1. 第 4 章 第 4 章电磁感应 电磁感应 (1 1) 闭路) 利用磁场产生电流的闭路现象。 利用磁场产生电流的现象。 问题1 1：什么是电磁感应现象？ : 电磁感应现象是什么？ 问题2 2：产生感应电流的条件是什么？ : 产生感应电流的条件是什么？ (2 2) 磁通量变化) 磁通量变化 思考：：问题 问题3：尝试从本质上比较A 和B 电路的异同。 既然闭路是在闭路中，本质上就比较A、B这两个电路的异同。 有感应电流，就有感应电流。 在这个电路中，每个电路中都必然存在电动势。A、A、NSG、B、B 导体中产生电动势的部分相当于电源。 导体中产生电动势的部分相当于电源。 1.定义：，定义：电磁感应现象中产生的电动势。
2.产生的电动势称为感应电动势（感应电动势（E）。。一个闭合电路。闭合电路中存在感应电流。这个电路中必然存在感应电动势。必然存在感应电流。该电路中的电动势...,感应电动势 1.感应电动势 导体中产生感应电动势的部分 导体中产生感应电动势的部分相当于电源。.2.产生条件： . 产生条件：只要通过电路的磁通发生磁通变化时，电路中就会产生感应电动势，电路中就会产生感应电动势。3、感应电动势和感应电流： 、感应电动势和感应电流：只要磁通量变化，只要磁通量变化，电路中就会产生感应电动势。 产生感应电动势； 如果电路再次闭合，电路中就会产生感应电流。 电路中将会产生感应电流。 磁通量将会改变。
3、是电磁感应产生的根本原因。 磁通量的变化是产生电磁感应的根本原因； ; 感应电动势的产生是电磁感应现象的本质。 感应电动势的产生是电磁感应现象的本质。 观察实验，观察实验，分析思考，分析思考：问题问题1：在实验中，电流表指针偏转的原因是什么？ 问题2：电流表指针的偏转与感应电动势的大小有什么关系？ 电流表指针的偏转程度与感应电动势的大小有什么关系？ 关系？ 问题3：实验中，将条形磁铁从同一高度插入线圈同一位置，快插入和慢插入同一位置线圈，快插入和慢插入有何异同？ 刀片之间有哪些相同点和不同点？ 变化 变化 产生 E 产生 产生 I 问题 问题 1 1：实验中法拉第电磁感应定律，电流表指针：
4、实验过程中电流表指针偏转是什么原因？ 偏转的原因是什么？ 知道：rREI的总电阻是一定的。 当总电阻一定时，E越大，I越大，指针偏转越大。 问题2 2：电流表指针的偏转程度与：电流表指针的偏转程度与感应电动势的大小有关。 有什么关系？ 感应电动势的大小有何关系？ 变化的速度不同。 变化的速度不同。 一切都变了。 一切都变了。 所有人都产生了E(I)。 产生的E(I)具有不同的大小。 磁通量发生变化。 磁通量变化越快，感应速度越快。 电动势越大。 ，感应电动势越大。磁通量变化有多快？ 磁通量变化有多快？ t越大，越大吗？ 从条件看，从条件看，从结果看，从结果看，一样，不同，不同。 问题3：在实验中，条形磁铁从实验中相同的高度移动。 ，将条形磁铁从同一位置放置
5.将高度插入线圈中的相同位置。 快速插入和慢速插入插入线圈中的同一位置。 快速插入和慢速插入有何异同？ 有哪些相同点和不同点？ 磁通量变化率 磁通量变化率 2. 法拉第电磁感应定律 2. 法拉第电磁感应定律 电路中感应电动势的大小与电路中感应电动势的大小成正比。电路和通过电路的磁通量的变化率。 比较。 1 1.内容： :tEtnE 注：注：公式中不涉及绝对值，不涉及正负，单独判断感应电流的方向。 正或负，感应电流的方向分别确定。 2 2.公式 公式： ：n为线圈匝数， 为线圈匝数。 问题一：磁通量大：磁通量大，磁通量的变化就一定大吗？ 磁通量的变化一定很大吗？ 问题2：磁通量变化大：
6、如果磁通量变化较大，则磁通量的变化率。 磁通量的变化率一定很大吗？ （可以比喻为速度、速度的变化和加速度。） 磁通量与磁通量的变化率、磁通量 磁通量的变化率与磁通量与磁通量的变化没有直接关系。 没有直接关系：磁通量大，磁通量大（小，零，零），磁通量大，磁通量的变化率不一定大。 磁通量的变化率不一定大（小、小、零）。 零零）； 磁通量的变化大，磁通量的变化大（小），磁通量的变化率不一定大，磁通量的变化率不一定大（小）。 思考与讨论 关于物理意义的思考与讨论 物理意义与电磁感应 与电磁感应的关系 磁通 穿过环路的磁通量 穿过环路的磁感应线数 线数 无直接关系 无直接关系 磁通变化 磁性磁通量变化 通过环路的磁通量
