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导线切割磁感线时的感应电动势教学内容
导线切割磁感线时的感应电动势
第六讲
上课时间:
2014年9月23日星期二
课时:
两课时
总课时数:
12课时
教学目标:
1.掌握导线切割磁感线时的感应电动势计算方法,
2.掌握导体切割磁感线时产生的感应电动势。
3.掌握导体切割磁感线时产生的感应电动势大小的表达式。
会计算B、l、v三者相互垂直的情况下,导体切割磁感线时产生的感应电动势的大小。
教学重点:
本节重点是导体切割磁感线时产生的感应电动势大小的计算
教学难点:
本节重点是导体切割磁感线时产生的感应电动势大小的计算
教具:
电子白板
教学过程:
一、组织教学
检查学生人数,填写教室日志,组织学生上课秩序。
二、复习导入
1.磁场中的几个基本物理量。
2.电磁力的大小计算公式及方向的判定。
三、讲授新课:
(一)电磁感应
电流和磁场是不可分的,有电流就能产生磁场,同样,变化的磁场也能产生电动势和电流。
通常把利用磁场产生电流的现象称为电磁感应现象。
在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势。
用字母e表示,国际单位伏特,简称伏,用符号V表示。
直导体切割磁感线时产生的感应电动势;螺旋线圈中磁感线发生变化时产生的感应电动势。
(二)直导体切割磁感线时产生的感应电动势
直导体切割磁感线时产生的感应电动势的大小可用下面公式计算:
e=BLvsinθ
式中:
e---感应电动势,单位伏特,简称伏,用符号V表示。
B――为磁感应强度,单位为特斯拉,简称特,用符号T表示。
L――导体在垂直于磁场方向上的长度,单位为米,用符号m表示。
v----导体切割磁感线速度,单位为米/秒,用符号m/s表示。
θ-----为速度v方向与磁感应强度B方向间的夹角。
上式说明:
闭合电路中的一段导线在磁场中作切割磁感线时,导线内所产生的感应电动势与磁场的磁感应强度、导线的有效长度和导线切割磁感线的有效速度的乘积成正比。
由上式可知:
当B⊥v时,θ=90o,sin90o=1,感应电动势e最大,最大为BLv;当θ=0o时,sin0o=0,感应电动势e最小为0.
感应电动势的方向可用右手定则来判断:
平伸右手,大拇指与其余四指垂直,并与手掌在同一平面内,手心对准N极,让磁感线垂直穿入手心,大拇指指向导体运动的方向,则其余四指所指的方向就是感应电动势的方向。
产生感应电动势的实质:
穿过回路的磁通量发生变化。
穿过闭合回路的磁通量发生变化,就会在回路中产生电流,该电流称为感应电流。
注意:
1.公式用于匀强磁场
2.公式中v为瞬时速度,e为瞬时感应电动势;v为平均速度,e为平均感应电动势。
3.若导线棒是曲线,则公式中的L为切割磁感线的导体棒的有效长度,有效长度的长度为曲线两端点的边线长度。
v⊥L时,导体两端点之间的距离。
4.穿过回路的磁通量发生变化就会产生感应电动势,电路不闭合时没有感应电流,但感应电动势仍存在。
5.切割磁感线时产生感应电动势的那部分导体相当于电源。
(三)例题讲解
例题一、如图1所示电路,闭合电路一部分导体ab处于匀强磁场中,磁感应强度为B,ab的长度为L,以速度v匀速切割磁感线向右运动,求产生的感应电动势?
判断感应电动势的方向。
解析:
速度v方向与磁感应强度B方向间的夹角为90o,e=BLv。
方向用右手定则判断:
b为低电位,a为高电位。
图1图2
例题二、如图2所示电路,闭合电路的一部分导体处于匀强磁场中,导体以v斜向切割磁感线,求产生的感应电动势。
解析:
可以把速度v分解为两个分量:
垂直于磁感线的分量v1和平行于磁感线的分量v2,后者不切割磁感线,不产生感应电动势。
前者切割磁感线,产生的感应电动势为
e=BLv1=BLvsinθ
(四)、思考练习
1.在电磁感应现象中,产生感应电流的条件是什么?
答:
穿过闭合回路的磁通量发生变化,就会在回路中产生感应电流。
2.有感应电动势产生,就会有感应电流产生吗?
3.关于感应电动势和感应电流,下列说法正确的是()。
A.导体做切割磁感线运动时,一定有感应电流产生
B.导体在磁场中运动时,一定有感应电动势产生
C.穿过电路的磁通量发生变化时,就一定有感应电流产生
D.穿过电路的磁通量发生变化时,一定产生感应电动势,不一定产生感应电流
4.在均匀磁场中,有一矩形线圈平面与磁场方向垂直,当线圈在磁场中平移但不离开磁场时,矩形线圈中将()。
A.产生感应电动势B.产生感应电流C.无电磁感应现象D.无法确定
5.运动导体切割磁感线而产生最大感应电动势时,导体的运动方向与磁感线的夹角为()。
A.0oB.45oC.90oD.180o
6.下列各种情况中的导体切割磁感线产生的感应电动势最大的是( )
A.A
B.B
C.C
D.D
v⊥L时,导体两端点之间的距离。
A、感应电动势E=BLv.B、感应电动势E=BLv
C、设导体与磁场下边界的夹角为θ,感应电动势E=BLv/sinθD、感应电动势E=BLv. 故C正确
故选C
四、课堂小结
1.电磁感应现象
2.直导体切割磁感线时产生的感应电动势
五、布置作业:
练习题
六、课后反思:
直导体切割磁感线时产生的感应电动势导学案
(一)电磁感应
电流和磁场是不可分的,有电流就能产生磁场,同样,变化的磁场也能产生电动势和电流。
通常把利用磁场产生电流的现象称为电磁感应现象。
在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势。
用字母e表示,国际单位伏特,简称伏,用符号V表示。
两种产生感应电动势的情况:
直导体切割磁感线时产生的感应电动势;螺旋线圈中磁感线发生变化时产生的感应电动势。
(二)直导体切割磁感线时产生的感应电动势
直导体切割磁感线时产生的感应电动势的大小可用下面公式计算:
e=BLvsinθ
式中:
e---感应电动势,单位伏特,简称伏,用符号V表示。
B――为磁感应强度,单位为特斯拉,简称特,用符号T表示。
L――导体在垂直于磁场方向上的长度,单位为米,用符号m表示。
v----导体切割磁感线速度,单位为米/秒,用符号m/s表示。
θ-----为速度v方向与磁感应强度B方向间的夹角。
上式说明:
闭合电路中的一段导线在磁场中作切割磁感线时,导线内所产生的感应电动势与磁场的磁感应强度、导线的有效长度和导线切割磁感线的有效速度的乘积成正比。
由上式可知:
当B⊥v时,θ=90o,sin90o=1,感应电动势e最大,最大为BLv;当θ=0o时,sin0o=0,感应电动势e最小为0.
