探究感应电动势的大小.ppt

1.平动切割 E Blv
2.转动切割 E 1 Bl2
2
例1：关于感应电动势的大小，下列几种说法正确的是 A．线圈中磁通量越大，产生感应电动势一定越大 B．线圈中磁通量变化越大，产生的感应电动势一定
越大 C．线圈放在磁场越强的位置，产生的感应电动势一
定越大 D．线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势一定
a O R1
R2
ω b
a O R1
R2
金属棒上距离O点为R2处的b点的线速度大小为： vb＝ωR2
金属棒产生的电动势大小为：
E
B(R2
解得
E
R1)v B(R2 R1)
1 2
B(R22
R12
)
v2
2
v1
正确的选项为：D
课堂练习1．关于电磁感应中感应电动势的大小，下列 说法正确的是（ ）
A．穿过线框的磁通量为零时，该线框中的感应电动 势一定为零
A．线圈匀速进入磁场和匀速穿出磁场过程中 B．线圈完全进入磁场后，在磁场中匀速运动过程 C．线圈完全进入磁场后，在磁场中加速运动过程 D．线圈完全进入磁场后，在磁场中减速运动过程
B
答案：A
课堂练习5．如图所示，有界匀强磁场的宽度为L，使
一长为2L的矩形导线框以速度v匀速地通过磁场区域，
线框中产生感应电流的时间为（ ）
知识回顾
电磁感应现象
1.磁通量——垂直穿过某一面积的磁感线的条数。 Φ＝BS
单位：韦伯。符号，Wb 磁通量有正、负，但磁通量是标量。
2.产生感应电流的条件 （1）闭合电路； （2）穿过闭合电路的磁通量发生变化
既然电路中有感应电流，电路中应该有电动势。 在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。

I＝ε/R＝0.20/0.50A＝0.40A ③利用右手定则，可以确定线框中的电流的方向是沿顺时针方向流动的。 学生练习 P94(1)并通过练习，提醒学生注意分清磁通量(Φ)磁通量的变化量(ΔΦ)磁通 量的变化快慢(ΔΦ/Δt)三者之间的区别和联系。 (四)总结、扩展 1．在电磁感应现象中产生的电动势，按其产生的本质不同可分为两种 ①导线做切割磁感线运动时，由于洛仑兹力产生的电动势，称为动生电动势 ②由变化的磁场激发的电场力产生的电动势，称为感生电动势。本课中的感 应电动势，既有“动生”的又有“感生”的， 是这两者的统称。 2．导体在匀强磁场中切割磁感线运动时，若v与B不互相垂直而成夹角为θ， 则有公式ε= Blvsinθ 3．电磁感应现象中感应电动势的大小遵循法拉第电磁感应定律，即感应电 动势的大小与回路中磁通量的变化率成正比，有公式ε=N(ΔΦ/Δt)导体在匀 强磁场中切割磁感线的公式ε=Blv是这一定律的特殊情况。 七、板书设计 第二节 感应电动势 1．感应电动势 ①概念 在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势(ε) ②产生条件 回路中的磁通量发生变化
感应电动势
一、素质教育目标
(一)知识教学点 1．理解感应电动势的概念，掌握决定感应电动势大小的因素 2．会计算导线切割磁感线时，在l、B、v互相垂直的情况下感应电动势的大 小 (二)能力训练点 1．通过本节教学中感应电动势与感应电流概念的对比，培养学生认识相关 知识的区别和联系的理解能力 2．利用演示实验，培养学生观察和分析实验现象的能力，及以实验现象中 归纳总结出物理规律的能力 3．通过例题及适当的练习，培养学生熟练运用公式ε＝Blv进行解题的能力 (三)德育渗透点 1．从阅读材料《动圈式话筒》一文中，对学生进行思想教育，使学生认识 到物理知识及规律在实际生活和生产中的重要性，在增长扩大学生知识面的 同时，也激发学生学习物理的兴趣。 2．进行物理学方法的教育，深刻理解概念本质的一种较好方法是比较概念 之间的内在联系。

