魯科版選修32 1.2 感應(yīng)電動(dòng)勢與電磁感應(yīng)定律 課件（42張）.ppt

第1章 電磁感應(yīng) 第2講感應(yīng)電動(dòng)勢與電磁感應(yīng)定律 目標(biāo)定位 1 理解感應(yīng)電動(dòng)勢的概念 2 理解感應(yīng)電動(dòng)勢的大小與磁通量變化率的關(guān)系 掌握法拉第電磁感應(yīng)定律及其應(yīng)用 3 知道公式e blvsin 的推導(dǎo)過程 知道它的適用情況 并會(huì)進(jìn)行有關(guān)計(jì)算 一 感應(yīng)電動(dòng)勢1 定義 在中產(chǎn)生的電動(dòng)勢 叫感應(yīng)電動(dòng)勢 產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 電源 2 感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流的關(guān)系 1 產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí) 閉合電路中有感應(yīng)電流 有感應(yīng)電動(dòng)勢 電路斷開時(shí) 沒有 有 相當(dāng)于電源 2 感應(yīng)電動(dòng)勢的產(chǎn)生與電路是否閉合 電路如何組成 填 有關(guān) 或 無關(guān) 感應(yīng)電動(dòng)勢比感應(yīng)電流更能反映電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì) 感應(yīng)電流 感應(yīng)電動(dòng)勢 產(chǎn)生感 應(yīng)電動(dòng)勢的導(dǎo)體 無關(guān) 3 探究影響感應(yīng)電動(dòng)勢大小的因素在上一節(jié)的實(shí)驗(yàn)三中 如圖1所示 用不同速度移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片 快速移動(dòng)滑片時(shí) 電流表指針擺動(dòng)幅度 緩慢移動(dòng)滑片時(shí)電流表指針擺動(dòng)幅度 填 大 或 小 大 小 圖1 快速地移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片時(shí) 穿過線圈b的磁通量變化 緩慢地移動(dòng)滑片時(shí) 穿過b的磁通量變化 填 快 或 慢 這說明電路中感應(yīng)電動(dòng)勢的大小與電路中有關(guān) 快 慢 磁通量變化的快慢 想一想穿過某電路的磁通量的變化量越大 產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢就越大嗎 答案不一定 感應(yīng)電動(dòng)勢的大小取決于穿過電路的磁通量的變化率而不是變化量 即感應(yīng)電動(dòng)勢的大小由磁通量的變化量和發(fā)生這個(gè)變化所用的時(shí)間這兩個(gè)因素共同決定 二 電磁感應(yīng)定律1 內(nèi)容 電路中感應(yīng)電動(dòng)勢的大小與穿過這一電路的成正比 磁通量變 化率 n為 是 是 3 單位 的單位是 t的單位是秒 s e的單位是 線圈的匝數(shù) 磁通量的變化量 磁通量的變化率 韋伯 wb 伏特 v 4 導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢 1 導(dǎo)體棒垂直于磁場運(yùn)動(dòng) b v兩兩垂直時(shí) 如圖2所示 e 圖2 blv 2 導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)方向與導(dǎo)線本身垂直 但與磁感線方向夾角為 時(shí) 如圖3所示 e 圖3 blvsin 一 對(duì)法拉第電磁感應(yīng)定律的理解1 感應(yīng)電動(dòng)勢e n e的大小決定于磁通量的變化率 而與 的大小無關(guān) 2 下列是幾種常見的產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的情況 1 線圈面積s不變 磁感應(yīng)強(qiáng)度b均勻變化 2 磁感應(yīng)強(qiáng)度b不變 線圈的面積s均勻變化 例1下列幾種說法中正確的是 a 線圈中磁通量變化越大 線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢一定越大b 線圈中磁通量越大 線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢一定越大c 線圈放在磁場越強(qiáng)的位置 線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢一定越大d 線圈中磁通量變化越快 線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢一定越大解析感應(yīng)電動(dòng)勢的大小和磁通量的大小 磁通量變化量的大小以及磁場的強(qiáng)弱均無關(guān)系 它由磁通量的變化率決定 故選d d 例2如圖4甲所示 一個(gè)圓形線圈的匝數(shù)n 1000 線圈面積s 200cm2 線圈的電阻r 1 線圈外接一個(gè)阻值r 4 的電阻 把線圈放入一方向垂直線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場中 磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律如圖乙所示 求 圖4 1 前4s內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢的大小 解析前4秒內(nèi)磁通量的變化 2 1 s b2 b1 200 10 4 0 4 0 2 wb 4 10 3wb由法拉第電磁感應(yīng)定律得 答案1v 2 前5s內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢 解析前5秒內(nèi)磁通量的變化 2 1 s b2 b1 200 10 4 0 2 0 2 wb 0 答案0 針對(duì)訓(xùn)練1如圖5所示 一兩端閉合的正方形線圈共有n 10匝 每邊長l 10cm 所用導(dǎo)線每米長的阻值r0 2 一個(gè)范圍較大的勻強(qiáng)磁場與線圈平面垂直 當(dāng)磁場以0 5t s均勻增大時(shí) 在線圈導(dǎo)線中的電流有多大 圖5 解析根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律 