法拉第电磁感应定律的应用PPT教学课件
合集下载
高中物理精品课件：法拉第电磁感应定律及其应用
H。
10-6
2.涡流
当线圈中的电流发生变化时,在它附近的任何导体中都会产生感应电流,这
种电流看起来像水的漩涡,所以叫涡流。
3.电磁阻尼
导体在磁场中运动时,感应电流会使导体受到安培力,安培力的方向总是
阻碍 导体的运动。
4.电磁驱动
如果磁场相对于导体转动,在导体中会产生
到安培力而运动起来。
感应电流
使导体受
第2节
法拉第电磁感应定律及其应用
一、法拉第电磁感应定律
1.法拉第电磁感应定律
(1)内容: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。
感应电动势与匝数有关
(2)公式:E=n
,其中n为线圈匝数。
(3)感应电流与感应电动势的关系:遵守闭合电路的
欧姆
定律,即I= + 。
2.导体切割磁感线的情形
场区内从b到c匀速转动时,回路中始终有电流,则此过程中,下列说法正确
的有(
) 答案 AD
A.杆OP产生的感应电动势恒定
B.杆OP受到的安培力不变
C.杆MN做匀加速直线运动
D.杆MN中的电流逐渐减小
6.如图所示,半径为R的圆形导轨处在垂直于圆平面的匀强磁场中,磁感应
强度为B,方向垂直于纸面向内。一根长度略大于导轨直径的导体棒MN以
B.金属框中电流的电功率之比为4∶1
C.金属框中产生的焦耳热之比为4∶1
D.金属框ab边受到的安培力方向相同
答案 B
素养点拨1.应用法拉第电磁感应定律解题的一般步骤
(1)分析穿过闭合电路的磁场方向及磁通量的变化情况;
(2)利用楞次定律确定感应电流的方向;
(3)灵活选择法拉第电磁感应定律的不同表达形式列方程求解。
法拉第电磁感应定律的应用 课件
动生电动势和感生ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ动势
【例2】如图所示，水平放置的光滑平行金属导轨处在竖 直向下的匀强磁场B中，两导轨间距为L、电阻不计，导 轨左端接有定值电阻R，一电阻不计的金属导体棒放在导 轨上，并与导轨接触良好。试求以下各种情况下通过R的 电流大小： （7）如图⑦，导体棒垂直导轨放置，并以平行于导轨的 速度v向右运动，t=0时刻，导体棒正好运动到距左边为d 处，而磁感应强度随时间仍按 B B0 kt 规律变化。
4B0 2B0
A.
B.
C.
B0
D.
B0 2
小试身手
2、（2013•河北沧州五校第二次高三联考）在边长为L的等 边三角形区域abc内存在着垂直纸面向外的匀强磁场，一个 边长也为L的等边三角形导线框def在纸面上以某一速度向右 匀速运动，底边ef始终与磁场的底边界bc在同一直线上，如 图所示。取沿顺时针的电流为正，在线框通过磁场的过程中， 其感应电流随时间变化的图象是
动生电动势和感生电动势
【例2】如图所示，水平放置的光滑平行金属导轨处在竖 直向下的匀强磁场B中，两导轨间距为L、电阻不计，导 轨左端接有定值电阻R，一电阻不计的金属导体棒放在导 轨上，并与导轨接触良好。试求以下各种情况下通过R的 电流大小： （1）如图①，当导体棒垂直导轨放置，并以平行于导轨 的速度v向右运动；
动生电动势和感生电动势
【例2】如图所示，水平放置的光滑平行金属导轨处在竖 直向下的匀强磁场B中，两导轨间距为L、电阻不计，导 轨左端接有定值电阻R，一电阻不计的金属导体棒放在导 轨上，并与导轨接触良好。试求以下各种情况下通过R的 电流大小： （4）如图④，当导体棒绕与导轨上的接触点以恒定角速 度ω顺时针转动到与导轨成θ角时；
2-2法拉第电磁感应定律课件(23张PPT)
圈平面与磁场方向成60°角，磁感应强度随时间均匀变化，用下列哪种方法可
使感应电流增加一倍（ C ）
A. 把线圈匝数增加一倍
B. 把线圈面积增加一倍
C. 把线圈半径增加一倍
D. 改变线圈与磁场方向的夹角
E
n
解析：设导线的电阻率为ρ，横截面积为S0，线圈的半径为r，则I= = t
R
R
=
B
sin
2.在电磁感应现象中,若闭合导体回路中有感应电流,电路就一定有感应电动势;如果电路断开,
这时虽然没有感应电流,但感应电动势依然存在。
想一想：产生感应电动势的电路一定是闭合的吗?
