1、1.3 法拉第電磁感應(yīng)定律（1 1）閉合電路）閉合電路利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象問題問題1 1：什么叫電磁感應(yīng)現(xiàn)象？：什么叫電磁感應(yīng)現(xiàn)象？問題問題2 2：產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么？：產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么？（2 2）磁通量變化）磁通量變化思考思考: :問題問題3：試從本質(zhì)上比較甲、乙兩電路的異同：試從本質(zhì)上比較甲、乙兩電路的異同 既然閉合電路中既然閉合電路中有感應(yīng)電流有感應(yīng)電流，這個電路中就，這個電路中就一定有電一定有電動勢動勢。甲甲NSG乙乙產(chǎn)生電動勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源產(chǎn)生電動勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源1. .定義：定義：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)

2、生的電動勢叫感應(yīng)電感應(yīng)電動勢（動勢（E）. . 閉合電路閉合電路中中有感應(yīng)電流有感應(yīng)電流，這個電路中，這個電路中就就一定有一定有感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢. .一一. .感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于相當(dāng)于電源電源. .2.產(chǎn)生條件：產(chǎn)生條件：只要只要穿過電路的穿過電路的磁通量發(fā)生變化磁通量發(fā)生變化，電，電路中路中就就產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。3. .感應(yīng)電動勢與感應(yīng)電流感應(yīng)電動勢與感應(yīng)電流: :只要磁通量變化只要磁通量變化,電路中就電路中就產(chǎn)生感應(yīng)電動勢產(chǎn)生感應(yīng)電動勢; 若電路若電路又又閉合閉合,電路中就有感應(yīng)電流電路中就有感應(yīng)電流.磁通量變化

3、是電磁感應(yīng)的根本原因磁通量變化是電磁感應(yīng)的根本原因; ; 產(chǎn)生感應(yīng)電動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì)勢是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì). .觀察實驗觀察實驗,分析思考分析思考:問題問題1:在實驗中在實驗中,電流表指針偏電流表指針偏轉(zhuǎn)原因是什么轉(zhuǎn)原因是什么?問題問題2:電流表指針偏轉(zhuǎn)程度跟電流表指針偏轉(zhuǎn)程度跟感應(yīng)電動勢的大小有什么關(guān)系感應(yīng)電動勢的大小有什么關(guān)系?問題問題3:在實驗中，將條形磁鐵從同一高度插入線圈在實驗中，將條形磁鐵從同一高度插入線圈中同一位置，快插入和慢插入有什么相同和不同中同一位置，快插入和慢插入有什么相同和不同? 變化變化產(chǎn)生產(chǎn)生E產(chǎn)生產(chǎn)生I 問題問題1 1：在實驗中，電流表指針：在

4、實驗中，電流表指針偏轉(zhuǎn)原因是什么？偏轉(zhuǎn)原因是什么？知：由rREI總電阻一定時總電阻一定時,E越越大大,I越大越大,指針偏轉(zhuǎn)越指針偏轉(zhuǎn)越大大.問題問題2 2：電流表指針偏轉(zhuǎn)程度跟感應(yīng)電動勢的大小：電流表指針偏轉(zhuǎn)程度跟感應(yīng)電動勢的大小有什么關(guān)系？有什么關(guān)系？變化的快慢不同變化的快慢不同 都發(fā)生了變化都發(fā)生了變化都產(chǎn)生了都產(chǎn)生了E(I)產(chǎn)生的產(chǎn)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(yīng)電動勢越大。，感應(yīng)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(jié)果上看從結(jié)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在實驗中，將

5、條形磁鐵從同一高度插入線圈中同一位置，快插入和慢插入有什么相同和不同一位置，快插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二二. .法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路的電路的磁通量磁通量的的變化率變化率成成正正比。比。 1 1.內(nèi)容內(nèi)容: :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，不涉及正負，感應(yīng)電流的方向另行判斷。應(yīng)電流的方向另行判斷。2 2.公式公式: :n為線圈的匝數(shù)為線圈的匝數(shù)問題問題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2：磁通量變化大

6、：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?(可以類比速度、速度的變化和加速度可以類比速度、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通量、磁通量的變化無無直接關(guān)系直接關(guān)系:磁通量大磁通量大(小小,零零)，磁通量的變化率不一，磁通量的變化率不一定大定大(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 物理意義物理意義與電磁感應(yīng)關(guān)系與電磁感應(yīng)關(guān)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(shù)多少線的條數(shù)多少無直接關(guān)系無直接關(guān)系磁通量變化磁通量變化穿過回路的磁通