7. 通过回路的磁通量变化有多大？ 产生感应电动势的电位的条件。 磁通量变化率。 磁通量变化率/tt。 通过环路的磁通量变化有多快？ 磁通量变化的速度有多快？ 确定决定感应电动势的电势大小。 3、明白了，明白了：，/t的含义1、磁感应强度B不变，出现垂直于磁场的环路面积和垂直于磁场S的环路面积。 变化变化，SS2-S1，此时： 2、垂直于磁场的环路面积，垂直于磁场S的环路面积不变，磁感应强度B变化，BB2-B1，此时：此时： 4.应用、应用：用公式求出E的两种常见情况： 常见情况：（感应电动势）（感应电动势）
8. 电势) (感应电动势) (感应电动势) 有一个50匝的线圈。 如果线圈的磁匝穿过它，如果磁通穿过它的变化率，磁通的变化率为0.5Wb/s，求感应电，求感应电动势。 势头。 25V 示例与实践 示例与实践 1 100 匝线圈。 在线圈中，通过它的磁通量在0.5s内从0.01Wb增加到0.09Wb。 求线圈中的感应电动势。 求线圈中的感应电动势。 16V 示例和练习 示例和练习 2 将匝数为 100、面积为 10cm2 的线圈垂直于磁场放置。 线圈垂直于磁场放置。 磁场从1T增加到9T。 找到线圈中的感觉。 求线圈中的感应电动势。 响应电动势。 1.6V示例与实践 and
9. 3如图所示，半径如图所示。 半径为r的金属通过一定的直金属围绕一定直径的轴00，并以角速度匀速旋转。 均匀一致的磁场的磁感应强度。 磁场的磁感应强度为B。从金属环面看，当金属环面的方向与磁场方向重合时，金金属环穿过金属环并旋转900度时开始计时。 在环中产生角度的过程中，环中产生的电动势的平均值是多少？ 平均值是多少？ 示例与实践示例与实践4 磁感应强度在磁感应强度为B的均匀磁场中。在均匀磁场中，有一个矩形线框，边长ab=L1，bc=L2。 线框绕中心轴绕中心线框旋转。 位置逆时针旋转。查找旋转方向
10. 求： (1) 线圈旋转1/4 圈过程中的平均感应电动势。 示例与实践 示例与实践 在磁感应强度为 B 的均匀磁场中 在均匀磁场中，有一个矩形线框，边长 ab=L1，bc=L2。 线框绕中心轴绕中心线框旋转。 轴00从图中所示位置以逆时针角速度旋转。 逆时针旋转至指示位置。 求旋转方向。求： (2) 线圈旋转1/2周期过程中的平均感应电动势。 示例与实践 示例与实践 /10- -2Wbt/sA B D0120.1 单匝矩形 线圈在均匀磁场中匀速旋转，旋转轴垂直。 单匝矩形线圈在均匀磁场中匀速旋转，旋转轴垂直。
11.在磁场中。 如果线圈所包围的区域内的磁通量随着时间的推移变成直达磁场。如果线圈所包围的区域内的磁通量随着时间的变化如图所示，则： () A. 在线圈中，时间0时线圈中的感应电动势最大，时间B时线圈中的感应电动势最大。线圈中，时间D时线圈中的感应电动势为零。 D 时刻线圈中的感应电动势为零。 C、线圈中，D时刻线圈内的感应电动势最大。 D 时刻线圈中的感应电动势。 线圈中从0到D的平均感应电动势为 平均感应电动势为0.4VABD 实施例与实践 实施例与实践6 斜率表示斜率所表示的变化率。 时间环中 Gabv 环 ab 的变化率在时间 t 的区域内增大： 增大的面积为： S=Lvt 产生的感应电动势为： 产生的感应电动势的变化为：通过线圈的磁通量 通过线圈的磁通量的变化为
12.：=BStE = BLv（V为相对于磁场的速度） 3.导体切割磁力线时的感应电动势 3.导体切割磁场时的感应电动势线的感应电动势如图所示封闭线框内导体的一部分。 封闭线框内的导体ab的一部分的长度为l。 它处于均匀磁场中。 磁感应强度为B。在均匀磁场中，ab以速度v匀速切割磁场感应线，求切割磁感应线时产生的感应电动势，求感应电动势vB BV1V2如果导体的运动方向与磁感应强度方向之间存在角度，就会产生这种现象。 如果导体的运动方向与磁感应强度方向存在夹角（导体斜切磁感应线斜切磁力线）注：注：2、导线的长度与长度导线的L应为有效长度。 有效长度 1、导线运动方向与磁场线平行。 导线的运动方向与磁场线平行。
13.平行时，E=03，速度，速度v为平均值（瞬时值），E为平均值（瞬时值），Lv为v与B角3.导体切割磁力时的三场线。 导体切割磁力线时产生的感应电动势。 感应电动势BLvE是均匀磁场。 均匀磁场 v、BB 和 LL 成对垂直。 vBLL 成对垂直。 与 Bv 的角度为 3。 3、导体切割磁力线时的感应电动势。 导体切割磁力线时的感应电动势如图所示。 均匀磁场的磁感应强度如图所示。 均匀磁场的磁感应强度为B，长度为L。金属棒的金属棒ab在垂直于B的平面内运动，速度v与L形成角度。求金属棒的角度棒，并求由金属棒产生的感应产生的感应电动势 ab.
