高中物理选修3-2：4-4法拉第电磁感应定律 LI

∆φ 与公式 ② E = BLv ⋅ sinθ 问题： 问题：公式 ① E = n ∆t
的区别和联系？ 区别和联系？
(1) 求出的是平均感应电动势, 1、区别： ①求出的是平均感应电动势 、区别： E和某段时间或某个过程对应； 和某段时间或某个过程对应； 和某段时间或某个过程对应 求出的是瞬时感应电动势， 和某个 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. 时刻或某个位置对应 (2)①求出的是整个回路的 ① 感应电动势； 感应电动势；②求出的是某部 分导体的电动势。 分导体的电动势。回路中感应 电动势为零时， 电动势为零时，回路中某段导 体的感应电动势不一定为零。 体的感应电动势不一定为零。 a d
第四章
电磁感应
§4-4法拉第电磁感应定律
思考: 思考:
问题1 什么叫电磁感应现象？ 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？ 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：试从本质上比较甲、 问题 ：试从本质上比较甲、乙两电路 的异同
• 实验 电磁感应插磁铁 实验:电磁感应插磁铁
观察实验,分析思考 观察实验 分析思考: 分析思考
问题1:在实验中 电流表 问题 在实验中,电流表 在实验中 指针偏转原因是什么? 指针偏转原因是什么 问题2:电流表指针偏转 问题 电流表指针偏转 程度跟感应电动势的大 小有什么关系? 小有什么关系 问题3:在实验中， 问题 在实验中，将条形磁铁从同一高 在实验中 度插入线圈中同一位置， 度插入线圈中同一位置，快插入和慢插 入有什么相同和不同? 入有什么相同和不同
回路在时间t内增大的面积 回路在时间 内增大的面积 a a 为： ∆S=Lv∆t × × × × × × × × × × × × 穿过回路的磁通量的变化 v G 为： × × × × × × ∆Φ=B∆S =BLv∆t × × × × × × b b 产生的感应电动势为： 产生的感应电动势为： v ∆Φ BL ∆t E= = 是相对于磁场的速度） v 是相对于磁场的速度 = BL （V是相对于磁场的速度） ∆t ∆t
S G
甲
乙
N
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， 既然闭合电路中有感应电流，这 有感应电流 个电路中就一定有电动势 一定有电动势。 个电路中就一定有电动势。
一、感应电动势
1、定义：在电磁感应现象中产 、定义： 感应电动势（ ） 生的电动势叫感应电动势 生的电动势叫感应电动势（E）.
例与练
关于电磁感应，下述说法中正确的是 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 、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 、 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 、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 、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 与 、 注意 感应电动势E与Φ、△Φ、 △Φ/△t的关系 、 △ 的关系
L
b c
v
问题： 问题：公式 ①
∆φ 与公式 ② E = BLv⋅ sinθ E=n ∆t
的区别和联系？ 区别和联系？
2、联系： 、联系：
公式①和公式②是统一的 公式①和公式②是统一的.
(1)公式①中的时间趋近于0时，则E 公式①中的时间趋近于 时 公式 为瞬时感应电动势 (2)公式②中v若代表平均速度，则E 公式② 若代表平均速度 若代表平均速度， 公式 为平均感应电动势。 为平均感应电动势。
问题1 在实验中， 问题1：在实验中，电流表指针 偏转原因是什么？ 偏转原因是什么？
Φ变化 变化 产生E ⇒产生 产生I ⇒产生
问题2 问题2：电流表指针偏转程度跟 感应电动势的大小有什么关系？ 感应电动势的大小有什么关系？
E 由 = 知 ： I R+ R+ r
总电阻一定 越大,I越 时,E越大 越 越大 大,指针偏转 指针偏转 越大. 越大
闭合电路中有感应电流，这个电路 闭合电路中有感应电流， 一定有感应电动势. 中就一定有感应电动势.
产生感应电动势的那部分导体 相当于电源 电源. 相当于电源.