感应电动势的大小
本课件将为大家介绍感应电动势的大小，包括定义、计算公式、影响因素、 应用和未来发展，让你对这一重要概念有更深入的了解。
感应电动势的定义
电磁感应现象的基本特征
当导体穿过磁场时，磁通量发生 变化，导体内部就会产生感应电 动势。
感应电流的方向与大小
根据右手定则，感应电动势的方 向与磁场方向垂直，大小与磁通 量的变化率成正比。
感应电动势的影响因素
1

磁场面积的变化
2
当磁场面积增加或减少时，导体内部的
磁通量也会相应变化，从而产生感应电
动势。
3
磁场强度的变化
当磁场强度增加或减少时，导体内部的 磁通量也会相应变化，从而产生感应电 动势。
磁场与电路的相对速度
当磁场与电路的相对速度增加或减少时， 导体内部的磁通量也会相应变化，从而 产生感应电动势。
感应电动势是电磁感应现象的核 心，是电力工业、现代物理和制 造业中必不可少的技术。
感应电动势的实际应用
感应电动势在我们的日常生活中 随处可见，是电力工业、现代物 理和制造业中必不可少的技术。
未来发展趋势
感应电动势技术的不断创新，将 为人类带来更高效、更安全、更 可持续的能源和制造方案。
感应电动势的应用
发电机的原理
通过转动导体在磁场中产生的 感应电动势来生成电能，使我 们的生活更加便利。
感应电动势在变压器 中的应用
利用变压器降低或升高电压， 实现电能的传输与利用。
感应电动势在感应加 热中的应用
利用感应电动势在金属内部产 生的涡流来进行加热，可以快 速高效的熔化金属。
总结
感应电动势的重要性
法拉第电磁感应定律
磁通量的变化率正比于感应电动 势的大小，比例系数为常数。

解析：根据法拉第电磁感应定律可 知，感应电动势的大小与磁通量的变化 率ΔΔΦt 成正比，与磁通量 Φ 及磁通量的 变化量 ΔΦ 没有必然联系.当磁通量 Φ 很大时，感应电动 势可能很小，甚至为 0.当磁通量 Φ 等于 0 时，其变化率 可能很大，产生的感应电动势也可能很大，而 ΔΦ 增大时， ΔΔΦt 可能减小，如图所示.t1 时刻，Φ 最大，但 E＝0，
第二章 电磁感应
电子感应加速 超速“电子眼” 器的原理是电 是利用电磁感 磁感应现象 应原理抓拍的
知识点一 影响感应电动势大小的因素 1.感应电动势. （1）感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势. （2）电源：产生感应电动势的那部分导体相当于电源. 2.产生条件. 不管电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化， 电路中就会有感应电动势产生.
解析：感应电动势公式 E＝ΔΔΦt 只能用来计算平均值， 利用感应电动势公式 E＝Blv 计算时，l 应是等效长度， 即垂直切割磁感线的长度.在闭合电路进入磁场的过程 中，通过闭合电路的磁通量逐渐增大，根据楞次定律可知 感应电流的方向为逆时针方向不变，A 正确.根据左手定 则可以判断，CD 段受安培力向下，B 不正确.当半圆闭合 回路进入磁场一半时，等效长度最大为 a，这时感应电动
【典例 1】 如图甲所示，一个圆形线圈的匝数 n＝ 1 000 匝，线圈面积 S＝200 cm2，线圈的电阻 r＝1 Ω，线 圈外接一个阻值 R＝4 Ω 的电阻，把线圈放入一方向垂直 于线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化 的规律如图乙所示，求：
（1）前 4s 内的感应电动势的大小及电阻 R 上消耗 的功率；
知识点三 导体切割磁感线时的感应电动势 1.如图所示电路中，闭合电路的一部 分导体 ab 处于匀强磁场中，磁感应强度 为 B，ab 切割磁感线的有效长度为 l，以 速度 v 匀速切割磁感线. （1）在 Δt 时间内导体棒由原来的位置运动到 a1b1， 线框面积的变化量是 ΔS＝lvΔt. （2）穿过闭合电路磁通量的变化量：ΔΦ＝BΔS＝ BlvΔt. （3）感应电动势的大小 E＝ΔΔΦt ＝Blv.

