第五節(jié) 電磁感應規(guī)律的應用
[學習目標] 1.知道法拉第電機的結(jié)構(gòu)和工作原理.(重點)2.理解電磁感應現(xiàn)象中能量轉(zhuǎn)化與守恒,并能解答相關(guān)問題.(難點)3.了解電磁感應規(guī)律在生產(chǎn)和生活中的應用,會運用電磁感應規(guī)律解決生活和生產(chǎn)中的有關(guān)問題.
一、法拉第電機
1.原理
放在兩極之間的銅盤可以看作是由無數(shù)根銅棒組成的,銅棒一端連在銅盤圓心,另一端連在圓盤邊緣.當轉(zhuǎn)動圓盤時,銅棒在兩磁極間切割磁感線,銅棒就相當于電源,其中圓心為電源的一個極,銅盤的邊緣為電源的另一個極.它可以通過導線對用電器供電,使之獲得持續(xù)的電流.
2.轉(zhuǎn)動切割電動勢的大小
如圖所示,電機工作時電動
勢的大小
E====BωL2.
或E=BLv中=BL·Lω=BωL2.
3.電勢高低的判斷
產(chǎn)生電動勢的導體相當于電源,在電源內(nèi)部電動勢的方向從低電勢指向高電勢.
4.電磁感應中的電路問題
(1)內(nèi)電路和外電路
切割磁感線運動的導體或磁通量發(fā)生變化的線圈都相當于電源.
該部分導體的電阻或線圈的電阻相當于電源的內(nèi)電阻,其余部分是外電阻.
(2)電源電動勢和路端電壓
電動勢:E=n或E=BLvsin_θ.
路端電壓:U=E-Ir.
(3)電流方向
在電源內(nèi)部:電流由負極流向正極.
在電源外部:電流由正極經(jīng)用電器流向負極.
二、電磁感應中的能量轉(zhuǎn)化
1.電磁感應現(xiàn)象中產(chǎn)生的電能是通過克服安培力做功轉(zhuǎn)化而來的.
2.克服安培力做了多少功,就有多少電能產(chǎn)生,而這些電能又通過電流做功而轉(zhuǎn)化為其他形式的能.
3.反電動勢
(1)定義:直流電動機模型通電后,線圈因受安培力而轉(zhuǎn)動,切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢.
(2)方向:與外加電壓的方向相反.
(3)決定因素:電動機線圈轉(zhuǎn)動越快,反電動勢越大.
1.思考判斷(正確的打“√”,錯誤的打“×”)
(1)導體桿在磁場中切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢相當于電源,其余部分相當于外電路.(√)
(2)長為l的直導線在磁感應強度為B的勻強磁場中以速度v勻速運動產(chǎn)生的最大感應電動勢為Blv.(√)
(3)在閉合線圈上方有一條形磁鐵自由下落直至穿過線圈過程中,磁鐵下落過程中機械能守恒.(×)
(4)在電源內(nèi)部電流從正極流向負極.(×)
(5)反電動勢的方向與外加電壓的方向相反.(√)
2.如圖甲所示,匝數(shù)n=50的圓形線圈M,它的兩端點a、b與內(nèi)阻很大的電壓表相連,線圈中磁通量的變化規(guī)律如圖乙所示,則a、b兩點的電勢高低與電壓表的讀數(shù)為( )
甲 乙
A.φa>φb,20 V B.φa>φb,10 V
C.φa<φb,20 V D.φa<φb,10 V
B [圓形線圈產(chǎn)生電動勢,相當于電源內(nèi)電路.磁通量均勻增大,由楞次定律知,線圈中感應電流為逆時針方向,又線圈相當于內(nèi)電路,故φa>φb;E=n=50× V=10 V,因而電壓表的讀數(shù)為10 V.電壓表測量的是電源的電動勢,即感應電動勢.故B正確.]