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第一章 .安培力与洛伦兹力
2.2 法拉第电磁感应定律
知识回顾
新课引入
问题1：产生感应电流的条件是什么？
（1）闭合电路
（2）磁通量变化
问题2：楞次定律的内容是什么
感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流磁通量的变化.
即增反减同、来拒去留、增缩减扩.
问题3：电路中产生持续电流的条件是么？
电路闭合，有电源。
新课引入
问题：试从本质上比较甲、乙两电路的异同
既然闭合电路中有感应电流，这个电路中就一定有电动势。
甲
N
S
G
乙
产生电动势的那部分导体相当于电源
新课引入
甲
N
S
G
乙
甲乙两图，开关断开，电路中有电流吗？
没有
甲乙两图，如果电路不是闭合的，电路中就没有电流，电源的电动势是否还存在呢？
存在
乙图电路没有闭合，这时虽然没有感应电流，但电动势依然存在。
问题：这两种情况下，如果电路不闭合会怎样呢？
由此可见，在电磁感应现象中，不论电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就有感应电动势，但产生感应电流还需要电路闭合，因此研究感应电动势更有意义。
一、感应电动势
螺线管为电源
等效电路
说明
①电路闭合时有感应电动势，感应电流。
②电路断开时有感应电动势，但无感应电流。
（1）产生感应电动势的那部分导体相当于电源。
（2）产生条件：穿过电路的磁通量发生变化
①磁通量变化为电磁感应的根本原因。
②产生感应电动势为电磁感应现象的本质。
在电磁感应现象中产生的电动势。
N
S
G
乙
1、定义：
一、感应电动势
（3）磁通量变化是电磁感应的根本原因; 产生感应电动势是电磁感应现象的本质.（产生感应电流只不过是一个现象，表示电路中输送着电能；而产生感应电动势才是电磁感应现象的本质，它表示电路已经具备随时输出电能的能力）
感应电动势的有无，完全取决于穿过闭合电路中的磁通量是否发生变化，与电路的通断，电路的组成是无关的。
总 结
二、法拉第电磁感应定律
探究实验：影响感应电动势大小的因素
观察：在实验中，将条形磁铁从同一高度进入线圈中同一位置，快入和慢入有什么异同
穿过线圈的磁通量变化越快感应电流越大
二、法拉第电磁感应定律
探究实验：影响感应电动势大小的因素
实验过程
磁铁个数 指针指示值
1个

1、感应电流大小与相同时间内磁感应强度变化大小的关系
15
31？
感应电流大小与磁铁个数成正比
？
2个
线圈匝数：200
下落高度：30厘米
二、法拉第电磁感应定律
探究实验：影响感应电动势大小的因素
实验过程
下落高度 指针指示值
10厘米

2、感应电流大小与磁铁运动速度的关系
18
36 ？
感应电流大小与磁铁运动速度成正比
？
40厘米
线圈匝数：200
磁铁个数：2个
二、法拉第电磁感应定律
探究实验：影响感应电动势大小的因素
实验过程
线圈匝数 指针指示值
100

