法拉第电磁感应定律

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1、第三章二、法拉第电磁感应定律电气化需要强大的电力。要利用电磁感应现象来获得大规模使用的电，还有许多规律要探索。例如，怎样使电磁感应获得的电压高一些，就是一个必须解决的问题。法拉第电磁感应定律的建立，为解决实际问题指明了方向，叩开了电气化的大门。感应电动势在电磁感应现象中，既然在闭合电路中产生了感应电流，这个电路中就一定有电动势。我们把电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势（inductionelectromotiveforce）。在闭合电路里，产生感应电动势的那部分导体相当于电源。我们知道，在一个简单电路中，两节干电池串联起来产生的电流大于一节干电池产生的电流。这说明，电源的电动势高，电

2、路中流过的电流就大。因此在电路组成不变的情况下，根据感应电流的大小，可以判断感应电动势的大小。在电磁感应现象中，感应电动势的大小跟什么因素有关呢？演示怎样使感应电动势大一些1．我们仍然用图3.1-2和图3.1-3的装置做实验，研究影响感应电动势大小的因素。在图3.1-2中，使导体棒以不同的速度切割磁感线，观察电流表指针偏转的幅度。我们发现：为了使感应电动势大一些，可以_______________________。2．在图3.1-3中，使磁铁以不同的速度插入线圈和从线圈中抽出，观察电流表指针偏转的幅度。我们又发现：为了使感应电动势大一些，可以________________________

3、_。思考与讨论通过前面的实验，我们知道了在不同情况下获得较大的感应电动势的方法。在这两种情况下，感应电动势的大小都与磁通量的变化有关。能不能利用磁通量的概念，把两种情况概括起来，用一句话说明什么条件下可以获得较大的感应电动势？许多实验都表明，感应电动势的大小跟磁通量变化的快慢有关。我们用磁通量的变化率来描述磁通量变化的快慢，它是磁通量的变化量跟产生这个变化所用时间的比值。请复习必修物理课中学习速度、加速度时关于变化率的说明。如果时刻t1穿过闭合电路的磁通量为Φ1，时刻t2穿过闭合电路的磁通量为Φ2，在t1到t2这段时间里磁通量的变化量就是Φ2－Φ1，记为ΔΦ＝Φ2－Φ1。这个变化是在Δt＝

4、t2－t1这段时间内发生的，磁通量的变化率应该表示为。看来，磁铁与导体的相对运动速度越大，产生磁通量变化ΔΦ所用时间Δt就越小，所以就越大，产生的感应电动势也越大。法拉第电磁感应定律大量实验表明：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（Faradaylawofelectromagneticinduction）。如果用E表示感应电动势，它的单位是伏特（V5/5），磁通量和时间的单位分别用韦伯（Wb）和秒（s），法拉第电磁感应定律可以用公式表示为E＝实验多匝线圈的感应电动势我们探究线圈的匝数与感应电动势的关系。首先想一想，线圈的匝数与感应电动势可

5、能有什么关系？一个闭合电路可以看做由1匝线圈组成。如果线圈是多匝的，由于每一匝线圈中都会产生感应电动势，在多匝线圈上产生的感应电动势大概要比1匝线圈产生的感应电动势大！我们仍然用前面的实验装置来研究，但这次选用匝数不同的两个线圈。实验时把条形磁铁插入一个线圈和从这个线圈中抽出，然后以相同的速度插入另一个匝数不同的线圈和从这个线圈抽出。将观察到的现象，记录在下面的表格中。指针摇动的幅度线圈匝数磁体N极插入磁体N极抽出10匝100匝从上面的记录看，你认为感应电动势的大小跟线圈匝数的多少有什么关系？精确的实验告诉我们，在n匝线圈组成的电路上，产生的感应电动势是E＝n在实际工作中，为了获得较大的感

6、应电动势，常常采用几百匝甚至几千匝的线圈。法拉第电磁感应定律进一步揭示了电与磁的相互联系，同时也告诉我们：电能的产生一定是以消耗其他形式的能量为代价的。在前面的实验中，无论导体切割磁感线，还是把磁铁插入线圈或从线圈中抽出，都是消耗了机械能才获得了电能。而在电池中，是将化学能转变成了电能。今天，我们使用的电能从各种形式的能转化而来：风力发电，是把空气流动的动能转化为电能；水力发电，是利用水的机械能带动发电机来发电；火力发电，是利用石油、天然气或煤燃烧时的内能，推动蒸汽轮机再带动发电机来发电……随着社会对电力需求的不断增大，人们一直在探索获取电能的更好方法。但是到目前为止，各种获得大规模电能的

7、实用方案，都是以法拉第电磁感应定律为理论基础的，不同的只是如何来推动发电机而已。探索者开门时线圈中会有电流吗？分别给门的四角钉上大钉子，用电线沿着4个钉子绕制一个几十匝的大线圈，如图3.2-1所示。线圈的两端连在一个电流表上。开门、关门时能不能发出电来？试试看！5/5图3.2-1开门时能有电流吗？如果发电效果不明显，想一想，应该怎样改进？问题和练习1．电路中感应电动势的大小，是由穿过这一电路的______所决定的。a．磁