1、,第二节 感应电动势和电磁感应定律,复习回顾：,1、在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？,2、在电磁感应现象中，磁通量的变化的方式有哪些？,闭合电路中的磁通量发生变化,由于闭合回路中的面积变化引起磁通量变化, = 2-1 = B S,由于闭合回路中的磁感应强度变化引起磁通量变化, = 2-1 = BS,复习回顾：,1、在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？,2、在电磁感应现象中，磁通量的变化的方式有哪些？, = 2 - 1 = B S, = 2 - 1 = BS, = 2 - 1 = B S,闭合电路中的磁通量发生变化,电路中产生持续电流的条件是什么？,（1）电路闭合,（2）有电
2、源,存在感应电流必然存在对应的电动势；物理学中，我们把在电磁感应现象中，产生的电动势叫做感应电动势。,等 效,问题,当开关断开后，电路中是否有电流呢？,电源两端有电压吗？电源的电动势还存在吗？,问题,当导线断开后，电路中是否还有电流呢？,线圈内的感应电动势还存在吗？,总结：,感应电动势的有无，完全取决于穿过闭合电路中的磁通量是否发生变化，与电路的通断，电路的组成是无关的。,探究项目：影响感应电动势大小的因素,问题,我们怎样能够感知到感应电动势的大小？,电流表偏转的角度,探究项目：影响感应电动势大小的因素,问题,电流表指针的偏转角度与感应电动势的大小有什么关系呢？,等 效,探究项目：影响感应电动
3、势大小的因素,器 材：,猜 想： 可能与什么因素有关,探究过程：,模拟实验一,一根磁铁慢速插入,一根磁铁快速插入,分析归纳：,感应电动势大小不同,磁通量变化量 相同,都产生感应电流 I,磁铁插入的快慢不同T,感应电流 I 大小不同,模拟实验二,一根磁铁快速插入,两根磁铁快速插入,分析归纳：,感应电动势大小不同,磁通量变化量 不同,都产生感应电流 I,磁铁的快慢相同,感应电流 I 大小不同,定性结论：,感应电动势大小与磁通量变化的快慢有关,感应电动势大小与磁通量变化的快慢有关,磁通量变化率,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 。,1、内容：,2、公式：
4、,即,（单位为 伏、韦伯、秒 则 k=1）,注意：公式中取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向另行判断。,当闭合电路中的线圈匝数是1匝时，感应电动势大小的表达式,思考：,当闭合电路中的线圈匝数是n时，感应电动势大小的表达式该怎么写呢？,思考：,穿过线圈内的磁通量一样吗？,1匝线圈,n匝线圈,穿过线圈内的磁通量一样,思考：,当闭合电路中的线圈匝数是n时，感应电动势大小的表达式该怎么写呢？,法拉第电磁感应定律：,若线圈有n匝，电动势为：,若线圈有1匝，电动势为：,对于 、/t的理解,判断题：,（1） 越大， 一定越大；,（2） 越大， 一定越大；,不一定,不一定,1、下列说法正确的是（ ） A.线圈
5、中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大 B.线圈中的磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大 C.线圈处在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大 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,反馈练习,D,2、单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场。若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示，则：( ),A、线圈中0时刻感应电动势最大B、线圈中D时刻感应电动势为零C、线圈中D时刻感应电动势最大D、线圈中0到D时间内平均感应电动势为0.4V,ABD,小结：,1.知道什么叫感应电动势。 2.知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量，并能区别、 。
6、3.理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。,3、思考题,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？,三、导线切割磁感线时的电动势,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：,S = L(vt),产生的感应电动势为：,穿过回路的磁通量的变化为：,= BS,= BLvt,V是导体棒在磁场中移动的速度,若导体斜切磁感线,（为v与B夹角）,（若导线运动方向与导线本身垂直，但跟磁感强度方向有夹角）,说明：,3、导线的长度 L应为有效长度,1
