2019-2020学年度粤教版选修3-2 1.4法拉第电磁感应定律 教案(7)
2019-2020学年度粤教版选修3-2 1.4法拉第电磁感应定律 教案(7)第2页

 2.法拉第电磁感应定律--感应电动势的大小.

感应电动势大小与哪些因素有关呢?我们先看如图2所示实验:

  当开关S断开时,在磁铁N插人或拔出的过程中*的指针偏转而G的指针不动.说明回路中无感应电流.但有感应电动势,当回路中开关S闭合时,两表指针均偏转,说明回路闭合时有感应电流也有感应电动势.

  结论1.无论电路闭合与否,只要穿过回路中的磁通量发生变化,就会在导体两端产生感应电动势,产生感应电动势那部分导体就是电源.

  当磁铁放人其中时,V表的指针不偏转,当磁铁插人与拔出时,V表的指针有偏转,当磁铁插人或拔出的速度变大时(即磁通量变化越快时),指针偏转角度越大(即感应电动势越大).

  结论2.感应电动势的大小与磁通量的变化快慢,即磁通量的变化率大小有关,就好像加速度大小与速度的变化快慢即速度的变化率大小有关一样.

  参照上节图l,图3,图5,让导体棒运动加快,让磁铁运动加快,让沿线变阻器滑块快速滑动,得到的感应电流越大,则说明得到的感应电动势越大.

  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成正比.这就是法拉第电磁感应定律:写成数学表达式为:

  式中k为比例常数,当中的单位用韦伯(Wb)表示,t的单位用秒(s)表示,感应电动势E的单位用伏特(V)表示,k取1,所以

  图2是一个n匝线圈闭合电路,且穿过每个线圈的磁通量的变化率都相同,由于n匝线圈可看成n个单匝线圈串联,就像n个电池串联一样,故整个线圈的感应电动势应为:

  前面我们研究的是磁场中的磁感应强度B发生变化引起的感应电动势,如果进场B不变化,按的要求B不变就必须S变化,所以下面我们从法拉第电磁感应定律来推导切割磁感线运动时,感应电动势的表达式,

  如图3所示,将矩形abcd放在磁感强度为B的匀强磁场中,线框平面跟磁感线垂直,设线框可动部分ab的长度为L.以速度向右运动,在时间内由位置ab移到位置a1、b1,这时线框面积的变化量为,磁通量变化量,代入公式

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,则速度垂直磁感线的分量对产生感应电动势有贡献,而速度平行于磁感线的分量对产生感应电动势无