高一高教版《电工基础》 6.3电磁感应定律课件

第三节　电磁感应定律 一、感应电动势 二、电磁感应定律 三、说明 一、感应电动势 1．感应电动势 电磁感应现象中，闭合回路中产生了感应电流，说明回 路中有电动势存在。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，就相当于电源，如 在磁场中切割磁感线的导体和磁通发生变化的线圈等。 注意：对电源来说，电流流出的一端为电源的正极。 2．感应电动势的方向 在电源内部，电流从电源负极流向正极，电动势的方向 也是由负极指向正极，因此感应电动势的方向与感应电流的 方向一致，仍可用右手定则和楞次定律来判断。 感应电动势是电源本身的特性，即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，与电路是否闭合无关。 若电路是闭合的，则电路中有感应电流，若外电路是断开的，则电路中就没有感应电流，只有感应电动势。 3．感应电动势与电路是否闭合无关 二、电磁感应定律 1．电磁感应定律 大量的实验表明： 单匝线圈中产生的感应电动势的大小，与穿过线圈的磁通变化率 / t成正比，即 对于N匝线圈，有 式中N 表示磁通与线圈匝数的乘积，称为磁链用 表示。即  = N 于是 2．直导线在磁场中切割磁感线 动画M6-6 感应电动势 如图6-1所示，abcd是一个矩形线圈，它处于磁感应强度为 B 的匀强磁场中，线圈平面和磁场垂直，ab边可以在线圈平面上自由滑动。设ab长为l，匀速滑动的速度为v，在t时间内，由位置ab滑动到ab，利用电磁感应定律，ab中产生的感应电动势大小为 即 上式适用于 的情况。 如图6-2所示，设速度v和磁场B之间有一夹角 。将速度v分解为两个互相垂直的分量v1、v2，v1 = vcos 与B平行，不切割磁感线；v2 = vsin 与B垂直，切割磁感线。 E  Bl v2  Bl vsinθ 上式表明，在磁场中，运动导线产生的感应电动势的大小与磁感应强度B、导线长度l、导线运动速度v以及运动方向与磁感线方向之间夹角的正弦sinθ成正比。 用右手定则可判断ab上感应电流的方向。 若电路闭合，且电阻为R，则电路中的电流为 因此，导线中产生的感应电动势为 三、说明 1．利用公式 计算感应电动势时，若v为平均速度，则计算结果为平均感应电动势；若v为瞬时速度，则计算结果为瞬时感应电动势。 2．利用公式 计算出的结果为t时间内感 应电动势的平均值。 【例6-1】在图6-1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。 【例6-2】在一个B = 0.01 T的匀强磁场里，放一个面积为0.001 m2的线圈，线圈匝数为500匝。在0.1 s内，把线圈平面从与磁感线平行的位置转过90°，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0.1 s时间内，穿过线圈平面的磁通变化量为 感应电动势为 图6-1 导体切割磁感线产生的感应电动势 图6-2 B与v不垂直时的感应电动势 $