4.3《法拉第电磁感应定律》PPT课件(2)
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法拉第电磁感应定律PPT优选课件
由于△Φ =B △S =Bπr２； △t =2r/v，由
法拉第电磁感应定律，E= △Φ / △t
=Bπrv/2,所以I=E/R=Bπrv/2R,从而，通过
的电量：q=Bπr2/R.
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知）①E=Blvsinθ ;②E=2BRv; ③E=BRv
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图12-3-3
12
能力·思考·方法
【例1】如图12-3-5所示，边长为a的正方 形闭合线框ABCD在匀强磁场中绕AB边匀速 转动,磁感应强度为B,初始时刻线框所在 面与磁感线垂直,经过时间t转过1200角, 求:(1)线框内感应电动势在t时间内的
平均值;(2)转过
1200角时,感应电
动势的瞬时值.
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图12-3-5
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能力·思考·方法
【解析】(1)设初始时刻线框朝纸外的一面
为正面时,此时刻磁通量磁能量Φ1=Ba2,磁感线 从正面穿入,t时刻后, 磁通量Φ2=(1/2)Ba2, 且此时刻磁通量的变化量应当是(Φ1+Φ2),而 不是(Φ1-Φ2),(学生可比较一下转过1200与转 过600时的区别). E= △Φ / △t求出平均电
要点·疑 点·考点
3. △Φ一般可包括三种情况：
①回路面积S不变，而磁感 应强度B变化，则有E=nS△B/ △t；②磁感应强度B不变，而 回路面积S变化，则有E=nB△s / △t ；③回路面积与磁感应 强度B均保持不变，但回路平 面在磁场中转动引起磁通量的 变化.
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要点·疑
3.将一个面积为S,总电阻为R的圆 形金属环平放在平面上,磁感应强度 为B的匀强磁场竖直向下,当把环翻 转1800的过程中,经过环某一横截面 的电量为_2_B_S_/_R_.
法拉第电磁感应定律ppt课件
B V1=Vsinθ
E BLv1 BLv sin
θ
V2
v
=Vcosθ
（θ为v与B夹角）
11
v
公式BLv中的L指的是切割磁感线的有效长度。 如果导线不和磁场垂直，L是导线在垂直磁场 方向上的投影长度。
如果导线是弯曲的，应取与B.V垂直的等效直 线的长度
12
思考题
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？
1 2 BS BS sin 300
Br2 11/ 2 Br2 / 2
又t / / 6
所以E / t 3Br2
(2)金属环某一横截面内通过的电荷量
由于E＝Δ Φ /Δ t，I＝E／R， I＝Q／Δ t，所以
Q R
24
六、反电动势
1.既然线圈在磁场中转动,线圈中就会产生感应电动势. 感应电动势加强了电源了产生的电流,还是削弱了它?是 有得于线圈的转动,还是阻碍了线圈的转动?
电动机转动是时,线圈 中产生的感应电动势 总要削弱电源电动势 的作用,阻碍线圈的转
动. --反电动势
2.电动机由于机械 故障停转,要立即切断 电源.
Φ
t3 t4
O
t1 t2
t
图1
图2
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例2.如图 (a)图所示，一个500匝的线圈的两 端跟R＝99 Ω的电阻相连接，置于竖直向下的 匀强磁场中，线圈的横截面积为20 cm2，电阻 为1 Ω，磁场的磁感应强度随时间变化的图象 如(b)图，求磁场变化过程中通过电阻R的电流 为多大？
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【解析】 由题图(b)知：线圈中磁感应强度 B 均匀 增加，其变化率ΔΔBt ＝(504－1s0)T＝10 T/s. 由法拉第电磁感应定律得线圈中产生的感应电动 势为 E＝nΔΔΦt ＝nΔΔBt S＝500×10×20×10－4 V＝10 V. 由闭合电路欧姆定律得感应电流大小为 I＝R＋E r＝991＋0 1A＝0.1 A.
