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法拉第電磁感應(yīng)定律(一)溫故知新問題1:什么樣的裝置可稱為電源?把其他形式能量轉(zhuǎn)化為電路中的電能并為外電路提供持續(xù)的電壓的裝置。問題2:電源的重要參數(shù)的電動勢E,如何去計算大小?判斷方向?E大小方向電源內(nèi)部電流的方向:由電源的負極指向正極問題3:斷開開關(guān),燈泡熄滅,電流消失,電動勢消失嗎?電源存在,則電動勢依然存在一、感應(yīng)電動勢甲乙丙問題4:如圖,類比甲,乙、丙電路中,哪部分是電源?既然閉合電路中有感應(yīng)電流,這個電路中就一定有電源,就有電動勢。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢稱為感應(yīng)電動勢如圖乙、丙,產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體相當于電源問題6:對于電路乙、丙,斷路時,正常操作磁鐵和導(dǎo)體棒,電路中有感應(yīng)電流嗎?有感應(yīng)電動勢?B電源電源問題5:對于電路乙、丙,請你判斷電源的正、負極?II_+_+一、感應(yīng)電動勢小結(jié)1穿過回路的磁通量發(fā)生變化產(chǎn)生感應(yīng)電動勢閉合回路感應(yīng)電流電磁感應(yīng)現(xiàn)象條件本質(zhì)結(jié)果方向楞次定律判斷方向Φ變化EI問題1:在實驗中,電流表指針偏轉(zhuǎn)原因是什么?二、感應(yīng)電動勢大小產(chǎn)生產(chǎn)生由I=E/(R+r):總電阻一定時,E
感越大,I感越大,指針偏轉(zhuǎn)角度越大問題2:電流表指針偏轉(zhuǎn)角度跟感應(yīng)電動勢的大小有什么關(guān)系?二、感應(yīng)電動勢大小問題3:在實驗中,將條形磁鐵從同一高度插入線圈中同一位置,快速插入和緩慢插入在磁通量變化、產(chǎn)生感應(yīng)電流方面有什么相同和不同?二、感應(yīng)電動勢大小Φ變化所用時間不同
Φ都發(fā)生了變化,且變化量相同都產(chǎn)生了E(I)Φ變化用時短:產(chǎn)生的E(I)大Φ變化用時長:產(chǎn)生的E(I)小結(jié)論:磁通量變化越快,感應(yīng)電動勢越大。引入:磁通量的變化快慢從條件上看從結(jié)果上看相同不同磁通量的變化率二、感應(yīng)電動勢大小問題3:在實驗中,將條形磁鐵從同一高度插入線圈中同一位置,快速插入和緩慢插入在磁通量變化、產(chǎn)生感應(yīng)電流方面有什么相同和不同?二、感應(yīng)電動勢大小“磁通量變化越快,即越大,感應(yīng)電動勢越大“,結(jié)論的驗證從上面的實驗我們可以發(fā)現(xiàn),越大,E感越大,即感應(yīng)電動勢的大小與磁通量的變化率正相關(guān)。
德國物理學(xué)家韋伯、紐曼在對理論和實驗資料進行嚴格分析后,于1845年和1846年先后指出:電路中感應(yīng)電動勢的大小,跟穿過這一電路磁通量的變化率成正比,即。為了紀念法拉第在電磁感應(yīng)現(xiàn)象研究中的卓越貢獻,將之命名為法拉第電磁感應(yīng)定律。
在國際單位制中,電動勢單位是伏(V),磁通量單位是韋伯(Wb),時間單位是秒(s),可以證明式中比例系數(shù)k=1,(同學(xué)們可以課下自己證明),則上式可寫成設(shè)電源是一個N匝線圈,且穿過每匝線圈的磁通量變化率都相同,這時N個單匝線圈串聯(lián)而成,每個單匝線圈相當于一個電源,相當于N個電源串聯(lián),因此感應(yīng)電動勢變?yōu)?/p>
二、感應(yīng)電動勢大小法拉第電磁感應(yīng)定律電路中感應(yīng)電動勢的大小,跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比。1.內(nèi)容:注意:(1)公式中ΔΦ取絕對值,不涉及正負,感應(yīng)電動勢的方向另行判斷。(2)該公式對應(yīng)一段時間,因此其求的是平均電動勢當Δt趨近于0時,平均電動勢趨近瞬時電動勢2.公式:n為線圈的匝數(shù)單匝線圈二、感應(yīng)電動勢大小n匝線圈問題1:磁通量大,磁通量變化率一定大嗎?問題2:磁通量變化大,磁通量的變化率一定大嗎?
