高二物理法拉第电磁感应定律

感应电动势的大小法拉第电磁感应定律-------感应电动势的大小罗田县骆驼坳中学张仕应问题1：据恒定电流知识，电路中存在持续电流的条件是什么？问题2：什么叫电磁感应现象？产生感应电流的条件是什么？（1）闭合电路；（2）有电源产生感应电流的条件是：（1）闭合电路；（2）磁通量变化。利用磁场产生电流的现象实验探究一1既然闭合电路中产生感应电流，说明这个电路中就一定存在电动势。定义：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。乙甲相同点：两电路都是闭合的，有电流不同点：甲中有电池（电源）乙中有螺线管（相当于电源）结论：产生感应电动势那部分导体相当于电源实验探究2结论：若电路断开时，虽然没有感应电流，电动势依然存在。理解：1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2感应电动势与感应电流：感应电动势是形成感应电流的必要条件，有感应电动势不一定存在感应电流（要看电路是否闭合），有感应电流一定存在感应电动势．思考与讨论感应电动势的大小跟哪些因素有关？Φ变化产生E产生I知：由rREI总电阻一定时，E越大，I越大，指针偏转越大。问题1：在实验中，电流表指针偏转原因是什么？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？分析并思考回答下面的问题：现象：在同一高度，磁铁相对螺线管快速运动时，指针偏转角度大。磁铁相对螺线管慢速运动时，指针偏转角度小。实验1思考：1、实验现象说明什么问题？指针偏转角度大，说明感应电流大，在总电阻相同的情况下，感应电动势也大，即磁铁相对螺线管快速运动时，产生的感应电动势大。思考：2、磁铁相对螺线管快速运动和慢速运动有什么不同？在发生相同的磁通量变化时，快速运动比慢速运动所用时间更短，即磁铁相对螺线管快速运动比慢速运动时，穿过螺线管的磁通量变化更快实验2实验现象：导体棒运动越快，电流表指针偏转角度越大，即感应电流和感应电动势越大实验分析：导体棒运动越快，发生相同磁通量的变化所用时间更短，即导体棒快速运动比慢速运时磁通量的变化更快实验探究2:感应电动势3在磁通量变化△φ相同时，所用的时间△t越小，即磁通量变化越快,感应电动势E越大；反之，△t越大，即磁通量变化越慢,感应电动势E越小。实验结论：磁通量变化的快慢用磁通量的变化率来表示磁通量12磁通量变化磁通量的变化率tΦ1212tt问题：磁通量大，磁通量变化一定大吗？磁通量变化大，磁通量的变化率一定大吗？（可以类比速度、速度的变化和加速度。）磁通量的变化率和磁通量、磁通量的变化不同。磁通量为零，磁通量的变化率不一定为零;磁通量的变化大，磁通量的变化率也不一定大。精确实验表明：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tkEtE得出当上式各个量都取国际单位：EVWbts若闭合电路是一个n匝线圈，且穿过每匝线圈的磁通量变化率都相同，则整个线圈的感应电动势为tnE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。1．穿过一个单匝线圈的磁通量始终为每秒钟均匀地增加2Wb，则：A．线圈中的感应电动势每秒钟增加2VB．线圈中的感应电动势每秒钟减少2VC．线圈中的感应电动势始终是2VD．线圈中不产生感应电动势分析:由tnE可知：n=1,△Φ/△t=2wb/s.所以E=2V,选C三、重要的推论如图所示闭合线圈一部分导体ab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解：产生的感应电动势为：穿过回路的磁通量的变化为：ΔΦ=BΔStΦEvθBV2V1=Vsinθ=Vcosθ若导体斜切磁感线sinBLvBLvE1（θ为v与B夹角）=BLvΔtttBLvBLv导线切割磁感线时产生的电动势的大小，跟磁感强度B、导线长度L、运动速度v以及运动方向与磁感线方向的夹角的正弦sin成正比电动势的区别说明：公式E=Δφ/Δt，E=nΔφ/Δt一般适用于求解平均电动势的大小；而推导公式E=BLV一般适用于切割磁感线运动导体的瞬时电动势的大小。例题1：长为L的金属棒ab，绕b端在垂直于匀强磁场的平面内以角速度ω匀速转动，磁感应强度为B，如图所示，求ab两端的电势差．解析：ab两端电势差等于金属棒切割磁感线产生的电动势（因为没有外电路），所以只要求出电动势即可．棒上各处速率不等，不能直接用E=BLv来求，但棒上各点的速度v=r与半径成正比，因此可用棒的中点速度作为平均切割速度代入公式计算：21,22LVEBLVBL　小结一、感应电动势1．定义2．条件二、法拉第电磁感应定律1．法拉第电磁感应定律：电路中感应电动势的大小跟穿过这一电路的磁通量变化率成正比．2．平均感应电动势与瞬时感应电动势：①、E=n△Φ/△t多表示平均感应电动势。②、E=BLVsinθ多表示为瞬时感应电动势。θ可以为B、L、V中任意两个量之间的夹角。且L是指切割磁感线的有效长度．