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第二节 法拉第电磁感应定律
粤教版（2019）高中物理选择性必修第二册
第二章 电磁感应
新课引入
感应电动势
影响因素
法拉第电磁感应定律
（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。
由磁生电的现象。
闭合回路的磁通量发生变化
试从本质上比较甲、乙两电路有何异同？
甲
N
S
G
乙
v
相同点：两电路都是闭合的，有电流
不同点：甲中有电池（电源）,乙中有螺线管（相当于电源）
产生电动势的线圈相当于电源
新课引入
感应电动势
影响因素
法拉第电磁感应定律
新课引入
感应电动势
影响因素
法拉第电磁感应定律
1、定义：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势（E）。产生感应电动势的那部分导体相当于电源。
2、产生条件：只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就产生感应电动势。
3、方向判断：在内电路中，由电源的负极指向正极，跟内电路的电流方向一致。
①有感应电流一定存在感应电动势；
②有感应电动势不一定存在感应电流。
新课引入
感应电动势
影响因素
法拉第电磁感应定律
猜想：感应电动势的大小可能跟磁通量的变化快慢有关。
新课引入
法拉第电磁感应定律
感应电动势
影响因素
影响感应电动势大小的因素
磁通量变化量 Φ = Φ2 – Φ1
则在 t = t2- t1时间内，
磁通量的变化率
分析总结：
设在t1时刻的磁通量为Φ1，在t2时刻的磁通量为Φ2，
实验结论：
感应电动势的大小由磁通量变化率决定。
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
法拉第电磁感应定律
新课引入
法拉第电磁感应定律
感应电动势
影响因素
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n 匝，则可以看成由n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）
【说明】①ΔΦ取绝对值，不涉及正负；②E为平均值，方向另行判断。
新课引入
感应电动势
法拉第电磁感应定律
法拉第电磁感应定律
影响因素
公式 的变形：
(1)回路面积S不变，磁感应强度B变化:
(2)磁感应强度B不变，回路面积S变化:
(3)B、S同时变化:
法拉第电磁感应定律
新课引入
感应电动势
法拉第电磁感应定律
影响因素
新课引入
感应电动势
法拉第电磁感应定律
影响因素
回路在时间t内增大的面积为：
产生的感应电动势为：
穿过回路的磁通量的变化为：
（v是相对于磁场的速度）
导体切割磁感线时的感应电动势
如图所示闭合线框一部分导体bc长L，处于匀强磁场中，磁感应强度是B，bc以速度v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势。
新课引入
感应电动势
法拉第电磁感应定律
影响因素
导体切割磁感线时的感应电动势
若导体运动方向跟磁感应强度方向有夹角(导体斜切磁感线)
【注意】
1、导线运动方向和磁感线平行时, E=0。
2、导线的长度L应为有效长度(如果不是直导线，则L为导体首尾相连的线段在垂直于速度方向上的投影)。
3、速度v为平均值(瞬时值), E就为平均值(瞬时值)。
（θ为v与B夹角）
新课引入
感应电动势
法拉第电磁感应定律
影响因素
例题1：如图，匀强磁场的磁感应强度为B，长为L的金属棒ab在垂直于B的平面内运动，速度v与L成θ角，求金属棒ab产生的感应电动势。
新课引入
感应电动势
法拉第电磁感应定律
影响因素
（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
【例题2】设匀强磁场的磁感应强度为B，导体棒MN的长度为l，在水平外力作用下以速度v水平向右匀速运动，电阻值为R，不计其它电阻和摩擦。
① 导体棒产生感应电动势？回路中的感应电流？
感应电动势 E = Blv
感应电流
E
R
导体切割磁感线时的感应电动势
② 在时间 t 内，电路中产生多少电能？
电路中产生的电能
③ 导体棒受到的安培力的大小？方向？
安培力
与v反向
④ 作用在导体棒上的外力F的大小？方向？
外力与v同向
F安
导体切割磁感线时的感应电动势
⑥ 运动过程中，外力做功、安培力做功与电路
中产生的电能有什么关系？
综合②⑤分析：外力做功等于克服安培力做功，等于电路中产生的电能。
⑤ 在时间 t 内，外力F 做功？安培力
做功？
外力做功
安培力做功
F安
F
导体切割磁感线时的感应电动势
1.下面是几名同学对于感应电动势的认识，他们的观点正确吗？为什么？
同学甲：穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大；穿过线圈的磁通量为零，感应电动势一定为零．
同学乙：穿过线圈的磁通量的变化量越大，感应电动势越大．
同学丙：感应电动势与穿过闭合电路的磁通量的变化量成正比
因为由E=n得，线圈中产生的感应电动势大小由线圈的匝数及磁通量的变化快慢共同决定，与磁通量的大小或变化大小无关，磁通量为零，感应电动势也不一定为零。
三名同学的观点均是错误的．
课堂练习
2.如图所示，A、B两个闭合线圈是用同样的导线制成的，其匝数均为10匝，半径RA＝2RB，图示区域内有磁感应强度均匀减小的匀强磁场．
（1）线圈A、B中产生的感应电动势之比是多少？
（2）线圈A、B中产生的感应电流之比是多少？
（2)两线圈的电阻之比等于周长之比2:1,由欧姆定律I=,可知，
解：
（1)设磁感应强度随时间的变化率 为k,
由法拉第电磁感应定律E=n，得E=ns=n·s·k.
==x=2:1.
可知EA=n , EB=n
所以 EA：EB=
课堂练习
3.正在转动的电风扇叶片由于某种原因被卡停时，往往过一段时间就会发出焦煳味，出现电动机被烧坏的现象． 请结合如图所示的风扇中使用的直流电动机模型，分析出现这种现象的原因．
解：电风扇由于某种原因被卡停，对旋转磁场产生阻力，电阻较小的电感线圈直接接在电源两端，电感线圈中电流增大，铜丝外层包裹的绝缘漆就会因过热软化，甚至脱落，严重时会造成短路。因此会有烧焦味，出现电动机被烧坏的现象。
课堂练习
4.半径为R的半圆形导线在匀强磁场B中，以速度v向右匀速运动时，求半圆形导线产生的感应电动势E。
× × × × × × × × × × × × × × ×
× × × × × × × × × × × × × × ×
v
Ｏ
R
E = B·2R·v=2BRv
有效长度---弯曲导线在垂直速度方向上的投影长度
解：
半圆形导线产生的感应电动势
课堂练习
5.矩形线圈在匀强磁场中绕 OO 轴转动时，线圈中的感应电动势随周期性变化。设线圈的两个边长分别为 L1 和 L2 ，转动角速度为 ω ，磁场的磁感应强度为 B。试证明：在图示的位置时，线圈中的感应电动势为 E = BSω ，式中 S = L1 L2 ，为线圈的面积。
证明：
E=BL2v
则有 E=BL2L1ω = BSω
在图示的位置时，电动势为
而 v=ωL1
课堂练习

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