7、穿過回路的磁通量量變化了多少變化了多少產(chǎn)生產(chǎn)生感應(yīng)電動感應(yīng)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變化的快慢 決定決定感應(yīng)電動感應(yīng)電動勢的勢的大小大小3.理解理解:、/t的意義的意義 1.磁感應(yīng)強度磁感應(yīng)強度B不變不變,垂直于磁場的回路垂直于磁場的回路面積面積S發(fā)生變化發(fā)生變化,SS2-S1,此時：此時： 2.垂直于磁場的回路面積垂直于磁場的回路面積S不變不變,磁感應(yīng)磁感應(yīng)強度強度B發(fā)生變化發(fā)生變化,BB2-B1,此時：此時：4.應(yīng)用應(yīng)用:用公式用公式 求求E的二種常見情況的二種常見情況：tnEtSBnEtBSnE（感生電動勢）（感生電動勢

8、）（動生電動勢）（動生電動勢）1.有一個有一個50匝的線圈，如果穿過它的匝的線圈，如果穿過它的磁通量的變化率為磁通量的變化率為0.5Wb/s，求感應(yīng)，求感應(yīng)電動勢。電動勢。 25V2.一個一個100匝的線圈，在匝的線圈，在0.5s內(nèi)穿過內(nèi)穿過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(yīng)電動勢。求線圈中的感應(yīng)電動勢。16V3.一個匝數(shù)為一個匝數(shù)為100、面積為、面積為10cm2的的線圈垂直磁場放置線圈垂直磁場放置, 在在0.5s內(nèi)穿過它內(nèi)穿過它的磁場從的磁場從1T增加到增加到9T。求線圈中的。求線圈中的感應(yīng)電動勢。感應(yīng)電動勢。1.6V4.如圖，半徑為如圖，半徑為r

9、的金屬環(huán)繞通過某直徑的軸的金屬環(huán)繞通過某直徑的軸00以以角速度角速度作勻速轉(zhuǎn)動作勻速轉(zhuǎn)動,勻強磁場的磁感應(yīng)強度為勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，從金屬環(huán)面與磁場方向從金屬環(huán)面與磁場方向重合重合時開始計時時開始計時,則在則在 金屬金屬環(huán)轉(zhuǎn)過環(huán)轉(zhuǎn)過900角的過程中，環(huán)中產(chǎn)生的電動勢的角的過程中，環(huán)中產(chǎn)生的電動勢的 平均值是多大平均值是多大?00B22rBE5.在磁感應(yīng)強度為在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中的勻強磁場中,有一矩形線框有一矩形線框,邊長邊長ab=L1,bc=L2線框繞中心軸線框繞中心軸00以角速度以角速度由圖示位置逆時針方向由圖示位置逆時針方向轉(zhuǎn)動。求轉(zhuǎn)動。求:(1)線圈轉(zhuǎn)過線圈轉(zhuǎn)過1/4周周的

10、過程中的平均感應(yīng)電動勢的過程中的平均感應(yīng)電動勢212LBLE B00adcb5.在磁感應(yīng)強度為在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中的勻強磁場中,有一矩形線框有一矩形線框,邊邊長長ab=L1,bc=L2線框繞中心軸線框繞中心軸00以角速度以角速度由圖示由圖示位置逆時針方向轉(zhuǎn)動。求位置逆時針方向轉(zhuǎn)動。求:(2)線圈轉(zhuǎn)過線圈轉(zhuǎn)過1/2周周的過程的過程 中的平均感應(yīng)電動勢中的平均感應(yīng)電動勢212LBLE B00adcb/10- -2Wbt/sA BD0120.16.單匝矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸垂直于磁場。若單匝矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸垂直于磁場。若線圈所圍面積里磁通量隨時間變化的規(guī)律如圖所

