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(共17張PPT)
梁寧 內蒙古師范大學
第3節：法拉第電磁感應定律
（第二課時）
人教版(2019年)高中物理選擇性必修第二冊
第二章 電磁感應
物理也瘋狂
目錄
平動切割的電動勢
轉動切割的電動勢
01.
02.
線框切割的電動勢
03.
感生電動勢本質
04.
導體切割磁感線產生的電動勢
01.
平動切割
01.
問題：如圖所示，把矩形線框 CDMN 放在磁感應強度 為 B 的勻強磁場里，線框平面跟磁感線垂直。設線框可動 部分導體棒 MN 的長度為 l ，它以速度 v 向右運動，在 Δt 時間內，由原來的位置 MN 移到 M1N1。求：這個過程中線框的感應電動勢？
思考：
1.如果v與B不垂直呢？
2.如果v與l不垂直呢？
θ
v
B
v
θ
l
3.如果導體棒是彎曲的呢？
× × × × × × × × × × × ×
v
L
平動切割
01.
產生的感應電動勢為：
在Δt時間內，線框的面積變化量：ΔS＝lvΔt
則回路中的磁通量變化量：ΔΦ＝BΔS＝BlvΔt
適用條件：導體運動方向與磁場方向垂直
平動切割
01.
如果導線的運動方向與導線本身是垂直的，但與磁感線方向有一個夾角 θ（如圖 ），速度 v 可以分解為兩個分量：
v1 ＝ vsin θ
v2 ＝ vcos θ
故E=BLv1=Blvsinθ
v2不切割磁感線，不產生感應電動勢。
平動切割
01.
v
θ
vsinθ
vcosθ
θ
× × × × × × × × × ×
× × × × × × × × × × × × × × ×
v
L
× × × × × × × × × × × × × × ×
× × × × × × × × × × × × × × ×
v
L
× × × × × × × × × × × × × × ×
× × × × × × × × × ×
l：導線垂直于運動方向上的投影。
如果導線是彎曲的，應取與B、v垂直的等效直線的長度。
平動切割
01.
總結:
轉動切割
02.
如圖所示，導體棒長為L，磁感應強度為B,垂直于紙面向里。以O為圓心轉動，角速度ω，O、A兩點哪點電勢高？求OA兩端產生的電動勢多大？
× × × × × × × × × × × × × × × ×
O
A
L
ω
思考：轉動圓心分別在OA中間、OA延長線上以及OA外呢？
轉動切割
02.
如圖所示，導體棒長為L，磁感應強度為B，垂直于紙面向里。以O為圓心轉動，角速度ω，求E。
O
A
L
v
× × × × × × × × × × × × × × ×
× × × × × × × × × ×
用O、A兩點的平均速度代替棒運動的速度求解。
右手定則：φA>φO，A相當于電源的正極。
線框切割
03.
線圈繞垂直于磁場的軸轉動，線圈匝數n，求E最大值。
思考：1.如果軸在中間或者線框外呢？
2.下面情境中，導體棒的電動勢如何計算？
θ
B
B
θ
理解動生感應的本質
04.
導體棒CD 在勻強磁場中運動。自由電荷會隨著導體棒運動，并因此受到洛倫茲力。思考下列問題:
(1)導體棒中自由電荷相對于紙面的運動大致沿什么方向？
(2)導體棒一直運動下去，自由電荷是否總會沿著導體棒運動？為什么？導體棒哪端的電勢比較高？
(3)當閉合回路中的導體切割磁感線運動時，非靜電力是怎么來的呢？它是如何將其它形式的能轉化為電能的
典型例題
05.
【參考答案】C
如圖，空間中存在平行于紙面向右的勻強磁場，磁感應強度大小為B，一根在b點被折成直角的金屬棒平行于紙面放置，，ab邊垂直于磁場方向。現該金屬棒以速度v垂直于紙面向里運動。則兩點間的電勢差為（　　）
A． B．
C． D．
典型例題
05.
【參考答案】C
如圖甲所示，兩根平行金屬導軌置于水平面內，導軌之間接有電阻R，金屬棒ab與兩導軌垂直并保持良好接觸，整個裝置放在勻強磁場中，磁場方向垂直導軌平面向下，磁感應強度隨時間的變化關系如圖乙所示（以向下為正方向），時間內ab始終保持靜止。則下列說法正確的是（　　）
A．時間內ab中的感應電流方向總是由b到a
B．時間內ab棒所受的安培力向左
C．時間內ab棒所受的靜摩擦力向右
D．時間內穿過回路的磁通量逐漸減小
典型例題
05.
如圖甲所示，某同學在研究電磁感應現象時，將一線圈兩端與電流傳感器相連，強磁鐵從長玻璃管上端由靜止下落，電流傳感器記錄了強磁鐵穿過線圈過程中電流隨時間變化的圖像，時刻電流為正向最大值，時刻電流為0，如圖乙所示。下列說法正確的是（　　）
A．在時刻，穿過線圈的磁通量變化率最大
B．在時刻，強磁鐵的加速度大于重力加速度
C．強磁鐵穿過線圈的過程中，受到線圈的作用力始終向上
D．在到的時間內，強磁鐵重力勢能的減少量等于其動能的增加量
【參考答案】C
典型例題
05.
【參考答案】C
如圖所示，半徑為L的導電圓環（電阻不計）繞垂直于圓環平面、通過圓心O的金屬軸以角速度ω逆時針勻速轉動。圓環上接有電阻均為r的三根金屬輻條OA、OB、OC，輻條互成120°角。在圓環圓心角∠MON＝120°的范圍內（兩條虛線之間）分布著垂直圓環平面向外、磁感應強度大小為B的勻強磁場，圓環的邊緣通過電刷P和導線與一個阻值也為r的定值電阻R0相連，定值電阻R0的另一端通過導線接在圓環的中心軸上，在圓環勻速轉動過程中，下列說法中正確的是（　）
A．金屬輻條OA、OB、OC進出磁場前后，輻條中電流的大小不變，方向改變
B．定值電阻R0兩端的電壓為BL2ω
C．通過定值電阻R0的電流為
D．圓環轉動一周，定值電阻R0產生的熱量為
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