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1、法拉第电磁感应定律,选修3-2,1在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？,2在恒定电流中学过，电路中存在持续电流的条件是什么？,温故知新,甲,乙,产生电动势的那部分导体相当于电源,既然闭合电路中有感应电流，这个电路中就一定有电动势。,3.试从本质上比较甲、乙两电路的异同,1、定义：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势（E）.产生感应电动势的那部分导体相当于电源.,一、感应电动势,2、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。,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.,探究实验：影响感应电动势大小的因素,实验：将条形磁铁如图所示插入线圈
2、中，电流表指针发生偏转。,问题1、电流表指针偏转原因是什么？电流表指针偏转程度跟感应电动势的大小有什么关系？,问题2：将条形磁铁从同一高度，插入线圈中，快插入和慢插入由什么相同和不同？,磁通量变化的快慢不同,磁通量的变化相同,都产生了E(I),产生的E(I)大小不等,小结：感应电动势的大小可能与磁通量变化的快慢有关，磁通量变化得快，感应电动势就大.,说明：磁通量的变化快慢用磁通量的变化率来描述，即可表示为,实验检验：,实验结论,越大，感应电流I越大，感应电动势E越大。,进一步猜想：感应电动势的大小很可能与磁通量的变化率有关，并且成正比。,二、法拉第电磁感应定律,电路中感应电动势的大小，跟穿过这
3、一电路的磁通量的变化率成正比,定律内容,取适当单位则k=1,物理意义,与电磁感应关系,磁通量,穿过回路的磁感线的条数多少,无直接关系,磁通量变化,穿过回路的磁通量变化了多少,磁通量变化率/t,穿过回路的磁通量变化的快慢,决定感应电动势的大小,1、理解:、/t的意义,弄清：1、磁通量大，电动势一定大吗？2、磁通量变化大，电动势一定大吗？,产生感应电动势的条件,a.磁感应强度B不变,垂直于磁场的回路面积S发生变化。此时：,b.垂直于磁场的回路面积S不变,磁感应强度B发生变化。此时：,2、用公式 求E的二种常见情况：,（动生电动势）,（感生电动势）,1、一个100匝的线圈，在0.5s内穿过它的磁通量
4、从0.01Wb增加到0.07Wb。求线圈中的感应电动势。,2、一个匝数为100、面积为10cm2的线圈垂直磁场放置,在0.5s内穿过它的磁场从2T增加到9T。求线圈中的感应电动势。,课堂练习,例4、匝数为n200的线圈回路总电阻R50，整个线圈平面均有垂直于线框平面的匀强磁场穿过，磁通量随时间变化的规律如图所示，求：线圈中的感应电流的大小。,巩固练习,例5、有一面积为S100cm2的金属环，电阻为R0.1，环中磁场变化规律如图所示，磁场方向垂直环面向里，则在t1t2时间内通过金属环某一截面的电荷量为多少？,三、导体切割磁感线时的感应电动势,导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度是B，长为L的导体棒
5、ab以速度v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势,分析：回路在时间t内增大的面积为：,S=Lvt,产生的感应电动势为：,穿过回路的磁通量的变化为：,=BS,=BLvt,V是相对于磁场的速度,平均值或瞬时值,L应为有效长度,V2,V1,若导体运动方向跟磁感应强度方向有夹角(导体斜切磁感线),为v与B夹角,四、对比两个公式,求平均感应电动势,t近于0时，E为瞬时感应电动势,求平均感应电动势,v是平均速度,求瞬时感应电动势，v是瞬时速度,如果所示，通电线圈在磁场中受力转动，线圈中就会产生感应电动势。感应电动势加强了电源产生的电流，还是削弱了它？是有利于线圈的转动，还是阻碍了线圈的转动？,思考与讨论,四
6、、反电动势,电机转动,1、如图所示为穿过某回路的磁通量随时间t变化的关系图，试根据图说明：（1）穿过某回路的磁通量何时最大？何时最小？（2）/t何时最大？何时最小？（3）感应电动势E何时最大？何时最小？,注意区分几个物理量：、/tE只与/t有关，而与、无关。,五、巩固练习,（1）磁通量t1 和t3最大；t0、t2、t4最小；,（2）磁通量变化率 t0、t2、t4最大；t1 和t3最小；,（3）感应电动势 t0、t2、t4最大；t1 和t3最小；,7、两块水平放置的平行板间距为d，用导线与一匝数为n的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的匀强磁场中，如图所示，两板间有一质量为m、带电量为q的油滴恰好静
