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第二章 电磁感应
第二节 法拉第电磁感应定律
粤教版 选择性必修第二册
（1）什么是电磁感应现象？
（2）产生感应电流的条件是什么？
（3）下图所示的两个电路，闭合电路，电流表指针都能发生偏转，请比较两个电路的异同。
请回答下面问题
由磁生电的现象。
闭合回路的磁通量发生变化
【实验与探究】如图所示。将螺线管用导线与电表连接，依次用1根条形磁铁快速插入或拔出螺线管、用2根条形磁铁分别快速和慢速插入或拔出螺线管，以定性描述的方式记录实验结果。
一、影响感应电动势大小的因素
①磁铁相对线圈运动的快慢不同时，磁通量变化的快慢不同；
②由于产生感应电流的闭合回路情况没有变化，所以感应电流的大小的变化反映了感应电动势的大小的变化。
结论：感应电动势的大小与磁通量变化快慢 有关。
二、法拉第电磁感应定律
1、内容：电路中感应电动势的大小，与穿过这一电路的磁通量变化率成正比。
磁通量、磁通量变化量和磁通量变化率的比较
比较内容 磁通量 磁通量变化量 磁通量变化率
物理意义
计算方法
某时刻穿过磁场中某个面的磁感线条数
与 垂直
与 不垂直，取面积在磁场方向的投影
穿过某个面的磁通量的变化
表示磁场中穿过某个面的磁通量变化的快慢
二、法拉第电磁感应定律
1、内容：电路中感应电动势的大小，与穿过这一电路的磁通量变化率成正比。
2、表达式：
采用国际单位制的单位，比例系数 ，表达式写成 。
当线圈有 匝，则可以看成由 个单匝线圈串联而成，穿过每匝线圈的磁通量变化率是相同的，表达式为： 。
3、感应电动势的单位：伏特（V）
例题1：有一个1000匝的线圈，在0.4 s内通过它的磁通量从0.02 Wb增加到0.09 Wb，求线圈中的感应电动势。如果线圈的电阻是10 Ω， 把一个电阻为990 Ω的电热器连接在它的两端，通过电热器的电流是多大？
三、导线切割磁感线时的感应电动势
情境：如图所示，在磁感应强度为 的匀强磁场中，有相距为 的两平行金属导轨 和 。 间串联一电流计，两导轨所在平面与磁感线垂直。导线 放在导轨上，与两导轨垂直，此时电流计、金属导轨与导线构成一个闭合回路。设导线 以速度 向右运动，在 时间内，由原来的位置 移到 .
【思考问题】（1）这个过程，闭合回路的面积变化量是多少？
（2）穿过闭合电路磁通量的变化量是多少？
（3）导线做切割磁感线产生的感应电动势是多少？
（4）如图所示，如果导线的运动方向与磁感线方向不垂直，那怎样计算感应电动势的大小？
①导线运动方向和磁感线平行时,
②导线的长度 应为有效长度
③速度 为平均值(瞬时值), 就为平均值(瞬时值)
【讨论与交流】（1）公式 和 公式有何区别？
区别
研究对象
物理意义
使用范围
一个回路
在磁场中运动的一段导体
求的是 时间内的平均电动势
若速度为平均速度，求的是平均时电动势；若速度为瞬时速度，求的是瞬时电动势。
普遍性
只适用于一段导体切割磁感线的情况
（2）如图所示，导线做切割磁感线运动，能量是如何转化的？所产生的电能与克服安培力所做的功之间有什么关系？
例题2：如图所示，电阻 为0.1Ω的导体棒 沿光滑导线框向右做匀速运动，线框中接有电阻 为0.4 Ω。线框放在磁感应强度 为0.1 T的匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面。导体棒 的长度 为0.4 m，运动的速度 为5 m/s。线框的电阻不计。
（1）电路 中哪部分相当于电源？电动势多大？内阻多大？哪个位置相当于电源的正极？哪一部分相当于闭合电路中的外电路？
（2） 棒向右运动时所受的安培力有多大？
（3） 棒所受安培力的功率有多大？电阻 的发热功率有多大？电阻 发热功率有多大？从能的转化和守恒角度说一说这三个功率关系的含义。
练习：有一边长 m的正方形导线框 ，质量 g，由高度 m处自由下落，如图所示。其下边 进入匀强磁场区域后，线圈开始做匀速运动，直到其上边 刚刚开始穿出匀强磁场为止，此匀强磁场区域宽度也是 。求线框在穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热。g取 。
练习：如图所示，在匀强磁场中有一个线圈。
（1）当线圈分别以 和 为轴按逆时针方向转动时，在图中位置，感应电流的方向各是怎样的？
（2）当角速度恒定时，上述两种情况下感应电流的大小有什么关系？
（3）若角速度恒定，在图中位置，感应电动势的大小跟线圈面积有何关系？

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