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02.法拉第电磁感应定律
问题：电流是如何形成的？
答：电荷的定向移动形成电流。
问题：产生电流的条件是什么？
答：①存在自由电荷、②导体两端有电压
问题：产生感应电流的条件是什么？
答：穿过闭合回路的磁通量发生变化。
问题：如果电路不闭合，还有电流吗？
答：没有电流，但有产生电流的趋势，即有电动势。
感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势叫作感应电动势
一.感应电动势
注意：
①产生电磁感应现象的导体相当于电源（插入磁铁的线圈、切割磁感线的导体棒……）
②电源内部的电流方向是从电源负极流向正极
③电路断开时没有感应电流，但有感应电动势
问题：感应电流的方向怎么判断？
答：利用楞次定律、右手定则
一.感应电动势
探究影响感应电流大小的因素
结论：
实验表明：磁通量变化越快，产生的感应电流越大。也就是说，感应电流的大小与磁通量的变化率有关。
现象：
速度越大，感应电动势越大
匝数越多，感应电动势越大
磁场越强，感应电动势越大
结论：
磁通量的变化率越大，感应电动势越大
二.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.表达式：
3.单位：伏特（V），1V＝1Wb/s＝1J/C
①电磁感应定律是德国物理学家纽曼、韦伯在对理论和实验资料进行严格分析后，于1845年和1846年先后指出的。因法拉第对电磁感应现象研究的巨大贡献，后人称之为法拉第电磁感应定律。
②表达式为 ，在国际单位制下k＝1。
二.电磁感应定律
4.对电磁感应定律的理解
①磁通量Φ与线圈匝数n无关
②在高中，Φ以及 Φ的大小都是绝对值
③Φ大不代表 Φ大； Φ大也不代表 Φ/ t大
④ Φ/ t对应Φ t图线上切线的斜率
⑤ Φ可能是B变化引起的，
即 Φ＝ B·S
⑥ Φ可能是S变化引起的，
即 Φ＝B· S
⑦*若两者都变，即 Φ＝ B· S
例1.如图甲所示的螺线管，匝数n＝1500匝，横截面积S＝20cm2，方向向右穿过螺线管的匀强磁场的磁感应强度按图乙所示规律变化，
(1)2s内穿过线圈的磁通量的变化量是多少？
(2)磁通量的变化率多大？
(3)线圈中感应电动势的大小为多少？
答案：(1)8×10－3Wb　(2)4×10－3Wb/s　(3)6V
问题：导线切割磁感线运动时的感应电动势又与什么有关？
结论：
导线越长、导线切割磁感线的速度越快、磁体的磁场越强，产生的感应电流就越大。
三.导线切割磁感线时的感应电动势
分析：
磁通量变化是面积变化引起的
若v与B不垂直呢？
θ
v
B
三.导线切割磁感线时的感应电动势
B
L
1
v
虽然v与B垂直，但L与v不垂直，电动势多大？
仍用ε＝BLv计算，但L为垂直v方向的投影长度
1.大小：ε＝BLv
2.条件：三者两两垂直
注意：
若L、v不垂，L为垂直v方向投影；若B、v不垂直，ε＝Blvsinθ，θ为B、v夹角，当B//v时ε＝0
2
v
3
v
4
v
R
三.导线切割磁感线时的感应电动势
例2.一个水平放置的导体框架，宽度L=1.5m，接有电阻R=0.20Ω，设匀强磁场和框架平面垂直，磁感应强度B=0.40T，方向如图.今有一导体棒ab跨放在框架上，并能无摩擦地沿框滑动，ab电阻r=0.1Ω，其余均不计，当ab以v=4.0m/s的速度向右匀速滑动时，试求：
(1)导体ab上的感应电动势的大小
(2)回路上感应电流的大小
(3)ab两端的电压
答：(1)2.4V；(2)8A；(3)1.6V
B
L
v
R
a
b
如图所示，长为L的导体棒在磁场中绕O点以角速度ω匀速转动时产生感应电动势方向如何？大小是多少？