7、止，则线圈中的磁通量的变化率是多少？,四、巩固练习,8、如图所示，裸金属线组成滑框，ab可滑动，其电阻为r，长为L，串接电阻R，匀强磁场磁感应强度为B，当ab导线以速度V向右匀速运动的过程中，求：（1）ab间的感应电动势多大？（2）ab间的电压多大？（3）为了使ab向右匀速运动，所加外力F多大？（4）在2秒时间内，外力做的功W多大？ab中产生的热量Q多大？电阻R上产生的热多大？,四、巩固练习,9、如图所示，导线全部为裸导线，半径为r的圆导线处在垂直于圆平面的匀强磁场中，磁感应强度为B，方向如图。一根长度大于2r的直导线MN，以速率V在圆上自左端匀速滑到右端，电路中定值电阻为R，其余电阻忽略不计
8、。在滑动过程中，通过电阻R的电流的平均值为_;当MN从圆环左端滑到右端的过程中，通过R的电荷量为_,当MN通过圆环中心O时，通过R的电流为_.,四、巩固练习,R,解：公式BLv中的L是指切割磁感线的有效长度。在上图中L是圆弧切割磁感线的有效长度2R。所以 E=2RBv，由右手定则得a点电势高。,四、巩固练习,10、半径为R的半圆形导线，沿垂直磁场和ab连线方向以速度V匀速直线运动，求导线两端产生的感应电动势大小；哪点电势高？,a,b,o,11、求下面图示情况下，a、b、c三段导体两端的感应电动势各为多大？,四、巩固练习,三种情况电动势均为E=BLv,12、如图示，长为L的金属杆OA绕过O点垂直
9、于纸面的固定轴沿顺时针方向匀速转动，角速度为。一匀强磁场垂直于纸面向里，磁感应强度为B，磁场范围足够大。求OA杆产生感应电动势的大小。,解法一：用EBLV求E，V应为平均切割速率，因O点速率V00，A点的速率VAL,四、巩固练习,所以棒切割磁感线的平均速率为V（V0VA）2L2则EBLVBL22,L,B,O,A,解法二：用E/t求E。设经过t时间，OA棒扫过的扇形面积为StL22，E/tBStBL22,13、如图，质量为m，电阻为r，长为L的金属杆AB，由静正开始无摩擦滑下，AB杆与竖直导轨接触良好，匀强磁场垂直纸面向里，磁感应强度为B，磁场范围足够大。求AB杆下落的最大速度。,四、巩固练习,
10、B,A,R,V,I,mg,F,解：AB运动过程中受力情况如图,速度最大时，加速度为零，合力为零,F=mg(1),F=ILB(2),E=BLVm(4),14、如图，质量为m，电阻为r，长为L的金属杆AB，由静正开始无摩擦滑下，AB杆与斜导轨接触良好，匀强磁场垂直斜面向上，磁感应强度为B，磁场范围足够大。求AB杆下滑的最大速度。,四、巩固练习,B,A,R,V,解：速度最大时，加速度为零，合力为零,F=mgSin(1),F=ILB(2),E=BLVm(4),I,F,mg,例：半径为r、电阻为R的金属环通过某直径的轴OO以角速度做匀速转动，如图所示。匀强磁场的磁感应强度为B，从金属环的平面的磁场方向重
11、合时开始计时，则在转过30的过程中。求：,(1)环中产生的感应电动势的平均值是多大？,解析：,求感应电动势的平均值时，一般要用公式En/t。,(1)金属环在转过30的过程中，磁通量的变化量,(2)金属环某一横截面内通过的电荷量是多少？,由于E/t，IER，IQt，所以,例：如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有半径为r的光滑半圆形导体框架。OC为一端绕O点在框架上滑动的导体棒，OA之间连一个阻值为R的电阻（其余电阻都不计），若使OC以角速度匀速转动。试求：（1）图中哪部分相当于电源？（2）感应电动势E为多少？（3）流过电阻R的电流I为多少？,如图2所示，导线OMN在与磁场方向垂直的平面内，以角速度在匀强磁场中沿逆时针方向绕O点匀速转动，磁感应强度为B，方向垂直指向纸里，MN的电动势多大？解析：由于MN上各点的切割速度不等，应当用MN上各点的平均速度也就是MN中点的速度进行计算,设OM=r1，ON=r2，则,1、法拉第电磁感应定律：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。,课堂小结,当有N匝线圈时,当单匝线圈时,2、理解:、/t的意义,3、用公式 求E的二种常见情况：,4、反电动势,