提示：不一定,感应电动势产生的条件是:穿过电路的磁通量发生变化。这里不要求
闭合,无论电路闭合与否,只要磁通量变化了,就一定有感应电动势产生。当闭合电路
t
n2 r
S0
n r 2
S r B
t
= 20 ·
·sinθ。可见将r增加
一倍，则I增加一倍；将线圈与磁场方向的夹角改变时，sin θ不能变为原来的2倍（因sin θ最大值为1）；若将线圈
的面积增加一倍，则半径r增加到原来的
2 倍，电流也增加到原来的 2 倍；I与线圈匝数无关。
3.一飞机在南半球上空做飞行表演。当它自东向西方向做飞行表演时，飞机左右两机
(3)磁通量的变化是由面积和磁场变化共同引起时，
则根据定义求，ΔΦ＝Φ末－Φ初
例 如图所示，在水平桌面上固定有宽度为d、电阻可忽略的U形导轨；均匀
磁场的方向垂直于U形导轨平面，磁感应强度大小随时间的变化关系为B=B0
（1+kt），式中B0、k为大于零的常量。在与导轨左端相距l处放置一垂直于
使感应电流增加一倍（ C ）
A. 把线圈匝数增加一倍
B. 把线圈面积增加一倍
C. 把线圈半径增加一倍
D. 改变线圈与磁场方向的夹角
E
n
解析：设导线的电阻率为ρ，横截面积为S0，线圈的半径为r，则I= = t
R
R
=
B
sin
2.在电磁感应现象中,若闭合导体回路中有感应电流,电路就一定有感应电动势;如果电路断开,
这时虽然没有感应电流,但感应电动势依然存在。
想一想：产生感应电动势的电路一定是闭合的吗?
提示：不一定,感应电动势产生的条件是:穿过电路的磁通量发生变化。这里不要求
闭合,无论电路闭合与否,只要磁通量变化了,就一定有感应电动势产生。当闭合电路
t
n2 r
S0
n r 2
S r B
t
= 20 ·
·sinθ。可见将r增加
一倍，则I增加一倍；将线圈与磁场方向的夹角改变时，sin θ不能变为原来的2倍（因sin θ最大值为1）；若将线圈
的面积增加一倍，则半径r增加到原来的
2 倍，电流也增加到原来的 2 倍；I与线圈匝数无关。
3.一飞机在南半球上空做飞行表演。当它自东向西方向做飞行表演时，飞机左右两机
(3)磁通量的变化是由面积和磁场变化共同引起时，
则根据定义求，ΔΦ＝Φ末－Φ初
例 如图所示，在水平桌面上固定有宽度为d、电阻可忽略的U形导轨；均匀
磁场的方向垂直于U形导轨平面，磁感应强度大小随时间的变化关系为B=B0
（1+kt），式中B0、k为大于零的常量。在与导轨左端相距l处放置一垂直于
3.2《法拉第电磁感应定律》PPT课件
一.感应电动势
2、电源：产生感应电动势的那部分导体就相当于电源.
1.定义：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。
思考与讨论
感应电动势的大小跟哪些因素有关？
探究感应电动势大小与磁通量变化的关系
提出问题 既然闭合电路的磁通量发生改变就能产生感应电动 势，那么感应电动势大小与磁通量的变化是否有关呢？
E=2V
W非=240J
探索者
水果电池
探索者
地电流
电磁感应定律
教学目标
知识与能力 1、知道什么是感应电动势。 2、了解什么是磁通量以及磁通量的变化量和磁通 量的变化率。 3、在实验基础上，了解法拉第电磁感应定律内容 及数学表达式，学会用该定律分析与解决一些简单 的问题。 4、培养类比推理和通过观察、实验、归纳寻找物 理规律的能力。 实验 仪器 螺线管要准备10匝和100匝的两个
课堂练习
1、关于电动势，下列说法正确的是： AC
A、 在电源内部把正电荷从负极移到正极，非静电力做功， 电能增加 B、对于给定的电源，移动正电荷，非静电力做功越多， 电动势就越大 C、电动势越大，说明非静电力在电源内部从负极向正极 移送单位正电荷量做功越多 D、电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负 极移送到正极的电荷量越多
跟电源的体积无关, 跟电源外部电路无关.
学生活动：看图识意义
干电池
微型电池
铅蓄电池
1.5V
250V
锌汞电池
2.0V
1.5V
1.2V
3.6V
三、电源的重要参数
1、电源的电动势
2、电源的内阻:电源内部导体的电阻.
