§4.4法拉第电磁感应定律

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1、第四章电磁感应§4.4法拉第电磁感应定律问题1：据前面所学，电路中存在持续电流的条件是什么？（1）闭合电路；（2）有电源问题2：什么叫电磁感应现象？产生感应电流的条件是什么？利用磁场产生电流的现象产生感应电流的条件是：（1）闭合电路；（2）磁通量变化。试从本质上比较甲、乙两电路的异同甲乙相同点：两电路都是闭合的，有电流不同点：甲中有电池（电源）乙中有螺线管（相当于电源）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。产生感应电动势的那部分导体就是电源。问题1：感应电动势和感应电流之间存在什么关系？2、感应电动势和感应电流关系

2、：感应电动势是感应电流存在的必要条件，有感应电动势不一定有感应电流（要看电路是否闭合），有感应电流一定有感应电动势。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。⑵磁通量是否变化是电磁感应的根本原因。若磁通量变化了，电路中就会产生感应电动势，再若电路又是闭合的，电路中将会有感应电流。⑶产生感应电流只不过是一个现象，它表示电路中在输送着电能；而产生感应电动势才是电磁感应现象的本质，它表示电路已经具备了随时输出电能的能力。问题2：影响感应电动势大小的因素？实验探究实验结论：感应电

3、动势E的大小与磁通量的变化快慢有关，即与磁通量的变化率有关．Δφ3、磁通量的变化率Δt表示磁通量的变化快慢问题3：磁通量大，磁通量变化一定大吗？磁通量变化大，磁通量的变化率一定大吗？磁通量的变化率和磁通量、磁通量的变化不同。磁通量为零，磁通量的变化率不一定为零;磁通量的变化大，磁通量的变化率也不一定大。（可以类比速度、速度的变化和加速度。）二、法拉第电磁感应定律：1、内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量变化率△Φ/△t成正比．2、数学表达式Ek（注意单位）tt问题：若若有闭n匝合线电圈路，是则n匝相线当圈于，有且n个

4、穿电过源每串匝联，总电线动圈势的为磁：通量相同，E＝？Ent注意：公式中Δφ应取绝对值，不涉及正负，感应电流的方向另行判断。1、有一个50匝的线圈，如果穿过它的磁通量的变化率为0.5Wb/s，求感应电动势。2、一个100匝的线圈，在0.5s内穿过它的磁通量从0.01Wb增加到0.09Wb。求线圈中的感应电动势。3、一个匝数为100、面积为10cm2的线圈垂直磁场放置，在0.5s内穿过它的磁场从1T增加到9T。求线圈中的感应电动势。问题：公式中E表示的是平均感应电动势还是瞬时感应电动势？21B2B1ENNNStt

5、tSS21NBt说明：（1）所求E为t时间内的平均感应电动势（2）Δt0时，E为瞬时感应电动势4、如下图所示，半径为r的金属环绕通过某直径的轴OO'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30°角的过程中，环中产生的电动势的平均值是多大？oBO'三、导体作切割磁感线运动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aa××××××回路在时间t内增大的面积××××××为：ΔS=LvΔtGv××××××穿过回路的磁通量的变

6、化××××××bb为：ΔΦ=BΔS=BLvΔ产生的感应电动t势为：ΦBLvtEBLvtt（V是相对于磁场的速度）若导体斜切磁感线（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）BΦBLvtV=VsinθE1ttθEBLvBLvsinv1V=Vcosθ2（θ为v与B夹角）说明：1、导线的长度L应为有效长度。2、导线运动方向和磁感线平行时，E=0.3、速度V为平均值（瞬时值），E就为平均值（瞬时值）。问题：公式①En与公式②EBLvsint的区别和联系？区别：1、一般来说，①求出的是平均感应电动势，

7、E和某段时间或者某个过程对应，而②求出的是瞬时感应电动势，E和某个时刻或者某个位置对应。2、①求出的是整个回路的感应aLd电动势，而不是回路中某部分导体的电动势。回路中感应电动势为零Lv时，但是回路中某段导体的感应电bc动势不一定为零。如上图。联系：1、公式①中的时间趋近于0时，E就为瞬时感应电动势2、公式②中v若代表平均速度，则求出的E就为平均感应电动势。例2、如下图所示，长为L的铜杆OA以O为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角速度ω匀速转动，磁场的磁感应强度为B，求杆OA两端的电势差。ωA'AO例题3、在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一个匝数为n的

8、矩形线圈,边长ab=L1,bc=L2线圈绕中心轴OO'以角速度ω由图示位置逆时针方向转动。试求:Oω(1)线圈中产生感应电