的過程中的過程中, 外力做的功是多少外力做的功是多少?電路中產生的熱量是多少電路中產生的熱量是多少? RBrPMNaQbvWF=0.1JI=0.5AF=0.1NQ=0.1JU=1.5V例與練例與練10第29頁/共38頁第二

23、十九頁，共39頁。關于電磁感應，下述說法關于電磁感應，下述說法(shuf)中正確的是中正確的是( )A、穿過線圈的磁通量越大、穿過線圈的磁通量越大,感應電動勢越大感應電動勢越大B、穿過線圈的磁通量為零、穿過線圈的磁通量為零,感應電動勢一定為感應電動勢一定為零零C、穿過線圈的磁通量的變化越大、穿過線圈的磁通量的變化越大,感應電動勢感應電動勢越大越大D、穿過線圈的磁通量變化越快、穿過線圈的磁通量變化越快,感應電動勢越感應電動勢越大大D注意注意:感應感應(gnyng)電動勢電動勢E與與、 /t的的關系關系例與練例與練11第30頁/共38頁第三十頁，共39頁。如圖如圖,一個水平放置的導體框架一個水平放

24、置的導體框架,寬度寬度L=1.50m,接有電阻接有電阻R=0.20,設勻強磁場和框架平面設勻強磁場和框架平面(pngmin)垂直垂直,磁感應強度磁感應強度B=0.40T,方方向如圖向如圖.今有一導體棒今有一導體棒ab跨放在框架上跨放在框架上,并能無摩擦地沿框滑動并能無摩擦地沿框滑動,框架及導體框架及導體ab電阻均不計電阻均不計,當當ab以以v=4.0m/s的速度向右勻速滑動的速度向右勻速滑動時，試求：時，試求：(1)導體導體ab上的感應電動勢的大小上的感應電動勢的大小(2)回路上感應電流的大小回路上感應電流的大小E=BLv=0.80VA0 . 4rREI例與練例與練12第31頁/共38頁第三十

25、一頁，共39頁。小結：由于導體運動過程中感應電動小結：由于導體運動過程中感應電動勢不變，瞬時值等于勢不變，瞬時值等于(dngy)平均值，平均值，所以也可用下式求所以也可用下式求E.tSBtEErRRIRU如果這時跨接在電阻兩端有一個如果這時跨接在電阻兩端有一個(y )電壓表，測得的就是外電路上的電電壓表，測得的就是外電路上的電壓，即壓，即第32頁/共38頁第三十二頁，共39頁。如圖如圖,有一勻強磁場有一勻強磁場B=1.010-3T，在垂直磁場，在垂直磁場的平面內的平面內,有一金屬棒有一金屬棒AO,繞平行于磁場的繞平行于磁場的O軸順軸順時針轉動時針轉動(zhun dng),已知棒長已知棒長L=0.20m，角速，角速度度=20rad/s，求：棒產生的感應電動勢有多大？，求：棒產生的感應電動勢有多大？V1082242BLBStE例與練例與練13第33頁/共38頁第三十三頁，共39頁。BlvE 2/2/2BLLBLBlvE）（中小結小結(xioji)：也可用也可用進行計算進行計算,因為從因為從OA,各點的線速度是各點的線速度是均勻變化的均勻變化的,故取棒中點的速度代表故取棒中點的速度代表(dibio)棒的平均速度，由棒的平均速度，由仍得到上面仍