法拉第电磁感应定律
显然fv=εi,
即bilv=εi。
得出感应电动势ε=blv。(1)式中的l是垂直切割磁感线的有效长度(ab),v是垂直切割磁感线的有效速度。
(2)当ab边与磁感线成θ角(如图2)做切割磁感线运动时,可以把速度v分解,其有效切割速度v⊥=v?sinθ,那么,公式(1)可改写为:ε=blvsinθ,这就是导体切割磁感线时感应电动势的公式。在国际单位制中,它们的单位满足:v=tm
2
/s。
3.穿过闭合电路的磁通量变化时。
(1)
参看前图,若导体ab在△t时间内移动的位移是△l,那么(3)式中l△l是ab边在△t时间内扫过的面积,l△lsinθ是ab边在△t时间内垂直于磁场方向扫过的有效面积。bl△lsinθ是ab边在△t时间内扫过的磁通量(磁感线的条数),对于金属线框abcd来说这个值也就是穿过线框磁通量在△t时间内的变化量△φ。这样(3)式可简化为
(2)
在一般情况下,线圈多是由很多匝(n匝)线框构成,每匝产生的感应电动势均为(4)式的值,串联起来n匝,则线圈产生的感应电动势可用
(5)式表示。这个公式可以用精密的实验验证。这就是法拉第电磁感应定律的表达式。
(3)
电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。这就是法拉第电磁感应定律。
4.几个应该说明的问题。
(1)在法拉第电磁感应定律中感应电动势e的大小不是跟磁通量φ成正比,也不是跟磁通量的变化量△φ成正比,而是跟磁通量的变化率成正比。
(2)法拉第电磁感应定律反映的是△t一段时间内平均感应电动势,只有当△t趋近于零时,才是即时值。
(3)公式ε=blvsinθ中,当v取即时速度则e是即时值,当v取平均速度时,e是平均感应电动势。
(4)当磁通量变化时,对于闭合电路一定有感应电流,若电路不闭合,则无感应电流,但仍然有感应电动势。
(5)感应电动势就是电源电动势,是非静电力使电荷移动增加电势能的结果,电路中感应电流的强弱由感应电动势的大小e和电路总电阻决定,符合欧姆定律。
(三)课堂小结
1.导体做切割磁感线运动时,感应电动势可由ε=blvsinθ确定。
2.感应电动势就是电源电动势,有关闭合电路相关量的计算在这里都适用。
3.同学们应该会证明单位关系:v=wb/s。
五教学说明
1.这一节课是从能的转化和守恒定律入手展开的,其目的在于渗透一点物理思想。
2.这一节课先讲感应电动势再过渡到感应电动势,其目的是隐含地告诉学生在某些情况下可以从具体到一般。
20050531
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