磁通量的變化率和磁通量、磁通量的變化無直接關(guān)系:磁通量大,磁通量的變化率不一定大;磁通量的變化大,磁通量的變化率不一定大.思考與討論二、感應(yīng)電動勢大小無直接關(guān)系3、理解:Φ、△Φ、ΔΦ/Δt決定感應(yīng)電動勢的大小產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的條件
物理意義與電磁感應(yīng)關(guān)系磁通量Ф穿過回路的磁感線的條數(shù)多少磁通量變化量△Ф穿過回路的磁通量變化了多少磁通量變化率ΔΦ/Δt穿過回路的磁通量變化的快慢
二、感應(yīng)電動勢大小①磁感應(yīng)強度B不變,垂直于磁場的回路面積S發(fā)生變化,此時:②垂直于磁場的回路面積S不變,磁感應(yīng)強度B發(fā)生變化,此時:4、應(yīng)用:用公式
的三種常見情況二、感應(yīng)電動勢大小③垂直于磁場的回路面積S變化,磁感應(yīng)強度B也發(fā)生變化,此時:5、公式 應(yīng)用的對象是:整個回路1.許多科學(xué)家在物理學(xué)發(fā)展中做出了重要貢獻,下列有關(guān)物理學(xué)家的貢獻,錯誤的是()A.安培提出了分子電流假說,能夠解釋一些磁現(xiàn)象B.奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng),首次揭示了電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象間的某種聯(lián)系C.法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象、得出了電磁感應(yīng)定律,使人們對電與磁內(nèi)在聯(lián)系的認識更加完善D.赫茲通過實驗捕捉到了電磁波,證實了麥克斯韋的電磁場理論當堂消化答案:C2、關(guān)于電磁感應(yīng)現(xiàn)象,下列說法正確的是()A.穿過線圈的磁通量越大,感應(yīng)電動勢越大B.穿過線圈的磁通量變化率越大,感應(yīng)電動勢越大C.只要閉合電路中有磁通量穿過,閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生D.若穿過閉合電路中的磁通量為零,則閉合電路中的感應(yīng)電流就為零當堂消化答案:BA、線圈中0時刻感應(yīng)電動勢最大B、線圈中D時刻感應(yīng)電動勢為零C、線圈中D時刻感應(yīng)電動勢最大D、線圈中0到D時間內(nèi)平均感應(yīng)電動勢為0.4V
Φ/10-2Wbt/sABD0120.13、(多選)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)律如圖所示,則()斜率表示Φ的變化率當堂消化答案:ABD4、一不規(guī)則的線圈如圖所示,其匝數(shù)n=10,電阻R=1Ω,S=0.02m2,a、b連線剛好平分線圈面積,現(xiàn)將線圈的一半繞ab以角速度ω=πrad/s向上翻折90o,空間存在磁感應(yīng)強度大小B=1T、方向垂直紙面向內(nèi)的勻強磁場,求:(1)通過該線圈的磁通量的減少量ΔΦ;(2)平均感應(yīng)電動勢E’;(3)通過線圈橫截面的電荷量Q。當堂消化【答案】(1)ΔΦ=0.01Wb;(2)E’=0.2V;(3)Q=0.1C當堂消化5、如圖所示面積為0.2m2的100匝線圈處在勻強磁場中,磁場方向垂直于線圈平面,已知磁感應(yīng)強度隨時間變化的規(guī)律為B=(2+0
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