4.4法拉第电磁感应定律--课件

猜想或假设
感应电动势E的大小与磁通量的变化量△φ有关。
也与完成磁通量变化所用的时间△t有关。
也就是与磁通量变化的快慢有关（而磁 通量变化的快慢可以用磁通量的变化率
表示△φ/ △t ）
实验中： 导线切割磁感线，产生感应电流，导线运动 的速度越快、磁体的磁场超强，产生的感应 电流越大
P47图3.1-3实验中：
的感应电动势为
E
=
n
DF Dt
实际工作中,为了获得较大的感 应电动势,常常采用几百匝甚至几千 匝的线圈
补充：导线切割磁感线时的感应电动势．
如 图 所 示 ， 导 体 由 ab 以 v 匀 速 移 动 到 a1b1 ， 这 一 过 程 中 穿 过 闭 合 回 路 的 磁 通 量 变 化 =BLvt ，由法拉第电磁感应定律得：
E
=
DF Dt
=
பைடு நூலகம்
BLv
三．电磁感应现象中能量是守恒的 法拉第电磁感应定律告诉我们:电能的
产生一定以消耗其他形式的能量为代价的. 今天,我们使用的电能从各种形式的能转
化而来:水力发电,风力发电,火力发电……
小结：
一、法拉第电磁感应定律
E
=
n
DF Dt
单位 E 瓺 V F 瓺 Wb t s
二、电磁感应现象中能量是守恒的
向线圈插入条形磁铁， 磁铁的磁场越强、插入的 速度越快，产生的感应电 流就越大
现象
1、当时间△t相同时,磁通量变化△φ越大,
感应电流就越大,表明感应电动势越大。
2、当磁通量变化△φ相同时,所用时间△t
越短,感应电流就越大,表明感应电动势越大
结论
感应电动势的大小跟磁通量变化△φ 和所用时间△t都有关.

⑤公式E＝n ΔΦ 中，若Δt取一段时间，则E为Δt这
Δt
段时间内的平均值．当磁通量的变化率 ΔΦ 不是均匀
Δt
变化的，平均电动势一般不等于初态与末态电动势的算术
平均值．若Δt 趋近于零，则E为瞬时值，故此式多用于求
电动势的平均值．
下列几种说法正确的是( ) A．线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势 一定越大
解析：磁通量的变化是由磁场的变化引起的，应该用 公式ΔΦ＝ΔBSsin θ来计算，所以
ΔΦ ＝ΔBSsin θ＝(0.5－0.1)×20×10－4×0.5 Wb
＝4×10－4 Wb.
磁通量的变化率用公式
ΔΦ Δt
＝ Wb/s＝8×10－3 Wb/s，
感应电动势的大小可根据法拉第电磁感应定律
E＝n ΔΦ ＝200×8×10－3 V＝1.6 V. Δt
能转化的过程．
(4)由于反电动势的存在，使回路中的I＝
E电源－E反 R总
，所
以在有反电动势工作的电路中，不能用闭合电路的欧姆定律
直接计算电流．
1
E＝ΔΔΦt
＝BSΔ－t 0＝
B·2·OB·l ≈4.33 Δt
V.
答案：(1)1.06 A (2)4.33 V
四、反电动势
1．反电动势的概念
如下图所示，当电动机通过如下图所示的电流时，线圈 受安培力方向可用左手定则判断，转动方向如图中所示，此时 AB、CD两边切割磁感线，必有感应电动势产生，感应电流方 向可用右手定则判断，与原电流反向．故这个电动势为反电动 势，它会阻碍线圈的转动．如果线
(2)B、L、v三者均不变时，在Δt时间内的平均感应电动
势才和它的瞬时电动势相同.
如图所示，导轨OM和ON都在纸面内，导体AB 可在导轨上无摩擦滑动，若AB以5 m/s的速度从O点开始沿导 轨匀速向右滑动，导体与导轨都足够长，它们每米长度的电 阻都是0.2 Ω，磁场的磁感应强度为0.2 T．求：

E n 算出的是平均感应电动势 t
当磁通量均匀变化时,某一时刻的瞬时感应电动 势等于全段时间内导体的平均感应电动势。
8
巩固练习：
1．穿过一个单匝线圈的磁通量始终为每 秒钟均匀地增加2 Wb，则：
A．线圈中的感应电动势每秒钟增加2 V
√B．线圈中的感应电动势每秒钟减少2 V
C．线圈中的感应电动势始终是2 V D．线圈中不产生感应电动势
由I
E R
r
知：大，总电指阻针一偏定转时角，越E大越。大，I越
问题3：该实验中，将条形磁铁从同一高度插入线圈
中，快插入和慢插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I 产生的I大小不等6
2．磁通量变化越快，感应电动势越大。
二、法拉第电磁感应定律
Φ
t3 t4
O
t1 t2
t
图1
图2
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例2.如图 (a)图所示，一个500匝的线圈的两 端跟R＝99 Ω的电阻相连接，置于竖直向下的 匀强磁场中，线圈的横截面积为20 cm2，电阻 为1 Ω，磁场的磁感应强度随时间变化的图象 如(b)图，求磁场变化过程中通过电阻R的电流 为多大？
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【解析】 由题图(b)知：线圈中磁感应强度 B 均匀 增加，其变化率ΔΔBt ＝(504－1s0)T＝10 T/s. 由法拉第电磁感应定律得线圈中产生的感应电动 势为 E＝nΔΔΦt ＝nΔΔBt S＝500×10×20×10－4 V＝10 V. 由闭合电路欧姆定律得感应电流大小为 I＝R＋E r＝991＋0 1A＝0.1 A.
巩固练习
2．一个矩形线圈，在匀强磁场中绕一个固定轴做匀 速转动，穿过某线路的磁通量Φ随时间t变化的关系 如图1，当线圈处于如图2所示位置时，它的：

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。