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2.2法拉第电磁感应定律
人教版（2019）普通高中物理选择性必修第二册同步教学课件
第二章.电磁感应
目录
1
电磁感应定律
2
导线切割磁感线时的感应电动势
知识回顾
问题1：什么叫电磁感应现象？
利用磁场产生电流的现象
问题2：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3：产生感应电流的方向怎么确定？
楞次定律
切割：右手定则
问题
穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合导体回路中就有感应电流。感应电流的大小跟哪些因素有关呢？
知识点一：电磁感应定律
1、感应电动势
电路中有感应电流，就一定有电动势。如果电路没有闭合，这时虽然没有感应电流，电动势依然存在。
在电磁感应现象中产生的电动势
N
S
G
产生电动势的那部分导体相当于电源
知识点一：电磁感应定律
演示实验
探究感应电动势与哪些因素有关
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
演示实验
探究感应电动势与哪些因素有关
知识点一：电磁感应定律
演示实验
探究感应电动势与哪些因素有关
实验装置如图所示，线圈的两端与电压表相连。将强磁体从长玻璃管上端由静止下落，穿过线圈。分别使线圈距离上管20cm,30cm,40cm和50cm,记录电压表的示数以及发生的现象。分别改变线圈的匝数、磁体的强度，重复上面的实验，得出定性的结论。
知识点一：电磁感应定律
演示实验
实验过程
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
线圈匝数：200
下落高度：30厘米
磁铁个数 指针指示值
1个

15
31？
感应电流大小与磁铁个数成正比
？
2个
知识点一：电磁感应定律
演示实验
2、感应电流大小与磁铁运动速度的关系
线圈匝数：200
磁铁个数：2个
实验过程
下落高度 指针指示值
10厘米

18
36 ？
感应电流大小与磁铁运动速度成正比
？
40厘米
知识点一：电磁感应定律
演示实验
实验过程
3、感应电流大小与线圈匝数的关系
磁铁个数：2个
下落高度：30厘米
线圈匝数 指针指示值
100

15
31 ？
感应电流大小与线圈匝数成正比
？
200
知识点一：电磁感应定律
2.法拉第电磁感应定律
（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换率成正比。
（2）公式：
（单匝线圈）
（多匝线圈）
E单位：V
Φ单位：Wb
知识点一：电磁感应定律
（1）Φ，ΔΦ，ΔΦ/Δt 比较
Φ—磁通量，Φ=BSsinθ
ΔΦ—磁通量的变化量，ΔΦ=Φ2-Φ1
—磁通量的变化率，
注意：电磁感应定律中，ΔΦ取绝对值，即 ΔΦ=│Φ2-Φ1│
（2） 是决定式。
（3） 是平均感应电动势，普遍适用。
3.法拉第电磁感应定律的理解
知识点二： 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
知识点二： 导线切割磁感线时的感应电动势
那不垂直怎么办？
分解
问题
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
v1
E=BLv1=Blvsinθ
θ=0时
平行：E＝0
θ=90时
垂直：E=BLv
（无切割）
知识点二： 导线切割磁感线时的感应电动势
θ
v
B
V1
V2
④l应为有效长度
③若V//B，则E=0
1.公式：
②若导体斜割：
注意：
①此公式只适用于双垂直切割
（V⊥B）
（V⊥杆）
θ为v与B夹角
2.方向：
若V//杆，则E=0
由等效电源的负极流向正极
知识点二： 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
知识点二： 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
× × × × × × × × × ×
知识点二： 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
知识点二： 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：
①适用于线圈绕垂直于磁场的轴的转动，与轴的位置无关。
②与线圈平面形状无关
③线圈从平行于磁场的位置开始计时
考点一：电磁感应定律
【例题1】如图甲所示的螺线管,匝数n=1500匝,横截面积S=20 cm2,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。则：
(1)2 s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)线圈中感应电动势大小为多少
解析： (1)磁通量的变化量是由磁感应强度的变化引起的,则 Φ1=B1S Φ2=B2S ΔΦ=Φ2-Φ1,所以ΔΦ=ΔBS=(6-2)×20×10-4 Wb=8×10-3 Wb
(2)磁通量的变化率为 Wb/s=4×10-3 Wb/s
(3)根据法拉第电磁感应定律得感应电动势的大小 E=n =1 500×4×10-3V=6.0 V
考点一：电磁感应定律
【变式训练1】(多选)在电磁感应现象中，下列说法正确的是(　　)
A．感应电流的磁场总是阻碍原来磁场的变化
B．感应电流的磁场方向总是与引起它的磁场方向相反
C．穿过闭合电路的磁通量越大，电路中的感应电流也越大
D．穿过电路的磁通量变化越快，电路中的感应电动势也越大
考点一：电磁感应定律
【解析】根据楞次定律可知：感应电流的磁场总是阻碍原来磁场的变化，故A正确。由楞次定律可知：原磁通量减小时，感应电流的磁场方向与引起它的磁场方向相同，故B错误。穿过闭合电路的磁通量越大，但磁通量变化率不一定越大，所以根据法拉第电磁感应定律知感应电动势不一定越大，感应电流也就不一定越大，故C错误。穿过电路的磁通量变化越快，磁通量变化率越大，根据法拉第电磁感应定律知感应电动势也越大，故D正确。
考点二：导线切割磁感线时的感应电动势
考点二：导线切割磁感线时的感应电动势
考点二：导线切割磁感线时的感应电动势
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