作业
课本家庭作业P25 3、4、5、6题
小结：
一、感应电流与感应电动势 二、法拉第电磁感应定律
.
1、公式：
2、推论： 三、反电动势
Φ En t
E BLv
线圈转动时产生的感应电动势总要削弱电源电动势的作用， 且阻碍线圈的转动。
解由题意知：a 4m / s 2
1)E BS = t t Bl 1 at 2 2 t
1 1 Bl at 0.4 0.5 4 5V 2V 2 2 2）Et Blvt Blat 0.4 0.5 4 5V 4V
例.直接写出图示各种情况下导线两端的感应电动势的表达 (B.L.ν.θ.R已知) ①E Blv sin ;
对应练习 1.在磁感应强度随时间变化的磁场中，垂直磁场放置一 个面积为0.1m2的圆环。在0.02s内磁场的磁感应强度由0 增大到0.3特，求圆环中的平均感应电动势。
BS 0 0.3 0.1 E = V 1.5V t t 0.02
0
2.如图，半径为r的金属环绕通过某直 径的轴00'以角速度ω作匀速转动,匀强 磁场的磁感应强度为B，从金属环面与 磁场方向重合时开始计时,则在金属环 转过900角的过程中，环中产生的电动 势的平均值是多大?
E感应 I 感应 Rr 若闭合电路保持不变，感应电流I就与感应电动势E成正比
AB摆动越快，指针偏转 的角度越大，电流越大
插入速度越快，指针偏转 的角度越大，电流越大
实验三、探究感应电动势的大小
实验结论
感应电动势的大小与磁通量变化的快慢（即变化率）有关。
Φ 磁通量变化快慢可用磁通量的变化率 反咉 t 感应电动势：电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势 产生感应电动势的那部分导体就相当于电源 二、法拉第电磁感应定律 1、内容：电路中的感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁 通量的变化率成正比。 E Ek 2、数学表达式： t t 当E单位取V，△Φ单位取Wb， △t单位取s时，K值等于1，

如果用E表示感应电动势，则有
E k Φ t
其中k为比例常数。但式中各量的单位都是国 际制单位时，k=1，E Φ。
t
各量的单位： E→电动势→伏特（V）
Φ→磁通量→韦伯（Wb） t →时间→秒（s）
由单根导线组成的闭合电路可以看做只有一
匝线圈，如果线圈的匝数为n，每匝线圈中的感应
电动势都是 Φ，n匝线圈串联在一起，整个线圈
导体切割磁感 线的速度越大，感 应电流就越大。
实验装置3
当滑动变阻器滑片移 动较快和较慢时，比较 感应电流的大小。
滑动变阻器滑片移 动越快，感应电流就越 大。
实验分析
磁铁与螺线管之间的相对运动速度越大，磁 通量的变化越快，感应电动势越大；导体切割 磁感线的速度越大，感应电动势越大；滑动变 阻器滑片移动越快，电流变化越快，感应电动 势越大。
的磁场：从两磁极开始向远 处逐渐减小的，磁极处最大。 将线圈在靠近磁极处逐渐向 上移动，线圈的面积没有发 生改变，而磁感应强度会逐 渐增大。这就是前面说的第 二种情况：S不变，B变化。 但是这种情况很少，原因是 B的变化并不均匀，在解题 时不易把握。
而产生感应电动势的另一种情况——磁感应 强度B不变，线圈的面积S变化，应用较多。B不 变其实就相当于给题目加了一个前提——匀强磁 场，而且线圈是与磁感线垂直的。这样解题就会 变的比较简单。
E BLv
当导体在匀强磁场中做垂直切割磁感线的运 动时，感应电动势等于磁感应强度B、导线长度L、 导线的速度v的乘积。
三、右手定则
伸开右手，使拇指与 四指垂直并且在同一平 面内，让磁感线垂直进 入掌心，并使拇指指向 导体运动的方向，则四 指所指的方向就是感应 电流的方向。
右手定则示意图