《法拉第电磁感应定律》共29张ppt精选全文
电学方面1821年法拉第完成了第一项重大的电发明，即第一台电动机，通俗来解释就是通过使用电流将物体运动。虽然在现代技术看来，这个装置十分简陋，但它却开创电动机的发展史。1831年法拉第在实验中发现了电磁感应，也就是当一块磁铁穿过一个闭合线路时 ，线路内就会有感应电流产生。这也成为了法拉第一生最伟大的贡献之一。同年法拉第发明了圆盘发电机，这是法拉第第二项重大的电发明。
在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势 。 产生感应电 动势的那部分导体就相当于电源。
感应电动势的大小跟哪些因素有关呢？
在实验中，速度越快、磁场越强、匝数越多， 产生的感应电动势就越ห้องสมุดไป่ตู้。
是不是感应电动势的大小可能与磁通量变化的快慢有关呢？
在法拉第、纽曼、韦伯等人工作的基础上，人们认识到：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，这就是法拉第电磁感应定律 。
现代科学研究中常要用到高 速电子，电子感应加速器就是利用感生电场 使电子加速的设备。 它的基本原理如图所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之 间有一个环形真空室，电子在真空室中做圆 周运动。 电磁铁线圈电流的大小、方向可以变 化，产生的感生电场使电子加速。 上图为侧视 图，下图为真空室的俯视图，如果从上向下 看，电子沿逆时针方向运动。 当电磁铁线圈电流的方向与图示方向一 致时，电流的大小应该怎样变化才能使电子 加速？
导线切割磁感线时的感应电动势
＝
∆Φ ＝ Φ 2－ Φ 是磁通量的变化量
是磁通量的变化率
n 是线圈的匝数 单匝时（n=1）：
为有效长度
为与磁感线方向的夹角
为导线和磁场间的相对速度
与＝ 的对比
感生电动势
感生电场
变化的磁场周围所产生的电场
在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势 。 产生感应电 动势的那部分导体就相当于电源。
感应电动势的大小跟哪些因素有关呢？
在实验中，速度越快、磁场越强、匝数越多， 产生的感应电动势就越ห้องสมุดไป่ตู้。
是不是感应电动势的大小可能与磁通量变化的快慢有关呢？
在法拉第、纽曼、韦伯等人工作的基础上，人们认识到：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，这就是法拉第电磁感应定律 。
现代科学研究中常要用到高 速电子，电子感应加速器就是利用感生电场 使电子加速的设备。 它的基本原理如图所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之 间有一个环形真空室，电子在真空室中做圆 周运动。 电磁铁线圈电流的大小、方向可以变 化，产生的感生电场使电子加速。 上图为侧视 图，下图为真空室的俯视图，如果从上向下 看，电子沿逆时针方向运动。 当电磁铁线圈电流的方向与图示方向一 致时，电流的大小应该怎样变化才能使电子 加速？
导线切割磁感线时的感应电动势
＝
∆Φ ＝ Φ 2－ Φ 是磁通量的变化量
是磁通量的变化率
n 是线圈的匝数 单匝时（n=1）：
为有效长度
为与磁感线方向的夹角
为导线和磁场间的相对速度
与＝ 的对比
感生电动势
感生电场
变化的磁场周围所产生的电场
《法拉第电磁感应定律》ppt课件
研究新材料和新技术在法拉第电磁感应定律中的应用，如 超导材料、纳米材料、石墨烯等，探索其在提高电磁感应 效应和推动技术革新方面的潜力。
数值模拟与实验验证
加强数值模拟和实验验证在法拉第电磁感应定律研究中的 应用，提高研究的准确性和可靠性，为未来的应用和拓展 提供有力支持。
感谢您的观看
THANKS
电磁感应现象不仅在理论上揭示 了电与磁之间的内在联系，而且 在实践中有着广泛的应用，如发 电机、变压器、感应马达等。
感应电动势
感应电动势是指由于电磁感应现象而在导体中产生的电动势。
当导体在磁场中作切割磁感线运动时，导体中的自由电子受到洛伦兹力 作用，导致电子定向移动，从而在导体两端产生电势差，即感应电动势。
发电机的原理
总结词
发电机的工作原理是法拉第电磁感应定律的重要应用 ，通过磁场和导线的相对运动产生感应电动势，进而 产生电流。
详细描述
发电机的基本构造包括磁场和导线，当磁场和导线发 生相对运动时，导线中会产生感应电动势。这个电动 势的大小与磁场的磁感应强度、导线切割磁力线的速 度以及导线与磁场之间的夹角有关。根据法拉第电磁 感应定律，感应电动势的大小等于磁通量变化率与线 圈匝数的乘积。发电机通过不断变化的磁场和导线的 相对运动来产生持续的电流，为人类生产和生活提供 电力。
楞次定律
总结词
楞次定律是法拉第电磁感应定律的推论，它描述了感 应电流的方向与磁通量变化之间的关系。当磁通量增 加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反；当磁通量 减少时，感应电流的磁场与原磁场方向相同。