感应电动势的方向可用右手定则来判断:
平伸右手,大拇指与其余四指垂直,并与手掌在同一平面内,手心对准N极,让磁感线垂直穿入手心,大拇指指向导体运动的方向,则其余四指所指的方向就是感应电动势的方向。
产生感应电动势的实质:
穿过回路的磁通量发生变化。
穿过闭合回路的磁通量发生变化,就会在回路中产生电流,该电流称为感应电流。
注意:
1.公式用于匀强磁场
2.穿过回路的磁通量发生变化就会产生感应电动势,电路不闭合时没有感应电流,但感应电动势仍存在。
3.切割磁感线时产生感应电动势的那部分导体相当于电源。
(三)例题讲解
例题一、如图1所示电路,闭合电路一部分导体ab处于匀强磁场中,磁感应强度为B,ab的长度为L,以速度v匀速切割磁感线向右运动,求产生的感应电动势?
判断感应电动势的方向。
解析:
速度v方向与磁感应强度B方向间的夹角为90o,e=BLv。
方向用右手定则判断:
b为低电位,a为高电位。
图1图2
例题二、如图2所示电路,闭合电路的一部分导体处于匀强磁场中,导体以v斜向切割磁感线,求产生的感应电动势。
解析:
可以把速度v分解为两个分量:
垂直于磁感线的分量v1和平行于磁感线的分量v2,后者不切割磁感线,不产生感应电动势。
前者切割磁感线,产生的感应电动势为
e=BLv1=BLvsinθ
练习题
1.在电磁感应现象中,产生感应电动势的条件是什么?
2.在电磁感应现象中,产生感应电流的条件是什么?
3..有感应电动势产生,就会有感应电流产生吗?
4.关于感应电动势和感应电流,下列说法正确的是()。
A.导体做切割磁感线运动时,一定有感应电流产生
B.导体在磁场中运动时,一定有感应电动势产生
C.穿过电路的磁通量发生变化时,就一定有感应电流产生
D.穿过电路的磁通量发生变化时,一定产生感应电动势,不一定产生感应电流
5.在均匀磁场中,有一矩形线圈平面与磁场方向垂直,当线圈在磁场中平移但不离开磁场时,矩形线圈中将()。
A.产生感应电动势B.产生感应电流C.无电磁感应现象D.无法确定
6.运动导体切割磁感线而产生最大感应电动势时,导体的运动方向与磁感线的夹角为()。
A.0oB.45oC.90oD.180o
7.下列各种情况中的导体切割磁感线产生的感应电动势最大的是( )
A.A
B.B
C.C
D.D
8.均匀磁场的磁感应强度B为0.8T,直导体在磁场中有效长度L为20cm,导线运动方向与磁场方向夹角为30o,导线以10m/s的速度做匀速直线运动,如图3所示,求直导体上感应电动势的大小和方向。
练习题答案
1.在电磁感应现象中,产生感应电动势的条件是什么?
答:
穿过回路的磁通量发生变化。
2.在电磁感应现象中,产生感应电流的条件是什么?
答:
穿过闭合回路的磁通量发生变化。
3..有感应电动势产生,就会有感应电流产生吗?
答:
不一定。
4.关于感应电动势和感应电流,下列说法正确的是(D)。
A.导体做切割磁感线运动时,一定有感应电流产生
B.导体在磁场中运动时,一定有感应电动势产生
C.穿过电路的磁通量发生变化时,就一定有感应电流产生
D.穿过电路的磁通量发生变化时,一定产生感应电动势,不一定产生感应电流
5.在均匀磁场中,有一矩形线圈平面与磁场方向垂直,当线圈在磁场中平移但不离开磁场时,矩形线圈中将(C)。
A.产生感应电动势B.产生感应电流C.无电磁感应现象D.无法确定
6.运动导体切割磁感线而产生最大感应电动势时,导体的运动方向与磁感线的夹角为(C)。
A.0oB.45oC.90oD.180o
7.下列各种情况中的导体切割磁感线产生的感应电动势最大的是( C )
A.A
B.B
C.C
D.D
8.均匀磁场的磁感应强度B为0.8T,直导体在磁场中有效长度L为20cm,导线运动方向与磁场方向夹角为30o,导线以10m/s的速度做匀速直线运动,如图3所示,求直导体上感应电动势的大小和方向。
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