3、感应电流大小与线圈匝数的关系
15
31 ？
感应电流大小与线圈匝数成正比
？
200
磁铁个数：2个
下落高度：30厘米
二、法拉第电磁感应定律
法拉第电磁感应定律
（一匝线圈）
（n匝线圈）
当电动势单位为V,磁通量单位为Wb，时间单位为s时，K的取值为1。
（2）公式：
（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。
三、导线切割磁感线时的感应电动势
问题
如图所示闭合线框一部分导体ab长l,处于匀强磁场中，磁感应强度是B，ab以速度v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势。
回路在时间Δt内增大的面积为：
ΔS=LvΔt
产生的感应电动势为：
穿过回路的磁通量的变化为
ΔΦ=BΔS
=BLvΔt
（V⊥B）
（V⊥杆）
a
b
× × × × × × × × × × × ×
× × × ×
G
a
b
v
三、导线切割磁感线时的感应电动势
那不垂直怎么办？
分解
导体斜切磁感线，把速度v分解为两个分量：
①垂直于磁感线的分量：v1=vsinθ
②平行于磁感线的分量：v2=vcosθ
只有垂直于磁感线的分量切割磁感线，于是产生感应电动势：
θ
v
B
v2
E=BLv1=Blvsinθ
θ=0时
平行：E＝0
θ=90时
垂直：E=BLv
（无切割）
问题
三、导线切割磁感线时的感应电动势
1.公式：
（V⊥B）
（V⊥杆）
④l应为有效长度
③若V//B，则E=0
②若导体斜割：
注意：
①此公式只适用于双垂直切割
θ为v与B夹角
2.方向：
由等效电源的负极流向正极
θ
v
B
V1
V2
三、导线切割磁感线时的感应电动势
3.l为切割磁感线的有效长度
E=Blvsinθ
v
θ
vsinθ
vcosθ
l
感应电动势：
E=Bvlsinθ
l：导线垂直于运动方向上的投影。
× × × × × × × × × × × × × × ×
× × × × × × × × × × × × × × ×
v
l
× × × × × × × × × × × × × × ×
× × × × × × × × × × × × × × ×
v
l
三、导线切割磁感线时的感应电动势
× × × × × × × × × × × × × × ×
O
A
L
4.转动切割
如图所示，导体棒长为L，磁感应强度为B,垂直于纸面向里。以O为圆心转动，角速度ω，求E。
v
由于棒上各点的速度随着距离O点的距离均匀变化，所以可以用O、A两点的平均速度代替棒运动的速度求解。
右手定则：φA>φO
× × × × × × × × × ×
三、导线切割磁感线时的感应电动势
5.线圈绕垂直于磁场的轴转动，线圈匝数n，求E。
（1）线圈处于如图所示位置
（2）当线圈转过θ 时，电动势
三、导线切割磁感线时的感应电动势
5.线圈绕垂直于磁场的轴转动，线圈匝数n，求E。
（3）线圈以图示情形运动时
B
L
ω
O'
O
l1
l2
E1
E2
线圈以此位置为初始位置，经过时间t,转过角度ωt时：
②与线圈平面形状无关
①适用于线圈绕垂直于磁场的轴的转动，与轴的位置无关。
③线圈从平行于磁场的位置开始计时
课堂小结
典例探究
【例1】(多选)(2021·广东选择考)如图所示，水平放置足够长的光滑金属导轨abc和de，ab与de平行，bc是以O为圆心的圆弧导轨。圆弧be左侧和扇形Obc内有方向如图的匀强磁场。金属杆OP的O端与e点用导线相接，P端与圆弧bc接触良好。初始时，可滑动的金属杆MN静止在平行导轨上。若杆OP绕O点在匀强磁场区内从b到c匀速转动时，回路中始终有电流，则此过程中，下列说法正确的有(　　)
A．杆OP产生的感应电动势恒定B．杆OP受到的安培力不变
C．杆MN做匀加速直线运动
D．杆MN中的电流逐渐减小
AD
典例探究
【例2】(2021·杭州高二检测)如图所示，匀强磁场中有一等边三角形线框abc，匀质导体棒在线框上向右匀速运动。导体棒在线框接触点之间的感应电动势为E，通过的电流为I。忽略线框的电阻，且导体棒与线框接触良好，则导体棒(　　)
A．从位置①到②的过程中，E增大、I增大
B．经过位置②时，E最大、I为0
C．从位置②到③的过程中，E减小、I不变
D．从位置①到③的过程中，E和I都保持不变
C
典例探究
【例3】如图所示，平行于y轴的长为2R的导体棒以速度v向右做匀速运动，经过由两个半径均为R的半圆和中间一部分长为2R、宽为R的矩形组合而成的磁感应强度为B的匀强磁场区域。则能正确表示导体棒中的感应电动势E与导体棒的位置x关系的图像是(　　)
A
典例探究
【例4】(多选)法拉第圆盘发电机的示意图如图7所示。铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触。圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中。圆盘旋转时，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是( 　　)
A.若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定
B.若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿a到b的方向流动
C.若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化
D.若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电流在R上的热功率也变为原来的2倍
AB
共筑孩子成才路主题家长会
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