14. 潜力。 abvE=示例及练习示例及练习7 在磁感应强度为B的均匀磁场中，有一个匝数为n的矩形线圈和一个长度为n的矩形线圈。 长度ab=L1、bc=L2的线圈从图中所示的位置开始以逆时针方向绕中心轴OO以角速度旋转。 从图中所示位置逆时针方向求旋转方向。求： (1) ab 面旋转 1/4 转时产生的瞬时感应电动势。 (2) ab 面旋转 1/2 转时产生的瞬时感应电动势。 旋转的瞬时感应电动势是旋转一圈的过程。 在公转过程中，此时ab边产生的感应电动势最大。 哪个时刻的感应电动势最大？ 哪个时刻最小？ 哪个时刻最小？ 思考： 举例：
15、练习例子和练习题： 问：公式、公式、BLvE和公式之间有什么区别和联系？ (1) 计算的是平均感应电动势。 计算的是平均感应电动势。 E对应一定的时间或者一定的过程； 对应于一定的时间或者一定的过程。 计算的是瞬时感应电动势。 计算出E。 为瞬时感应电动势，E对应于某一时刻或某一位置。 (2) 得到的是整个电路的感应电动势。 得到的是整个电路的感应电动势； 感应电动势； 发现的是导体某一部分的电动势。 环路中感应导体的电动势。 当回路中的感应电动势为零时，以及当回路中某一段的导电电动势为零时，回路中某一段导体的感应电动势不一定为零。 身体的感应电动势不一定为零。 , 差异： 差异：
16. (1) 当式中时间接近0时，E为瞬时感应电动势。 (2) 式中，若v表示平均速度，则if表示平均速度，则E为平均感应电动势。 是平均感应电动势。 2、联系方式：，联系方式：问题：问题：公式、公式BLvE和公式与公式有什么区别和联系？公式公式与公式与公式是统一的。 如图所示，长度为L的铜棒OA位于以O为轴垂直于均匀轴且垂直于均匀磁场的平面内。 在具有一定角速度的强磁场平面内以恒定角速度旋转。 磁场的磁感应强度为B。求棒OA两端的电势差。 实例与练习 实例9如图所示。 有两个极点远离水平面
17、导轨MN和PQ上有两条间隔0.5m的足够长的平行金属导轨。 他们的抵抗没有被计算在内。 M、P间间接连接，定值电阻R=3.0，导杆长度ab=0.5m，其阻值r=1.0，与导轨接触良好。 整个装置处于垂直方向，整个装置处于垂直向下的均匀磁场中，B=0.4T。 现在让ab以v=10ms的速度向右匀速运动。 (1) ab 处的电流有多大？ 两点ab之间的电压有多大？ （2）保持ab匀速运动的外力有多大？ (3) 保持ab匀速运动的外力有多大？ (3) ab 向右运动 向右运动 1m 的过程中，
18. 外力做了多少功？ 电路中产生多少热量？ 电路中产生多少热量？ =0.1JI=0.5AF=0.1NQ=0.1JU=1.5V 示例与练习 示例与练习 10 题 问题 1：在 P16 的图 4.4-3 中，电源在电机线圈中产生的电流的方向是什么？ AB边、边CD上的力的方向是什么？ 力的方向是什么？ 线圈的运动方向是什么？ 线圈的运动方向是什么？ 直流电机的原理 直流电机的原理：通电导线在磁场中通电。 导线在磁场中通过安培力移动。 问题2：电机线圈在磁场中旋转时，会产生感应电动势吗？ 电机线圈在磁场中旋转时会产生感应电动势吗？ 向什么方向发展？ 问题
19、问题3：感应电动势是否因电源而增强？ 电源产生的感应电动势是加强电源产生的电流，还是减弱电源的电流？ 是对导线有利，对线圈的旋转有利，还是阻碍线圈的旋转？ 旋转圆的旋转是否会阻碍线圈的旋转？ 4. 反电动势 4. 反电动势 1. 定义： 定义： 电机旋转时产生的感应电动势 电机旋转时产生的感应电动势总是会削弱所产生的功率 电流电源产生的电流，这个电动势电动势称为反电动势。 2.作用：，作用：阻碍线圈转动。 为了维持线圈的旋转，电源必须移向线圈。 为了向电机提供电能，电源必须向电机提供电能。 电能被转换成其他形式的能量。 电能被转换成其他形式的能量。 问题4：如果电机因机械阻力而通过