11、示，則：線圈所圍面積里磁通量隨時間變化的規(guī)律如圖所示，則：( )A、線圈中、線圈中0時刻感應(yīng)電動勢最大時刻感應(yīng)電動勢最大 B、線圈中、線圈中D時刻感應(yīng)電動勢為零時刻感應(yīng)電動勢為零 C、線圈中、線圈中D時刻感應(yīng)電動勢最大時刻感應(yīng)電動勢最大 D、線圈中、線圈中0到到D時間內(nèi)時間內(nèi) 平平均感應(yīng)電動勢為均感應(yīng)電動勢為0.4VABD斜率表示斜率表示的的變化率變化率ab Gabv回路在時間回路在時間t內(nèi)增大的面積為：內(nèi)增大的面積為：S=Lvt產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：穿過回路的磁通量的變化為：穿過回路的磁通量的變化為：=BStE =BLvtttBLv BLv （V是相對于磁場的速度）是相對于

12、磁場的速度）三三. .導(dǎo)體切割磁感線時的導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢如圖所示閉合線框一部分導(dǎo)體如圖所示閉合線框一部分導(dǎo)體ab長長l,處于勻強磁場中，處于勻強磁場中，磁感應(yīng)強度是磁感應(yīng)強度是B，ab以速度以速度v勻速切割磁感線，求產(chǎn)生的感勻速切割磁感線，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢應(yīng)電動勢vB BV1V2若導(dǎo)體運動方向跟磁感應(yīng)強度方向有夾角若導(dǎo)體運動方向跟磁感應(yīng)強度方向有夾角(導(dǎo)體斜切磁感線導(dǎo)體斜切磁感線)注意：注意：2、導(dǎo)線的長度、導(dǎo)線的長度L應(yīng)為應(yīng)為有效長度有效長度1、導(dǎo)線運動方向和磁感線、導(dǎo)線運動方向和磁感線平行平行時時, E=03、速度、速度v為平均值為平均值(瞬時值瞬時值), E就為平

13、均值就為平均值(瞬時值瞬時值)Lv為為v與與B夾角夾角sin1BLvBLvE三三. .導(dǎo)體切割磁感線時的導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢BLvE 勻強磁場勻強磁場v 、B B、L L兩兩垂直兩兩垂直sinBLvE vBLL、夾角為與Bv三三. .導(dǎo)體切割磁感線時的導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢7.如圖，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為如圖，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，長，長為為L的金屬棒的金屬棒ab在垂直于在垂直于B的平面內(nèi)運動，的平面內(nèi)運動，速度速度v與與L成成角，求金屬棒角，求金屬棒ab產(chǎn)生的感應(yīng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。電動勢。abvE=BLVsin8.在磁感應(yīng)強度為在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場

14、中的勻強磁場中,有一個匝數(shù)為有一個匝數(shù)為n的矩形線圈的矩形線圈,邊邊長長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置逆時針方由圖示位置逆時針方向轉(zhuǎn)動。求向轉(zhuǎn)動。求:(1)轉(zhuǎn)過轉(zhuǎn)過1/4周周時時ab邊產(chǎn)生的瞬時感應(yīng)電動勢邊產(chǎn)生的瞬時感應(yīng)電動勢(2)轉(zhuǎn)過轉(zhuǎn)過1/2周周時時ab邊產(chǎn)生的瞬時感應(yīng)電動勢邊產(chǎn)生的瞬時感應(yīng)電動勢2sinsin21LnBLBLvE轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動1周的過程中周的過程中ab邊產(chǎn)生的感應(yīng)電邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢哪個時刻最大動勢哪個時刻最大?哪個時刻最小哪個時刻最小?思考思考: :B00adcb問題：問題：公式公式 tnEsin BLvE與公式與公式 的的區(qū)別和

15、聯(lián)系區(qū)別和聯(lián)系？(2)求出的是整個回路的感應(yīng)電動勢；求出的是整個回路的感應(yīng)電動勢；求出的是某部分導(dǎo)體的電動勢。回路中感求出的是某部分導(dǎo)體的電動勢。回路中感應(yīng)電動勢為零時，回路中某段導(dǎo)體的感應(yīng)電應(yīng)電動勢為零時，回路中某段導(dǎo)體的感應(yīng)電動勢不一定為零。動勢不一定為零。vabcdL1.區(qū)別：區(qū)別： (1) 求出的是平均感應(yīng)電動勢求出的是平均感應(yīng)電動勢, E和某段時間或某和某段時間或某 個過程對應(yīng)；個過程對應(yīng)； 求出的是瞬時感應(yīng)電動勢，求出的是瞬時感應(yīng)電動勢，E和某個時刻或某個和某個時刻或某個位置對應(yīng)位置對應(yīng).(1)公式公式中的時間趨近于中的時間趨近于0時，則時，則E為瞬為瞬時感應(yīng)電動勢時感應(yīng)電動勢(2

