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24电磁感应
课前复习
新课讲解
第一部分
第二部分
第三部分
例题:
1
例题2
小结
作业
1.电流产生的磁场。
2.右手螺旋定则的内容。
§2—4 电磁感应
电磁感应现象
1.演示
(1)让导体AB在磁场中向前或向后运动。
现象:
电流表指针发生偏转,说明电路中有了电流。
(2)导体AB静止或做上、下运动。
现象:
电流表指针不发生偏转,说明电路中无电流。
2.演示
(1)把磁铁插入线圈或从线圈中抽出。
现象:
电流表指针发生偏转。
(2)磁铁插入线圈后静止不动,或磁铁和线圈以同一速度运动。
现象:
电流表指针不偏转,说明闭合电路中没有电流。
3.演示如上图
(1)打开开关、合上开关或改变A中的电流。
现象:
与B相连的电流表指针偏转,说明B中有电流。
分析结论
、
、
得总结论:
①产生感应电流的条件:
只要穿过闭合电路的磁通发生变化,闭合电路中就有电流产生。
②电磁感应现象:
利用磁场产生电流的现象叫电磁感应现象。
产生的电流叫感应电流。
讨论:
1.如图所示,在通电直导线旁有一矩形线圈,下述情况下,线圈中有无感应电流?
为什么?
(1)线圈以直导线为轴旋转。
(2)线圈向右远离直导线而去。
感应电流的方向
判断感应电流方向的方法:
(1)右手定则
(2)楞次定律
(一)、右手定则
1.内容:
伸开右手,使大拇指与其余四指垂直,并且都与手掌在一个平面内,让磁感线垂直进入手心,大拇指指向导体运动方向,这时四指所指的方向为感应电流的方向。
(二)、楞次定律
1.
(1)演示:
(2)分析:
能量守恒定律,磁力阻碍磁铁运动,外力克服磁力的阻碍做了功,其它形式的能转化为感应电流的电能。
(3)演示
2.楞次定律:
感应电流的方向,总是要使感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁通的变化。
3.判定感应电流方向的步骤:
(1)明确原来磁场的方向及穿过闭合电路的磁通是增加还是减少。
(2)根据楞次定律确定感应电流的磁场方向。
(3)利用安培定则确定感应电流方向。
例1:
如图
用右手定则、楞次定律判定AB中感应电流的的方向
电磁感应定律
(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叫感应电动势。
2.方向:
和感应电流方向相同,用右手定则或楞次定律来判断。
3.不管外电路是否闭合,只要穿过电路的磁通发生变化,电路中就有感应电动势。
产生感应电动势的那段导体相当于电源。
(二)切割磁感线时的感应电动势
1.感应电动势的大小
(1)若导线运动方向与导线本身垂直,与磁感线方向也垂直,则
E=BLv
(2)若导线运动方向与导线本身垂直,与磁感线方向成角,则
E=BLvsin
2.推导过程
(1)设:
ab长为l,以速度v沿垂直磁感线方向匀速向右运动,ts内移动距离aa'
F=BIl;Fout=F
外力反抗磁场力做的功
W1=Foutlaa'=Flaa=BIlvt
感应电流做的功:
W2=EIt
因为
W1=W2
BIlvt=EIt
所以E=Blv
I=
(R是闭合电路电阻)
(2)若导线运动方向与导线本身垂直,与磁感线方向成角,v分解为v1、v2,v1不切割磁感线,不产生感应电动势,只有v2产生感应电动势所以
E=Blv2=Blvsin
3.单位:
B—特斯拉(T);
E—伏特(V);
l—米(m);
v—米/秒(m/s)。
例:
在图中,设匀强磁场的磁感应强度B为0.1T,切割磁感线的导线长度l为40cm,向右运动的速度v为5m/s,整个线框的电阻R为0.5,求:
(1)感应电动势的大小;
(2)感应电流的大小和方向;
(3)使导线向右匀速运动所需的外力
(4)外力做功的功率;
(5)感应电流的功率。
解:
(1)线圈中的感应电动势为
(2)线圈中的感应电流为
由右手定则可判断出感应电流方向为abcd
(3)由于ab中产生了感应电流,电流在磁场中将受到安培力的作用。
用左手定则可判断出ab所受安培力方向向左,与速度方向相反,因此,若要保证ab以速度v匀速向右运动,必须施加一个与安培力大小相等,方向相反的外力。
所以,外力大小为
外力方向向右。
(4)外力做功的功率为
(5)感应电流的功率为
可以看到,P=P,这正是能量守恒定律所要求的。
(三)、电磁感应定律
E=Blvsin单位时间内穿过线圈回路的磁通的改变量,若用ΔΦ=Φ2-Φ1表示导线在Δt=t2-t1时间内磁通的改变量,则
E=
——单位时间内导线回路里磁通的改变量
1.法拉第电磁感应定律:
线圈中感应电动势的大小与穿过线圈的磁通变化率成正比。
E=
若线圈有N匝,则
E=N
例:
在一个B=0.01T的匀强磁场里,放一个面积为0.001m2的线圈,线圈匝数为500匝。
在0.1s内,把线圈平面从与磁感线平行的位置转过90度,变成与磁感线垂直,求这个过程中感应电动势的平均值。
解:
在0.1s时间内,穿过线圈平面的磁通变化量为
感应电动势为
2.(a)E=N
中的E是时间t内感应电动势的平均值。
(b)在应用E=Blvsin时,若v为一段时间内的平均速度,则E为这段时间内感应电动势的平均值;若v为某一时刻的瞬时速度,则E就为那个时刻感应电动势的瞬时值。
1.电磁感应现象和感应电流的概念。
2.产生感应电流的条件。
3.楞次定律的内容。
4.楞次定律判断感应电流的步骤。
5.右手定则的内容。
6.感应电动势的概念。
7.法拉第电磁感应定律的内容。
8.导线切割磁感线产生的感应电动势的计算式。
《习题册》§2—4
结论I:
1.闭合电路中的一部分导体做切割磁感线运动时,电路中就有电流产生。
结论
:
只要闭合电路的一部分导体切割磁感线,电路中就有电流产生。
结论
:
在导体和磁场不发生相对运动时,只要穿过闭合电路的磁通发生变化,闭合电路中就有电流产生。
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