據(jù)閉合電路歐姆定律 答案6 25 10 3a 二 導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的電動(dòng)勢對(duì)公式e blvsin 的理解1 該公式可看成法拉第電磁感應(yīng)定律的一種特殊情況 通常用來求導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)速度為v時(shí)的瞬時(shí)電動(dòng)勢 2 當(dāng)b l v三個(gè)量方向相互垂直時(shí) e blv 當(dāng)有任意兩個(gè)量的方向平行時(shí) e 0 3 式中的l應(yīng)理解為導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的有效長度 若切割磁感線的導(dǎo)體是彎曲的 則應(yīng)取其與b和v方向都垂直的等效線段長度來計(jì)算 如圖6中線段ab的長即為導(dǎo)體切割磁感線的有效長度 圖6 圖7 例3如圖8所示 一金屬彎桿處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b 方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中 已知ab bc l 當(dāng)它以速度v向右水平移動(dòng)時(shí) a c兩點(diǎn)間的電勢差為 a blvb blvsin c blvcos d blv 1 sin 圖8 解析導(dǎo)體桿切割磁感線的有效長度為lsin b 3 e的意義不同e n求得的是一般平均感應(yīng)電動(dòng)勢 但當(dāng) t 0時(shí) e n可表示瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢 e blv一般求得的是瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢 但當(dāng)v表示 t時(shí)間內(nèi)的平均速度時(shí) e blv也可表示平均感應(yīng)電動(dòng)勢 例4如圖9所示 導(dǎo)軌om和on都在紙面內(nèi) 導(dǎo)體ab可在導(dǎo)軌上 無摩擦滑動(dòng) 若ab以5m s的速度從o點(diǎn)開始沿導(dǎo)軌勻速右滑 導(dǎo)體與導(dǎo)軌都足夠長 它們每米長度的電阻都是0 2 磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0 2t 問 圖9 1 3s末夾在導(dǎo)軌間的導(dǎo)體長度是多少 此時(shí)導(dǎo)體切割磁場產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢多大 回路中的電流為多少 解析夾在導(dǎo)軌間的部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢才是電路中的感應(yīng)電動(dòng)勢 3s末時(shí)刻 夾在導(dǎo)軌間導(dǎo)體的長度為 2 3s內(nèi)回路中的磁通量變化了多少 此過程中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢為多少 解析 針對(duì)訓(xùn)練2如圖10所示 可繞固定軸oo 轉(zhuǎn)動(dòng)的正方形線框的邊長為l 不計(jì)摩擦和空氣阻力 線框從水平位置由靜止釋放 到達(dá)豎直位置所用的時(shí)間為t ab邊的速度為v 設(shè)線框始終處在豎直向下 磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場中 試求 圖10 1 這個(gè)過程中回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢 解析 2 到達(dá)豎直位置時(shí)回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢 解析線框到達(dá)豎直位置時(shí)回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢e blv 答案blv 對(duì)法拉第電磁感應(yīng)定律的理解1 關(guān)于感應(yīng)電動(dòng)勢的大小 下列說法正確的是 a 穿過閉合電路的磁通量最大時(shí) 其感應(yīng)電動(dòng)勢一定最大b 穿過閉合電路的磁通量為零時(shí) 其感應(yīng)電動(dòng)勢一定為零c 穿過閉合電路的磁通量由不為零變?yōu)榱銜r(shí) 其感應(yīng)電動(dòng)勢一定為零d 穿過閉合電路的磁通量由不為零變?yōu)榱銜r(shí) 其感應(yīng)電動(dòng)勢一定不為零 解析磁通量的大小與感應(yīng)電動(dòng)勢的大小不存在內(nèi)在的聯(lián)系 故a b錯(cuò)誤 當(dāng)磁通量由不為零變?yōu)榱銜r(shí) 閉合電路的磁通量一定改變 一定有感應(yīng)電流產(chǎn)生 有感應(yīng)電流就一定有感應(yīng)電動(dòng)勢 故c錯(cuò) d對(duì) 答案d 2 穿過某線圈的磁通量隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖11所示 在下列幾段時(shí)間內(nèi) 線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢最小的是 a 0 2sb 2 4sc 4 5sd 5 10s 圖11 d 解析圖象斜率越小 表明磁通量的變化率越小 感應(yīng)電動(dòng)勢也就越小 3 如圖12甲所示 線圈的匝數(shù)n 100匝 橫截面積s 50cm2 線圈總電阻r 10 沿軸向有勻強(qiáng)磁場 設(shè)圖示磁場方向?yàn)檎?磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間做如圖乙所示變化 則在開始的0 1s內(nèi) 圖12 a 磁通量的變化量為0 25wbb 磁通量的變化率為2 5 10 2wb sc a b間電壓為0d 在a b間接一個(gè)理想電流表時(shí) 電流表的示數(shù)為0 25a 解析通過線圈的磁通量與線圈的匝數(shù)無關(guān) 若設(shè) 2 b2s為正 則線圈中磁通量的變化量為 b2s b1s 代入數(shù)據(jù)即 0 1 0 4 50 10 4wb 2 5 10 3wb a錯(cuò) 答案bd 公式e