《电磁感应定律》电子教案.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,6.3,电磁感应定律,学校,:,镇江市润州中等专业学校,教者,:,史旭,引入新课,复习提问：在发生电磁感应现象时，用什么方法可以判定感应电流的方向？,回答,:,切割磁感线时用,右手定则,判定；磁通量变化时用,楞次定律,判定,感应电动势,R,R,K,E,S,N,r,K,a,b,师,在图,a,中，若电路是断开的，有无电流？有无电动势？,生,电路断开，肯定无电流，但有,电动势,。,师,在图,b,中，若条形磁铁向上运动且电路是闭合的，有无电流？有无电动势？,生,电路闭合，肯定有电流，也有,电动势,R,R,K,E,S,N,r,K,a,b,感应电动势,师,在图,b,中，若条形磁铁向上运动且电路是断开的，有无电流？有无电动势？,生,电路断开，肯定无电流，但有,电动势,。,师,在电磁感应现象中，不论电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就有感应电动势，有感应电动势是电磁感应现象的本质,。,E,G,a,b,c,d,a,b,F,F,v,感应电动势跟什么因数有关？,t1,t2,问题,1,在图,c,中，导体棒运动快与慢比较，,磁通量的变化量,是否相同？,磁通量变化的快慢,是否相同？即磁通量的变化率,/t,谁大？,I,感,谁大？,E,感,谁大？,生,1,在图,c,中，导体棒运动快与慢比较，,磁通量的变化量,相同，,磁通量变化的快慢,不同，即导体棒运动越快，磁通量的变化率,/t,越大，,I,感,越大，,E,感,越大。,图,c,R,S,N,K,感应电动势跟什么因数有关？,问题,2,在图,d,中，条形磁铁插入快（或拔出）与插入慢（或拔出）比较，,磁通量的变化量,是否相同？,磁通量变化的快慢,是否相同，即磁通量的变化率,/t,谁大？,I,感,谁大？,E,感,谁大？,生,2,在图,d,中,条形磁铁插入快,(,或拔出,),与插入慢,(,或拔出,),比较，磁通量的变化量,相同；磁通量变化的快慢不同，即条形磁铁运动越快，磁通量的变化率,/t,越大；,I,感,越大；,E,感,越大,。,图,d,R,S,N,K,G,a,b,c,d,a,b,F,F,v,t1,t2,感应电动势跟什么因数有关？,师,从上面的两个电路我们可以发现，磁通量的变化率,/,t,越大，,E,感,越大，即感应电动势的大小完全由磁通量的变化率决定。,精确的实验表明：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路磁通量的变化率成正比，即,E,/,t,，这就是法拉第电磁感应定律。,设,t,1,时刻线框中的磁通量为,1,，,t,2,时刻线框中的磁通量为,2,，,师,在时间,t=t,2,-t,1,内磁通量的变化量为多少？,师,在时间,t=t,2,-t,1,内磁通量的变化率为多少？,师,由于感应电动势的大小跟穿过这一电路磁通量的变化率成正比，则感应电动势为多少？,R,N,K,师生共同活动，推导出电磁感应定律的表达式,t2,S,t1,生,磁通量的变化量为,=,2,-,1,生,在时间,t=t,2,-t,1,内磁通量的变化率为,/,t,注：当,的单位为,Wb,，,t,的单位为,s,，,E,的单位为,V,时,K=1,。,推导电磁感应定律表达式,此公式只能计算时间,t,内感应电动势的平均值,N,S,R,N,K,师生共同活动，推导出电磁感应定律的表达式,t2,S,t1,师,设闭合回路是一个,N,匝线圈，且穿过每匝线圈的磁通量的变化率都相同，这就相当于,N,个单匝线圈串联而成，因此感应电动势变为多少？,生,感应电动势变为：,师,由于,N,表示磁通与线圈匝数的乘积，通常称为磁链，用,表示，即,推导电磁感应定律表达式,N,S,a,b,c,d,a,b,F,F,t1,t2,v,G,设长为,L,导线位于一矩形线框上，矩形线框面垂直于磁场方向，导线,ab,向右,作如图的平动时，此时导线,ab,中产生的感应电动势为,E,，由于导线是闭合的，因此导线中就有感应电流,I,，且方向为,a,b,。,师,载有感应电流的运动导线,ab,在磁场中将受到作用力,F,，作用力,F,的大小如何表示？,导体切割磁感线时，感应电动势又如何计算,？,生,作用力,F,的大小为,F=BIL,师,由左手定则判定：力,F,将阻碍导棒的运动。,要使导棒匀速地做切割磁感线运动，就必须有一个跟磁场力大小相等，方向相反的外力,F,作用在导棒上，来反抗磁场力做功。