法拉第电磁感应定律

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通过前面的学习知道,闭合回路中的磁通量发生变化,回路中就会产生感应电流,既然产生了感应电流,回路中一定有电动势,如果不是闭合回路,虽然没有感应电流,但电动势一定有,我们把在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势,可以产生电动势是导体相当于电源。

右侧产生电动势的那部分导体相当于电源

感应电动势:在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势。

感应电动势产生的条件:只要穿过电路的磁通量发生变化。

那么,产生的感应电动势大小与哪些因素有关呢?再说实验中我们发现,导体切割磁感线的速度越快,产生的感应电流就越大,向线圈中插入的条形磁铁速度越快,产生的感应电流也越大,这些实验结果告诉我们,感应电动势可能与磁通量的变化快慢有关系。

电磁感应定律

1、内容:闭合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。

2、公式表达:(E表示感应电动势,其中n表示线圈的匝数,ΔΦ表示磁通量的变化量的绝对值,Δt表示时间)

3、感应电动势的方向:根据楞次定律右手定则来判断。

关于Φ、ΔΦ、ΔΦ/Δtd的对比

导体切割磁感线时的感应电动势

导体棒切割磁感线时,会产生感应电动势,导体棒相当于电源。(如下图的导体棒ab在切割磁感线时相当于电源)

设导体棒长度为L,垂直处在匀强磁场中,磁感应强度为B,导体棒切割磁感线的速度为V,产生的感应电动势为多大?

导体切割磁感线时的感应电动势推导过程:

如上图所示,在时间Δt内回路中增大的面积S=LVΔt。

磁通量的变化量ΔΦ=BS=BLVΔt。

产生的感应电动势E=ΔΦ/Δt=BLVΔt/Δt=BLV。

所以,导体棒切割磁感线产生的电动势E=BLV注意:V是相对磁场的速度!

对公式E=BLV运用要注意的几点

1、E=BLV是导体棒速度方向与磁场方向垂直的情况,如果导体棒速度方向与磁场方向不垂直,E=BLVsinθ(θ为V与磁感线方向的夹角)

2、导体棒的长度L为有效长度,如下图半圆弧切割磁感线时,有效长度为半圆弧的直径。


例题:

1、如下图所示,线框面积为S,开始垂直处于磁感应强度为B的匀强磁场中,线框绕中心轴OO’以角速度ω旋转,求转过90°过程中,线框中产生的感应电动势的大小。

分析:整个过程中ΔΦ=BS,Δt=π/2ω法拉第电磁感应定律

E=nΔΦ/Δt=2BSω/π

2、如下图所示,导体棒长度为L,垂直于磁场以速度V运动,速度V与L之间的夹角为θ,磁感应强度为B,求导体棒产生的感应电动势。

分析:由速度V与L之间的夹角为θ,感应电动势大小E=BLVsinθ


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