20、如果电机因机械阻力过大而停止转动，会发生什么情况？ 此时应采取什么措施呢？ 4. 反电动势 4. 反电动势 3. 应用:, 应用: 当电机停止转动时，不会有反电动势，线圈中的电流会很大，电机会烧坏。 电机会烧坏。 必须立即切断电源，切断电源，进行检查。 查看。 关于电磁感应，下列有关电磁感应的说法正确的是。 下面正确的说法是（ ） A．通过线圈的磁通量越大，通过线圈的磁通量越大，感应电动势越大。 电动势B越大，通过线圈的磁通量为零，通过线圈的磁通量为零，感应电动势必定为零，感应电动势必定为零，零C，变化越大穿过线圈的磁通量越大，穿过线圈的磁通量的变化就越大。
21、磁通量变化越大，感应电动势越大。 D.通过线圈的磁通量变化越快。 通过线圈的磁通量变化越快，感应电动势就越大。 D.注：感应电动势 感应电动势E与R=0.20的关系。 假设均匀磁场垂直于框架平面。 假设均匀磁场垂直于框架平面。 磁感应强度B=0.40T。 方向如图所示。 有一个导体条，并且有一个横跨框架放置的导体条ab。 上跨置于框架上，可沿框架滑动，无摩擦。 电阻中不包括框架、框架和导体ab的电阻。 当当ab移动的速度为v=4.0m/s。 向右
22、匀速向右滑动时，试求： 匀速滑动时，试求： （1）导体ab上感应电动势的大小 （2）感应电流的大小在循环上。 电流的大小E=BLv=0.80VA0。 4rREI实例及练习 实例及练习12 摘要： 总结：由于导体运动过程中感应的电动势不发生变化，瞬时值等于平均值，因此电势可能不会变化。 变化时，瞬时值等于平均值，所以也可以用下面的公式求E。如果此时电阻两端有电压，并且此时电阻两端有电压表，则测量值是外电路上的电压，即万用表测量外电路上的电压，如图所示。 有均匀磁场，均匀磁场B=1.010- -3T。 在垂直方向上法拉第电磁感应定律，磁场位于垂直磁场的平面内。
23、在磁场平面内，有一根金属棒和一根金属棒AO，金属棒AO绕平行于磁场的O轴顺时针旋转。 杆的长度是已知的。 已知杆长为L=0.20m。 角速度 角速度=20rad/s。 求：棒产生的感应电动势。 求：棒产生的感应电动势有多大？ 潜力有多大？示例与实践示例与实践2/2/）（中总结：总结：也可以用它来计算，因为从OA来看，各点的线速度是均匀变化的，所以取点的速度杆的中点代表杆的平均速度，杆的平均速度，从，仍然得到上面的结果，如图所示，边长如图所示，一个正方形闭合线框ABCD长度a处于均匀磁场中
24、在均匀磁场中绕AB匀速旋转。 磁感应侧匀速旋转。 磁感应强度为B。初始时刻线框所在平面垂直于磁场。 初始时刻线框所在平面垂直于磁感应线。 感应线垂直后，经过时间 t，已旋转了 1200 度。 求：角度。 求： (1) 线框内感应电动势) t 时间内线框内感应电动势的平均值。 (2)转)角度转1200°时感测到的电动势的瞬时值。/(2t)示例与练习示例与练习14如图所示，将条形磁铁插入到一定的位置闭合线圈。 如图所示，将条形磁铁插入某个闭合线圈中。 第一次使用需要0.05s，第二次使用需要0.1s。 尝试去找：。 试求： (1) 两个线圈的两个线圈中的平均感应电动势之比。 (2)两个线圈的两个线圈中的电流之比。 (3) 两个线圈中的电流之比。 电荷量与通过线圈两次的电荷量之比是多少？ (4) R 两次产生的热量的比值是多少？ 示例和练习 示例和练习 15