即外力做功就把机械能转化为线圈中的电能，使线圈中产生感应电动势,a,b,c,d,a,b,F,F,t1,t2,v,G,导体切割磁感线时，感应电动势又如何计算？,师,假设导棒,ab,在,t,时间内运动的距离为,L,aa,那么外力反抗磁场力所做的功为多少？,生,外力反抗磁场力所做的功为,W,1,=F,L,aa,=FL,aa,=,BIL,vt,师,在时间,t,内感应电流所做的功为多少？,生,在时间,t,内感应电流所做的功为,W,2,=EIt,师,根据能量守恒定律,W,1,=W,2,，可知：,BILvt=EIt,则感应电动势的大小为,E=BLv,（,ab,导线两端感应电动势的方向由,a,b,）,适用条件：,导线,ab,运动方向跟导线,ab,本身垂直，并且跟磁感线方向也垂直，此时感应电动势最大,。,导线运动方向与磁感线方向有一个夹角,，感应电动势又如何计算？,V,V1,V2,B,师,当导线运动方向跟导线本身垂直，但与磁感线方向有一个夹角,，感应电动势可用上面的公式计算吗？,生,不能,，要进行推导。,师,下面就让我们进行推导，设长为,L,的直导线垂直于磁场，导线的运动方向垂直于导线，与磁场之间夹角为,，求解时可将导线进行如图所示的运动分解：,垂直于磁场的分量：,V,2,=Vsin,平行于磁场的分量：,V,1,=V cos,师,垂直于磁场的分量,V,2,切割磁感线，产生感应电动势为多少？,生,感应电动势为,E=BLV,2,，,V,2,=Vsin,，即,E=BLVsin,。,注：此公式能计算感应电动势的瞬时值和平均值,导线运动方向与磁感线方向有一个夹角,，感应电流又如何计算？,V,V1,V2,B,师,若闭合回路的电阻为,R,，感应电动势为,E,，则感应电流如何用公式表示,生,感应电流用公式表示为：,归纳小结,通过上面学习，我们主要学习了以下几个问题：,1,、电磁感应现象的本质是产生感应电动势。,2,、感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，即,3,、导体切割磁感线产生的感应电动势为,E=BLVsin,（,为速度方向与磁感线方向的夹角）,例,1,在图中，设匀强磁场的磁感应强度,B,为,0.1T,，切割磁感线的导线长度,L,为,40cm,，向右匀速运动的速度,V,为,5m/s,，整个线框的电阻,R,为,0.5,，求：,（,1,）感应电动势的大小；（,3,）使导线向右匀速运动所需的外力；,（,2,）感应电流的大小和方向；（,4,）感应电流的功率。,G,a,b,c,d,a,b,F,F,v,例一,B,解析：（,1,）线圈中的感应电动势为,E=BLV=0.1,0.4,5V=0.2V,（,2,）线圈中的感应电流为,根据楞次定律或右手定则，都可以判定出线圈的电流方向是沿顺时针方向。,（,3,）外力跟磁场对电流的力相平衡，因此，外力的大小,为：,F,=F=BIL=0.10.40.4N=0.016N,外力的方向显然是指向右方。,（,4,）外力做功的功率为：,P=F,V=0.016,5W=0.08W,（,5,）感应电流的功率为：,P,=EI=0.2,0.4W=0.08W,可以看出，这正是能量守恒定律所要求的。由于线圈是纯电阻电路，电流的功完全用来生热。,例,2,在一个,B=0.01T,的匀强磁场里，放一个面积为,0.001m,2,的线圈，其匝数为,500,匝。在,0.1s,内，把线圈平面从平行于磁感线的方向转过,90,，变成与磁感线的方向垂直。求感应电动势的平均值。,例二,图,a,图,b,B,B,a,b,c,d,a,b,c,d,解析：在线圈转动的过程中，穿过线圈的磁通变化率是不均匀的，所以，不同时刻，感应电动势的大小也不相等，可以根据穿过线圈的磁通的平均变化率来求得感应电动势的平均值。,在时间,0.1s,内，线圈转过,90,，穿过它的磁通从,0,变成,=BS=0.01,0.001Wb=110,-5,Wb,在这段时间里，磁通的平均变化率为：,根据法拉第电磁感应定律，线圈的感应电动势的平均值为：,感应电动势总结,感应电动势,定义：在电磁感应现象中产生的电动势,符号：,E,大小：跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比,公式：,(,1,）,（法拉第电磁感应定律）,（,2,）,E=BLVsin,（导体切割磁感线）,课后作业,课本,P102,页计算,3,、,5,两题,本节课结束,