2、产生条件：只要穿过电路的 、产生条件：只要穿过电路的 磁通量发生变化，电路中就 磁通量发生变化，电路中就产生 感应电动势。 感应电动势。 3、感应电动势与感应电流： 、感应电动势与感应电流：
• 实验:电磁感应插磁铁 实验 电磁感应插磁铁
二、法拉第电磁感应定律
内容: 1.内容:电路中感应电动势的大小，跟穿 内容 电路中感应电动势的大小， 过这一电路的磁通量的变化率成 过这一电路的磁通量的变化率成 磁通量 正比。
∆Φ 公式: 2.公式: E = 公式 ∆t
∆Φ E ⇒ = n ∆t
n为线圈的匝数 为线圈的匝数 注意： 取绝对值， 注意：公式中Δφ取绝对值，不涉及 正负，感应电流的方向另行判断。 正负，感应电流的方向另行判断。
思考与讨论
问题1：磁通量大 磁通量变化一定大吗 磁通量变化一定大吗? 问题 ：磁通量大,磁通量变化一定大吗 问题2：磁通量变化大,磁通量的变化率 问题 ：磁通量变化大 磁通量的变化率 一定大吗? 一定大吗
磁通量的变化率和磁通量、磁通量的 磁通量的变化率和磁通量、 变化无直接关系 磁通量大(小 零 ， 无直接关系:磁通量大 变化无直接关系 磁通量大 小,零)，磁通量 的变化率不一定大(小 零 磁通量的变化大 的变化率不一定大 小,零);磁通量的变化大 (小)，磁通量的变化率不一定大 小). 小 ，磁通量的变化率不一定大(小 (可以类比速度、速度的变化和加速度.) 可以类比速度、速度的变化和加速度 可以类比速度
磁通量变化越快，感应电动势越大。 磁通量变化越快，感应电动势越大。 越快
越大? 越大
磁通量的变化率 磁通量的变化快慢
∆Φ ∆t
实验现象： 实验现象： 在向线圈中插入条形磁铁的实验中， 在向线圈中插入条形磁铁的实验中， 磁铁的磁场越强、插入的速度越快， 磁铁的磁场越强、插入的速度越快， 产生的感应电流就越大。 产生的感应电流就越大。
1、定义：电动机转动时产生的感应电 、定义： 动势总要削弱电源产生的电流 总要削弱电源产生的电流,这个电 动势总要削弱电源产生的电流 这个电 动势叫反电动势 反电动势. 动势叫反电动势 2、作用：阻碍线圈的转动。 、作用：阻碍线圈的转动。
线圈要维持转动,电源就要向电动机提供电能. 线圈要维持转动,电源就要向电动机提供电能.
无直接关系
产生感应电动 产生感应电动 势的条件 势的条件 决定感应电动 决定感应电动 势的大小 势的大小
ΔΦ/Δt
4、应用:用公式 E = n ∆Φ 求E的二种 、应用 的二种
∆t
常见情况： 常见情况： 1.磁感应强度 不变 垂直于磁场的回路 磁感应强度B不变 磁感应强度 不变,垂直于磁场的回路 面积S发生变化 发生变化,∆S＝ 此时： 面积 发生变化 ＝S2-S1,此时： 此时
3、理解:Φ、△Φ、∆Φ/∆t的意义 、理解 、 、 的意义
物理意义
量Ф 状态 磁通量 （状态 量） 量变 磁通量变化△Ф 过程量） （过程量） 磁通量变化率 穿过回路的磁感 线的条数多少 线的条数多少 穿过回路的磁通 变化了多少 量变化了多少 穿过回路的磁通 穿过回路的磁通 量变化的快慢 与电磁感应关系
三、导体切割磁感线时的感应电动势 导体切割磁感线时的感应电动势
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 导体斜切磁感线) 导体斜切磁感线
B V1 θ
V2
E = BLv1 = BLv sin θ
θ为v与B夹角 为 与 夹角
v
注意： 注意： 1、导线运动方向和磁感线平行时, E=0 、导线运动方向和磁感线平行时 平行 2、导线的长度L应为有效长度 、导线的长度 应为 应为有效长度 3、速度v为平均值 瞬时值 E就为平均值 瞬时值 、 为平均值(瞬时值 就为平均值 瞬时值) 瞬时值), 就为平均值(瞬时值
电能转化为其它形式的能. 电能转化为其它形式的能.
四、反电动势
问题4： 问题 ：如果电动机因机械阻力过大而 停止转动,会发生什么情况 会发生什么情况?这时应采取 停止转动 会发生什么情况 这时应采取 什么措施? 什么措施
3、应用：电动机停止转动, 、应用：电动机停止转动 就没有反电动势,线圈中电流 就没有反电动势 线圈中电流 会很大,电动机会烧毁 电动机会烧毁,要立即 会很大 电动机会烧毁 要立即 切断电源,进行检查 进行检查. 切断电源 进行检查
问题3:在实验中， 问题 在实验中，将条形磁铁从同一高 在实验中 度插入线圈中同一位置，快插入和慢插 度插入线圈中同一位置， 入有什么相同和不同? 入有什么相同和不同
从条件上看 相同 Φ都发生了变化 不同 Φ变化的快慢不同 从结果上看 都产生了E(I) 都产生了E(I) 产生的E(I)大小不等 大小不等 产生的
只要磁通量变化,电路中就产生感应电动势 只要磁通量变化 电路中就产生感应电动势; 电路中就产生感应电动势 若电路又闭合,电路中就有感应电流 电路中就有感应电流. 若电路又闭合 电路中就有感应电流
磁通量变化是电磁感应的根本原因; 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. 产生感应电动势是电磁感应现象的本质.
直流电动机的原理: 直流电动机的原理 受安培力而运动. 通电导线在磁场中 受安培力而运动 问题2： 问题 ：电动机线圈在磁场中转动会产生 感应电动势吗?方向怎样 方向怎样? 感应电动势吗 方向怎样
四、反电动势
问题3： 问题 ：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 还是削弱了电源的电流?是有利于线 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? 圈转动还是阻碍了线圈的转动