3、电池的容量:电池放电时能输出的总电荷量 单位：安· 时(A· h) 毫安· 时(mA· h)
法拉第电磁感应定律课件
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
01
法拉第电磁感应定律的 概述
定律的发现与提
发现者
迈克尔·法拉第（Michael Faraday）
时间
19世纪30年代
背景
法拉第在研究磁场变化时观察到电动势的产生
法拉第电磁感应定律的内容
当磁场穿过一个闭合 导体回路时，会在导 体回路中产生电动势
电动势的大小与磁通 量变化的速率成正比
确性。
通过分析实验数据，可以得出磁 场变化率与感应电动势大小之间 的关系，进一步理解法拉第电磁
感应定律的原理。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
03
法拉第电磁感应定律的 应用
在发电机中的应用
法拉第电磁感应定律在发电机中起着核心作用，它决定了发电机的工作原理和性 能。
发电机利用法拉第电磁感应定律将机械能转换为电能。当导线在磁场中旋转时， 导线中会产生电动势，从而产生电流。发电机的效率、电压和电流的大小都与法 拉第电磁感应定律密切相关。
在变压器中的应用
变压器利用法拉第电磁感应定律来改变电压和电流的大小， 实现电能的传输和分配。
变压器由初级和次级线圈组成，当交流电通过初级线圈时， 会在铁芯中产生磁场，这个磁场会感应到次级线圈中，从而 改变次级线圈的电压和电流大小。变压器的设计、效率和性 能都与法拉第电磁感应定律紧密相关。
详细描述
电动机在旋转磁场的作用下，通过转子线圈产生感应电流，利用这个 电流与定子磁场相互作用产生转矩，从而驱动电动机旋转。
公式
E=n*dΦ/dt
解释
E为感应电动势，n为线圈匝数，dΦ/dt为磁通量变化率。
3《法拉第电磁感应定律》PPT课件
E Blv
2
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，由
E Blv中 BL（L / 2） BL / 2
例与练14
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？
公式 ① E n t
与公式 ②
E BLv sin
有哪些区别和联系？
问题：公式 ①
的区别和联系？ 1、区别： (1) ①求出的是平均感应电动势, E和某段时
与公式 ② E BLv sin En t
a L b c
间或某个过程对应； ②求出的是瞬时感应电动势， E和某个时刻或某个位置对应. (2)①求出的是整个回路的感应电 动势；②求出的是某部分导体的电动 势。
思考:
问题1：什么叫电磁感应现象？
利用磁场产生电流的现象
问题2：产生感应电流的条件是什么？ （1）闭合电路
（2）磁通量变化
问题3：感应电流方向如何判断？
1、磁通变化型：
楞次定律
基本步骤？ 对象？
2、导体切割型：
右手定则
内容？
对象？
问题4：试从本质上比较甲、乙两电路的异同
S
甲 G 乙 N
产生电动势的那部分导体相当于电源
问题2：磁通量变化大,磁通量的变化率一定大吗? 磁通量的变化率和磁通量、磁通量的变化无 直接关系:磁通量大，磁通量的变化率不一定大;磁 通量的变化大，磁通量的变化率不一定大.
3、理解:Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的意义
物理意义
磁通量Ф 穿过回路的磁感 线的条数多少
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
b
解：设金属的电阻率为ρ，导线截面为S，圆环电阻为R，画
出等效电路如图示，则 R1=R/3 R2=2R/3
b
R并= 2R/9 = 2/9× ρ 2πr / S
E r1 v
r
a R2
电动势 E= 3 Brv 内阻 r 1= 3 ρr/S
I总
E R并 r1
3Brv
2 2r
3r
(
R1 c 3BvS
3 4 9)
R
2 3
Bav
例10：如图所示，用截面均匀的导线弯成一个半径为r 的闭合圆环
，将其垂直地置于磁感强度为B 的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面
向里。用同样规格的直导线取一段置于环上（二者金属裸露相接）
，并以速度v 匀速地向右运动，当它运动到bc 位置时（弧 bc=1/2
弧 bac）求bc两点的电势差是多少？
D、改变线圈与磁场方向的夹角
例8：单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转 轴垂直于磁场，若线圈所围面积里磁通量随时间变
化的规律如图所示，则 ( AB )
A.线圈中0时刻感应电动势最大 B.线圈中D时刻感应电动势为0 C.线圈中D时刻感应电动势最大 D.线圈中0至D时间内平均感应
电动势为1.4V
例9：把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成一半径为 a的圆环,水平固定在竖直向下的磁感应强度为B的匀强 磁场中,如图所示,一长度为2a,电阻为R,粗细均匀的金 属棒MN放在圆环上,它与圆环始终保持良好的接触,当 金属棒以恒定速度v向右移动经过环心O时,求:
Blv Rr
2
Rt
等效电路图
E r1 R1
1．电路方面:求感应电动势 E,内外电路路端电压U,干 支路电流I,消耗的电功率P
R2 2．力学方面:匀速运动时 所加外力F大小,外力功W, 外力功功率P
例3：如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，有一 根水平放置的金属棒沿水平方向抛出，初速度方向的
棒垂直，则棒两端产生的感应电动势将（ C ）
B=(10+10t)T （3）磁场的磁感应强度随时间变化的图 象如图所示:
通过电阻R的电流又各为为多少？
2．E＝BLV的应用:
㈠与电路知识和力学知识的结合 例2：如图所示，裸金属线组成滑框，金属棒ab可滑动，
其电阻为r，长为L，串接电阻R，匀强磁场为B，当ab以
V向右匀速运动过程中，求：
（1）棒ab产生的感应电动势E? （2）通过电阻R的电流I ， ab间的电压U? （3）若保证ab匀速运动，所加外力F的大小， 在时间t秒内的外力做功W大小 ，功率P?