[名师点睛] (1)产生感应电动势的导体相当于电源，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。 (2)求解电路中通过的电荷量，一定要用平均电动 势和平均电流计算。
3．如图4－4－7(a)所示，一个电阻值为R，匝数为n 的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路。线 圈的半径为r1。在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直 于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的 关系图线如图4－4－7(b)所示，图线与横、纵轴的截距分 别为t0和B0。导线的电阻不计，求0至t1时间内
[关键一点] 反电动势是电动机转动时线圈切割磁感 线运动时产生的，电动机工作时，因有反电动势存在，所 以欧姆定律不能直接使用。
(1)由 E＝nΔΔΦt 可知，感应电动势 E 的大小正比于磁通 量的变化率ΔΔΦt ，而与磁通量 Φ、磁通量变化量 ΔΦ 及电路 的电阻大小无关。
(2)由 E＝nΔΔΦt 可求得平均感应电动势，通过闭合电路欧 姆定律可求得电路中的平均电流－I ＝ER＝nΔΔt·ΦR。
ΔΦ
的多少
＝SΔB
物理量 单位 物理意义
计算公式
磁通量的 变化率ΔΔΦt
Wb/s
表示穿过某一 面积的磁通量 变化的快慢
B·ΔΔSt ΔΔΦt ＝ΔΔBt ·S
|Φ1－Φ2| Δt
[名师点睛] (1)Φ、ΔΦ、ΔΔΦt 均与线圈匝数无关。 (2)磁通量和磁通量的变化率的大小没有直接关系，Φ 很 大时，ΔΔΦt 可能很小，也可能很大；Φ＝0 时，ΔΔΦt 可能不为零。 (3)E＝nΔΔФt 只表示感应电动势的大小，不涉及正负，计 算时 ΔΦ 应取绝对值，而感应电流的方向应由楞次定律确定。
法拉第电磁感应定律

②自感系数：自感系数的大小由线圈本身的特性决定，线圈 越长，单位长度的匝数越多，截面积越大，自感系数越 大．
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3．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 产生像涡漩状的感应电流． (1)电磁阻尼：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导
体受到安培力的作用，安培力的方向总是阻碍导体的运动
B L v s i n ． 公式：E＝_________
4．分类
磁通量变化 而产生的感应电动 (1)感生电动势：由于______________
势，这时的非静电力就是变化磁场形成的电场对自由电荷
的作用力．
相对运动 而产生的感 (2)动生电动势：由于导体与磁场___________ 应电动势，这时的非静电力与洛伦兹力有关．
D．线圈中磁通量变化得越快，线圈中产生的感应电动势越大 答案：D
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解 析 ： 对 于 A 、 B 两 项 显 然 违 背 前 面 所 述 ． 对 于 C 项 ， 磁 感 应 强 度 越 大 的 线 圈 的 磁 通 量 不 一 定 大 ，不 一 定 大 ， 也 不 一 定 大 , 更 不 一 定 大 ， 故 C 错 ， 只 有 D 项 ， 磁 通 量 变 化 得 t 快 ， 即 大 ， 由 于 E ＝ n 可 知 ， 选 项 D 正 确 ． t t
电磁感应定律法拉第电磁感应 定律自感现象 总结
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考 点 精 析 一、感应电动势
1．感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势．
2．法拉第电磁感应定律 (1)内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电 变化率成正比． 路的磁通量的______
(2)公式：E＝______ t ． n
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3．导体切割磁感线产生的感应电动势