详细描述
楞次定律是法拉第电磁感应定律的一个重要推论。它指 出当磁通量发生变化时，导线中会产生感应电流，并且 这个电流的磁场会阻碍磁通量的变化。具体来说，当穿 过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向 相反，以减小线圈中的磁通量；当磁通量减少时，感应 电流的磁场与原磁场方向相同，以增加线圈中的磁通量 。楞次定律是解释电磁感应现象的重要依据，对于理解 发电机、变压器等设备的原理具有重要意义。
数值模拟与实验验证
加强数值模拟和实验验证在法拉第电磁感应定律研究中的 应用，提高研究的准确性和可靠性，为未来的应用和拓展 提供有力支持。
感谢您的观看
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电磁感应现象不仅在理论上揭示 了电与磁之间的内在联系，而且 在实践中有着广泛的应用，如发 电机、变压器、感应马达等。
感应电动势
感应电动势是指由于电磁感应现象而在导体中产生的电动势。
当导体在磁场中作切割磁感线运动时，导体中的自由电子受到洛伦兹力 作用，导致电子定向移动，从而在导体两端产生电势差，即感应电动势。
发电机的原理
总结词
发电机的工作原理是法拉第电磁感应定律的重要应用 ，通过磁场和导线的相对运动产生感应电动势，进而 产生电流。
详细描述
发电机的基本构造包括磁场和导线，当磁场和导线发 生相对运动时，导线中会产生感应电动势。这个电动 势的大小与磁场的磁感应强度、导线切割磁力线的速 度以及导线与磁场之间的夹角有关。根据法拉第电磁 感应定律，感应电动势的大小等于磁通量变化率与线 圈匝数的乘积。发电机通过不断变化的磁场和导线的 相对运动来产生持续的电流，为人类生产和生活提供 电力。
楞次定律
总结词
楞次定律是法拉第电磁感应定律的推论，它描述了感 应电流的方向与磁通量变化之间的关系。当磁通量增 加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反；当磁通量 减少时，感应电流的磁场与原磁场方向相同。
详细描述
楞次定律是法拉第电磁感应定律的一个重要推论。它指 出当磁通量发生变化时，导线中会产生感应电流，并且 这个电流的磁场会阻碍磁通量的变化。具体来说，当穿 过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向 相反，以减小线圈中的磁通量；当磁通量减少时，感应 电流的磁场与原磁场方向相同，以增加线圈中的磁通量 。楞次定律是解释电磁感应现象的重要依据，对于理解 发电机、变压器等设备的原理具有重要意义。
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知识回顾
一、感应电动势
电磁感应 现象中产生的电动势叫感应电动势. （1）在________
（2）产生感应电动势的那部分导体相当于_____ 电源
（3）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
（4）感应电动势与感应电流关系
有感应电流一定有感应电动势，但是有感应 电动势不一定有感应电流
例与练3
关于电磁感应，下述说法中正确的是( D ) A、穿过线圈的磁通量越大,感应电动势越大 B、穿过线圈的磁通量为零 ,感应电动势一定 为零 C、穿过线圈的磁通量的变化越大 ,感应电动 势越大 D、穿过线圈的磁通量变化越快 ,感应电动势 越大 注意:感应电动势E与Φ、△Φ、 △Φ/△t的关系
例与练4 如图,有一匀强磁场B=1.0×10-3T，在垂直磁场 的平面内,有一金属棒AO,绕平行于磁场的O轴顺 时针转动,已知棒长L=0.20m，角速度ω=20rad/s， 求：棒产生的感应电动势有多大？
①求出的是整个回路的感 ②求出的是某部分导体的 电动势。 应电动势
注意：回路中感应电动势为零时，回路中某 段导体的感应电动势不一定为零
联系： (1)公式①中的时间趋近于0时，则E为瞬 时感应电动势 (2)公式②中v若代表平均速度，则E为平 均感应电动势。 （3）只是①为法拉第电磁感应定律一般 通式，②为法拉第电磁感应定律的一个 特殊情况，所以两公式是统一的
16V
例与练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1T增加到9T。求线圈中的感 应电动势。
1.6V
三、导体切割磁感线时的感应电动势
如图所示闭合线框一部分导体ab长l,处于匀强磁场中， 磁感应强度是B，ab以速度v匀速切割磁感线，求产生的感 应电动势 回路在时间t内增大的面积为： ΔS=LvΔt 穿过回路的磁通量的变化为： ΔΦ=BΔS =BLvΔt 产生的感应电动势为： G
E=BLV
I=0.5A
U=E-Ir=1.5VM
R B
a
N
(2)维持ab做匀速运动的外力多大?