1．面积S不变时,E＝nSΔB／Δt的应用:
例1:如图所示，一个500匝的线圈的两端跟R＝99Ω的
电面积阻是相2连c0m接2，，置电于阻竖为直1向Ω，下满的足匀下强列磁情场况中下，时线,圈求的线横圈截磁
场所产生的感应电动势E?
（1）磁感应强度以10T／s的变化率均匀增加 （2）磁感应强度随时间变化满足以下关系:
我国著名的长城学家罗 哲文生前在文章中写道： “长城是中华民族的象征， 是世界的伟大奇迹……今后 是否有人能全部走完，尚有 待来者
1982年，《人民日报》上登载了一条消息：一名法国作家 要从长城的一端走到另一端。“中国的长城怎么能由外国人先 走？”刘雨田的爱国之心被深深地刺痛了，那个童年的梦想也 被这无法抗拒的力量唤醒了。走！！！经过周密的准备，１９ ８４年５月１３日，刘雨田从嘉峪关出发了！两年来刘雨田穿 越甘肃、宁夏、内蒙、陕西、山西、河北、辽宁等七个省区。 在山海关的城头，刘雨田完成了徒步万里长城的壮举！
c
9S
S
4 3Bvr
Ubc IR并 9 3 4
㈡切割长度L满足某种变化关系的情况
例11：如图所示,夹角为θ的三角形金属框架 MON平面与匀强磁场B垂直,导体ab能紧贴金属 框架运动,当导体从O点开始,以速率v向右匀速平 动时,求解回路Obc中的感应电动势E随时间的变 化函数关系式及回路中感应电流的变化情况?
法拉第电磁感应定律
的应用（一）
知识回顾:
感应电动势的有无取决于: 磁通量是或变化
感应电动势的大小取决于:
磁通量的变化率的快慢
t
法拉第电磁感应定律:Байду номын сангаасE n Φ t
E求解
(n为线圈的匝数) 通常计算平均感应电动势
重要的推论: E BLv1 BLv sin
（θ为v与B夹角） 多用于计算瞬时感应电动势
A、随时间增大
B、随时间减小
V0
C、不随时间变化
D、难以确定
B
例7：一个电阻均匀的导线绕制的闭合线圈放
在匀强磁场中，如图所示，线圈平面与磁场方向
成60°角，磁感应强度随时间均匀变化，用下列
哪种方法可使感应电流增加一倍：( C
)
A、把线圈的匝数增加一倍
B、把线圈的面积增加一倍
60°
C、把线圈的半径增加一倍
2. 产生感应电动势的导体跟用电器连接，可以 对用电器供电，由闭合电路欧姆定律求解各种 问题.
4. 解决电磁感应中的电路问题，必须按题意画出 等效电路，其余问题为电路分析和闭合电路欧姆 定律的应用。
万里长城
刘雨田
刘雨田，河南长葛人。中国 历史上第一位职业探险家。
刘雨田在童年时就有一 个梦：走很多很多的路，走 遍祖国的山山水水。然而， 他怎么也没想到自己会沿着 长城旅行，而且是用自己的 双脚。
1,棒上的电流I大小,棒两端的电压U?
2,在圆环和金属棒上消耗的总功率?
1, E BlvM B 2a v 2Bav 2, P总 U外I U内I
I
EE R外
R
r
2Bav 1RR
4 Bav
3RR
EI
2Bav
4 3
Bav R
8 3
B2a2v2 R
R
2
U ab
IRN外
4 3
Bav R
1 2
感应电动势E随时间的变化函数关系 式指的是瞬时电动势的变化关系!!!
解: 从O点开始经t秒钟,回路中
导体棒有效切割长度为bc :
Ob=vt①
bc=Ob×tgθ② E=BLV③
E Bv2ltg
小结: 1. 产生感应电动势的导体相当于一个电源，感 应电动势等效于电源电动势，产生感应电动势 的导体的电阻等效于电源的内阻。
（4）时间t秒内棒ab生热Q1,电阻R上生热 Q? 2
1, E Blv
2, I E Blv Rr Rr
3, F F安培 BIl W FS B2l2v2
Rr
t
B2l 2v Rr
4, Q1
I 2rt
Blv Rr
2 rt
U ab
IR
BlvR Rr
P Fv B2l2v2 Rr
Q2
I
2Rt