16、)公式公式中中v若代表平均速度，則若代表平均速度，則E為平為平均感應(yīng)電動勢。均感應(yīng)電動勢。2.聯(lián)系：聯(lián)系：問題：問題：公式公式 tnEsin BLvE與公式與公式 的的區(qū)別和聯(lián)系區(qū)別和聯(lián)系？公式公式和公式和公式是統(tǒng)一的是統(tǒng)一的.9.如圖如圖,長為長為L的銅桿的銅桿OA以以O(shè)為軸在垂直于為軸在垂直于勻強磁場的平面內(nèi)以角速度勻強磁場的平面內(nèi)以角速度勻速轉(zhuǎn)動勻速轉(zhuǎn)動,磁磁場的磁感應(yīng)強度為場的磁感應(yīng)強度為B,求桿求桿OA兩端的電勢差兩端的電勢差.AOA221LBE10.如圖如圖,水平面上有兩根相距水平面上有兩根相距0.5m的足夠長的平行的足夠長的平行金屬導(dǎo)軌金屬導(dǎo)軌MN和和PQ,它們的電阻不計它們的電

17、阻不計,在在M和和P之間之間接有接有R=3.0的定值電阻的定值電阻,導(dǎo)體棒長導(dǎo)體棒長ab=0.5m,其電阻其電阻為為r=1.0,與導(dǎo)軌接觸良好與導(dǎo)軌接觸良好.整個裝置處于方向豎直整個裝置處于方向豎直向下的勻強磁場中向下的勻強磁場中,B=0.4T.現(xiàn)使現(xiàn)使ab以以v=10ms的的速度向右做勻速運動速度向右做勻速運動.(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(chǎn)生的熱量是多少電路中產(chǎn)生的熱量是多少? RBrPMNaQ

18、bvWF=0.1JI=0.5AF=0.1NQ=0.1JU=1.5V11.關(guān)于電磁感應(yīng)，下述說法中正確的是關(guān)于電磁感應(yīng)，下述說法中正確的是( )A.穿過線圈的磁通量越大穿過線圈的磁通量越大,感應(yīng)電動勢越大感應(yīng)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(yīng)電動勢一定為零感應(yīng)電動勢一定為零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(yīng)電動勢越感應(yīng)電動勢越大大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(yīng)電動勢越大感應(yīng)電動勢越大D注意注意:感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢E與與、 /t的關(guān)系的關(guān)系12.如圖如圖,一個水平放置的導(dǎo)體框架一個水平放置的導(dǎo)體框架,寬度寬度L=1

19、.50m,接有電阻接有電阻R=0.20,設(shè)勻強磁場和框架平面垂直設(shè)勻強磁場和框架平面垂直,磁感應(yīng)強度磁感應(yīng)強度B=0.40T,方向如圖方向如圖.今有一導(dǎo)體棒今有一導(dǎo)體棒ab跨放在框架上跨放在框架上,并能無摩擦地沿框并能無摩擦地沿框滑動滑動,框架及導(dǎo)體框架及導(dǎo)體ab電阻均不計電阻均不計,當(dāng)當(dāng)ab以以v=4.0m/s的速度向右的速度向右勻速滑動時，試求：勻速滑動時，試求：(1)導(dǎo)體導(dǎo)體ab上的感應(yīng)電動勢的大小上的感應(yīng)電動勢的大小(2)回路上感應(yīng)電流的大小回路上感應(yīng)電流的大小E=BLv=0.80VA0 . 4rREI小結(jié)：小結(jié)：由于導(dǎo)體運動過程中感應(yīng)電動由于導(dǎo)體運動過程中感應(yīng)電動勢不變，瞬時值等于平均值，所以也可勢不變，瞬時值等于平均值，所以也可用下式求用下式求E.tSBtEErRRIRU如果這時跨接在電阻兩端有一個電壓如果這時跨接在電阻兩端有一個電壓表，測得的就是外電路上的電壓，即表，測得的就是外電路上的電壓，即13.如圖如圖,有一勻強磁場有一勻強磁場B=1.010- -3T，在垂直磁，在垂直磁場的平面內(nèi)場的平面內(nèi),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軸軸順時針轉(zhuǎn)動順時針轉(zhuǎn)動,已知棒長已知棒長L=0.20m，角速度，角