F=BIL=0.1N
r
b
v
Q
(3)ab向右运动1m的过程中, 外力做的功是多少?电路中产生的热量是多少?
P
WF=FL=0.1J
Q=W=0.1J
例与练6 如图，将一条形磁铁插入某一闭合线圈，第一次 用0.05s，第二次用0.1s。试求： (1)两次线圈中的平均感应电动势之比?
四、反电动势 1、定义：电动机转动时产生的感应电动势总要削弱电 源产生的电流,这个电动势叫反电动势.
2.作用： 阻碍线圈的转动
如果线圈要维持转动,电源就要向电动 机提供电能，从而使线圈继续转下去， 电能转化为其它形式的能的过程
3、注意：如果电动机停止转动, 就没有反电 动势,线圈中电流会很大,电动机很容易烧毁, 要立即切断电源,进行检查.
a a × × × × × × × × × v × × × × × × × × × × × × × b × × b
Φ BLv t E t t
BLv
三、导体切割磁感线时的感应电动势
B
θ
V2
V1
E BLv1 BLv sin
θ为v与B夹角
v 1、该公式可看成法拉第电磁感应定律的一种 特殊情况，通常求的是瞬时感应电动势 2、当B、L、V两两垂直时E=BLV，任意两 物理量平行时，E=0 3、B为匀强磁场，导线的长度L应为有效长度
2 1 2 2
Q1 I Rt1 2 Q2 I Rt 2 1
4、V是相对于磁场的速度，速度v为平
均值(瞬时值), E就为平均值(瞬时值)
①En t 区
别
②
E BLv sin
的区别和联系？
①通常求出的是平均 感应电动势, E和某段 时间或某个过程对应
②通常求出的是瞬时感应电动 势也可求出平均感应电动势;求 瞬时感应电动势时,E和某个时 刻或某个位置对应.
四、反电动势
在P16图4.4-3中,电源在电动机线圈中产生电流的方 向以及AB边、CD边受力方向都已经标出所以通电 导线在磁场中受安培力而运动.这是直流电动机的基 本原理。 问题1：电动机线圈在磁场中转动会产生感应电动势 吗?方向怎样?
问题2：感应电动势是加强了电源产生的电流,还是削 弱了电源的电流?是有利于线圈转动还是阻碍了线圈 的转动?
分析：进行计算,因为从O→A,各 点的线速度是均匀变化的,故取棒 中点的速度代表棒的平均速度
E Blv中 BL（L / 2） BL / 2
2
例与练5
如图,水平面上有两根相距0.5m的足够长的平行金 属导轨MN和PQ,它们的电阻不计,在M和P之间接 有R=3.0Ω的定值电阻,导体棒长ab=0.5m,其电阻为 r=1.0Ω,与导轨接触良好.整个装置处于方向竖直向 下的匀强磁场中,B=0.4T.现使ab以v=10m／s的速度 向右做匀速运动. (1)ab中的电流多大? ab两点间的电压多大?
4.4法拉第电磁感应定律
法拉第（1791—1876）是英国著名
的物理学家、化学家。他发现了电磁 感应现象，提出电场和磁场的概念。 场的概念对近代物理的发展的重大意 义。 他家境贫寒，出身于铁匠家庭， 未受过系统的正规教育，但却在众多 领域中作出惊人成就，堪称刻苦勤奋、 探索真理、不计个人名利的典范，对 于青少年富有教育意义。
（5）电磁感应本质是产生感应电动势
二、法拉第电磁感应定律 闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过 1.内容: 这一电路的磁通量的变化率成正比。 2.公式: 单匝线圈：
Φ E t
n匝线圈：
Φ En t
例与练1 一个100匝的线圈，在0.5s内穿过它 的磁通量从0.01Wb增加到0.09Wb。 求线圈中的感应电动势。
E1 t 2 t 2 2 E2 t1 t1 1 I 1 E1 R E1 2 (2)两次线圈中 电流之比? I2 R E2 E2 1 (3)两次通过线圈 q1 I1 t1 1 电荷量之比? q2 I 2 t 2 1
(4)两次在R中产生 热量之比?