7、、V方向和B平行时，=0 ，E=0,2、速度V为平均值，E就为平均值. 速度V为瞬时值，E就为 瞬时值.,例：如图，匀强磁场的磁感应电动势为B，长为L的金属棒ab在垂直于B的平面内运动，速度v与L成角，求金属棒ab产生的感应电动势。,E=B(Lsin)V,有效长度：导线在垂直速度方向上的投影长度,练习：半径为R的半圆形导线在匀强磁场B中，以速度V向右匀速运动时，E=？,E = B2RV,有效长度： 弯曲导线在垂直速度方向上 的投影长度,一、 法拉第电磁感应定律(1)内容：电路中感应电动势的大小，与穿过这一电路的 成正比(2)表达式：对单匝线圈E ，k为比例系数，国际单位制中k1.上式可简化为
8、，对n匝线圈E .,磁通量变化率,第二课时,(3)单位：在国际单位制中，感应电动势E的单位是 ，磁通量的单位是 ，磁通量变化量的单位是 ，时间t的单位是 3导体切割磁感线时的感应电动势 (1)导体在匀强磁场中运动，如图121所示，B、l、v两两垂直时，E .导体的横截面,伏特,韦伯,韦伯,秒,Blv,(2)导体的运动方向与导体本身垂直，但与磁感线方向夹角为时(如图122)，E .,图121,图122,Blvsin,2. 切割类产生的电动势E=Blv在任何情况下都适用吗？【思考提示】不只有在B、l、v两两相互垂直的情况下适用,思考,四、对公式EBlvsin的理解 1该公式可看成法拉第电磁感应定律
9、的一个推论，通常用来求导体运动速度为v时的瞬时电动势，若v为平均速度，则E为平均电动势 2当B、l、v三个量方向相互垂直时，即90时，EBlv；当有任意两个量的方向平行时，即0时，E0.,3式中的l应理解为导线切割磁感线时的有效长度，如果导线不和磁场垂直，l应是导线在磁场垂直方向投影的长度，如果切割磁感线的导线是弯曲的，如图123所示，则应取B和v垂直的等效直线长度，即ab的弦长,图124,5切割磁感线的导体中产生感应电动势，等效为电源；导轨和电阻上不产生感应电动势，等效于外电路遵循闭合电路欧姆定律，即IE/R,五电量与磁通量变化量、时间和电阻的关系,一个200匝、面积为20 cm2的线圈放在
10、磁场中，磁场方向与线圈平面成30角，若磁感应强度在0.05 s内由0.1 T增加到0.5 T，在此过程中穿过线圈的磁通量的变化率是_ Wb/s；线圈中的感应电动势为_ V.,课堂互动讲练,【思路点拨】 磁通量的变化率跟线圈的匝数无关，即每一匝的磁通量变化率都相等；但整个线圈的感应电动势则跟线圈的匝数有关，即跟匝数成正比 【解析】 磁通量的变化量 BSsin 30(0.50.1)201040.5 Wb 4104 Wb，,【答案】 8103 1.6,1.如图125所示，矩形线圈面积为S，线圈平面垂直于磁感应强度为B的范围足够大的匀强磁场放置若在时间t内将线圈绕bc轴翻转180，则线圈中产生的平均感
11、应电动势是多大？,图125,如图126所示，导体棒ab长L，沿倾角为的斜导轨以速度v下滑，匀强磁场磁感应强度为B. (1)若磁感应强度B的方向垂直于斜导轨向上，导体棒ab中产生的感应电动势为多大？ (2)若磁感应强度B的方向竖直向上，导体棒ab中产生的感应电动势为多大？,【思路点拨】 这是导体做切割磁感线运动产生感应电动势的问题，使用公式EBLvsin 进行计算比较方便，但要注意各种情况中夹角的分析,图126,【解析】 (1)当磁感应强度B的方向垂直于斜轨时，导体棒ab的速度方向与B是垂直的，即v与B的夹角90，则可将感应电动势直接写为E1BLv，,图127,(2)法一：当磁感应强度B竖直向上
12、时，此时v与B的夹角90，我们可直接套用公式写出此时的感应电动势E2BLvsin(90)BLvcos . 法二：将棒的速度v分解为垂直于B和平行于B的两个分量，只有垂直于B的速度分量vvcos 才对产生感应电动势有贡献，所以感应电动势E2BLvBLvcos . 【答案】 (1)BLv (2)BLvcos .,2如图128所示的几种情况中，金属导体中产生的感应电动势为Blv的是( ),图128,A乙和丁 B甲 、乙、 C甲、乙、丙、丁 D只有乙解析：选B.甲、乙、二图中，B、v、l两两垂直，且l为有效切割长度，产生的电动势都为EBlv，丙图中EBlvsin . 丁图中为零。,把总电阻为2R的均匀
13、电阻丝焊接成一半径为a的圆环，水平固定在竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中，如图129所示一长度为2a、电阻等于R、粗细均匀的金属棒MN放在圆环上，它与圆环始终保持良好的接触，当棒以恒定速度v向右移动，经过圆心O时，求：金属棒上电流的大小及棒两端的电压,【思路点拨】 首先要明确其等效电路，可知棒两端的电压为闭合回路的外电压求出感应电动势后，由闭合电路欧姆定律即可求棒上的电流和棒两端的电压,【点评】 准确分析电路的结构是解答该类问题的关键，要明确哪部分是电路中的电源，哪部分是外电路,3.如图1210所示，在磁感应强度为0.2 T的匀强磁场中，有一长为0.5 m、电阻为1.0 的导体AB在金属框架上以 10 m/s的速度向右滑动，R1R22.0 ，其他电阻不计，求流过AB的电流I.,图1210,答案：0.5 A,四、反电动势,V,此电动势阻碍电路中原来的电流. 故称之为反电动势,电源,