答：方向右手定则判断，如图
问题：如果是那根绿色的棒在切割呢？电动势是多少？
O
A
A'
ω
B
L
四.转动切割
例3.(多选)法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。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
五.感应电动势分类
1.平均电动势：
若 t代表一段时间，则 代表平均电动势
作用：
2.瞬时电动势：
若 t趋向零，则 代表瞬时电动势
作用：求任意时刻电动势的大小，可以求电动势、路端电压、电流、功率的瞬时值
例4.如图：把一线圈从磁场中匀速拉出，
一次速度为v，一次速度为2v，求两次拉
出磁场的电动势ε、电流I、拉力F、电量
q、产生的热量Q之比。
答：1:2， 1:2， 1:2， 1:1， 1:2，
B
v
五.感应电动势分类
Φ＝BS，Φ的变化可能是B引起的，也可能是S引起的
动生电动势：S变化B不变产生的电动势（切割）
产生机理：导体切割磁感线运动时，导体棒
中的自由电荷也在跟着运动，从而受到洛仑
兹力，洛仑兹力使自由电荷定向移动，从而
形成感应电流，或者说导体中产生了感应电
动势。如果感应电动势是由于导体运动而产生的，它也叫做“动生电动势”。非静电力与洛仑兹力有关。
能量转化：棒运动消耗机械能 克服安培力做功转化为内能（匀速运动消耗外部机械能，没有外力消耗自身机械能）
六.动生电动势
+
-
例5.如图,水平面上有两根相距0.5m的足够长的平行金属导轨MN和PQ,它们的电阻不计,在M和P之间接有R=3.0Ω的定值电阻,导体棒长ab=0.5m,其电阻为r=1.0Ω,与导轨接触良好.整个装置处于方向竖直向下的匀强磁场中,B=0.4T.现使ab以v=10m/s的速度向右做匀速运动.
(1)ab中的电流多大 ab两点间的电压多大
(2)维持ab做匀速运动的外力多大
(3)ab向右运动1m的过程中,外力做的功是多少 电路中产生的热量是多少
答：(1)0.5A，1.5V；(2)0.1N；(3)0.1J，0.1J
例6.如图，矩形线圈在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动时，线圈中的感应电动势是否变化？为什么？设线圈的两个边长分别是l1和l2，转动时角速度是ω，磁场的磁感应强度为B。试证明：在图示位置时，线圈中的感应电动势为E＝BSω，式中S＝l1l2，为线圈面积。
答：不一样，因为v⊥在变
证明：此时l2在垂直切割磁感线
B
例7.如图甲所示，一个圆形线圈匝数n＝1000匝、面积S＝2×10－2m2、电阻r＝1Ω。在线圈外接一阻值为R＝4Ω的电阻。把线圈放入一个匀强磁场中，磁场方向垂直线圈平面向里，磁场的磁感应强度B随时间变化规律如图乙所示。求：
(1)0～4s内，回路中的感应电动势；
(2)t＝5s时，a、b两点哪点电势高；
(3)t＝5s时，电阻R两端的电压U。
答案：(1)1V　(2)a点的电势高　(3)3.2V
例8.如图是电磁流量计的示意图。圆管由非磁性材料制成，空间有匀强磁场。当管中的导电液体流过磁场区域时，测出管壁上M、N两点间的电势差U，就可以知道管中液体的流量Q——单位时间内流过管道横截面的液体体积。已知管的直径为d，磁感应强度为B，试推出Q与U关系的表达式。假定管中各处液体的流速相同。
电磁流量计的管道内没有任何阻碍液体流动的结构，所以常用来测量高黏度及强腐蚀性流体的流量。它的优点是测量范围宽、反应快、易与其他自动控制装置配套。
解：
谢谢观看
祝你学业有成
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