两块水平放置的板间距为d，用导线与一n匝 线圈连接，线圈置于方向竖直向上的匀强磁场中， 如图所示，两板间有一质量为m、带电量为＋q 的油滴恰好静止，则线圈中的磁通量的变化率是 多少？
（mgd/nq）
公式E＝nΔΦ/Δt与E=BLvsinθ的区别和联系：
1.区别：一般来说E＝nΔΦ/Δt，求出的是Δt 时间内的平均感应电动势，E与某段时间或某个 过程相对应，常在穿过一个面的磁通量发生变化 时用。E=BLvsinθ求出的是瞬时感应电动势，E 与某个时刻或某个位置相对应，常在一部分导体 做切割磁感线运动时用。
用公式E＝nΔΦ／Δt求E的三种情况： 1.磁感应强度B不变，垂直于磁场的回路面 积S发生变化，ΔS＝S2-S1，此时，E＝nBΔS／ Δt。
2.垂直于磁场的回路面积S不变，磁感应强度 B发生变化，ΔB＝B2-B1，此时，E＝nSΔB／ Δt。
3.磁感应强度B和垂直于磁场的回路面积S 都发生变化，此时E＝nΔBΔS／Δt。
例：如图所示，一个50匝的线圈的两端跟R ＝99Ω的电阻相连接，置于竖直向下的匀强磁 场中，线圈的横截面积是20㎝2，电阻为1Ω， 磁感应强度以100T／s的变化率均匀减少。在 这一过程中通过电阻R的电流为多大？
解析： E n n B S
t
t
50100 20104 10V
I E 10 0.1A R r 99 1
乙中有螺线管（相当于电源）
而产生电动势的哪部分导体就相当于电源。
一、感应电动势 （E） 1.定义: 在电磁感应现象中产生的电动势。
既然闭合电路中有感应电流，这个电路中 就一定有感应电动势。
几点说明：
⑴不论电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变 化，电路中就产生感应电动势，产生感应电动势是电 磁感应现象的本质。

[典例] 如图 4-4-6 所示，边长为 0.1 m 的正方形线圈 ABCD 在大小为 0.5 T 的匀强磁 场中以 AD 边为轴匀速转动。初始时刻线圈平 面与磁感线平行，经过 1 s 线圈转了 90°，求： 图 4-4-6
(1)线圈在 1 s 时间内产生的感应电动势的平均值。 (2)线圈在 1 s 末时的感应电动势大小。 [解析] 初始时刻线圈平面与磁感线平行，所以穿过 线圈的磁通量为零，而 1 s 末线圈平面与磁感线垂直，磁 通量最大，故有磁通量变化，有感应电动势产生。
法拉第电磁感应定律
一、电磁感应定律 1．感应电动势 (1)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相当于电源 。 (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。
2．法拉第电磁感应定律
(1)根据 E＝ΔΔΦt 可得在转过 90°的过程中产生的平均 感应电动势 E＝ΔΔΦt ＝0.5×0.1×0.1 V＝0.005 V。
(2)当线圈转了 1 s 时，恰好转了 90°，此时线圈的速 度方向与磁感线的方向平行，线圈的 BC 段不切割磁感线 (或认为切割磁感线的有效速度为零)，所以线圈不产生感应 电动势，E′＝0。
向垂直。先保持线框的面积不变，将磁感应强度在 1 s 时间内
均匀地增大到原来的两倍。接着保持增大后的磁感应强度不
变，在 1 s 时间内，再将线框的面积均匀地减小到原来的一半。
先后两个过程中，线框中感应电动势的比值为
()
A．12
B．1
C．2
D．4
[思路点拨] 线框位于匀强磁场中，磁通量发生均匀变 化，根据法拉第电磁感应定律可得出感应电动势的大小。