2.2法拉第電磁感應(yīng)定律

第二節(jié)

法拉第電磁感應(yīng)定律粵教版（2019）高中物理選擇性必修第二冊(cè)第二章電磁感應(yīng)@HY新課引入感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)影響因素法拉第電磁感應(yīng)定律

（1）什么是電磁感應(yīng)現(xiàn)象？

（2）產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么？

（3）下圖所示的兩個(gè)電路，閉合電路，電流表指針都能發(fā)生偏轉(zhuǎn)，請(qǐng)比較兩個(gè)電路的異同。由磁生電的現(xiàn)象。

閉合回路的磁通量發(fā)生變化試從本質(zhì)上比較甲、乙兩電路有何異同？甲NSG乙

v

相同點(diǎn)：兩電路都是閉合的，有電流不同點(diǎn)：甲中有電池（電源）,乙中有螺線管（相當(dāng)于電源）產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的線圈相當(dāng)于電源新課引入感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)影響因素法拉第電磁感應(yīng)定律新課引入感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)影響因素法拉第電磁感應(yīng)定律1、定義：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（E）。產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源。2、產(chǎn)生條件：只要穿過(guò)電路的磁通量發(fā)生變化，電路中就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。3、方向判斷：在內(nèi)電路中，由電源的負(fù)極指向正極，跟內(nèi)電路的電流方向一致。①有感應(yīng)電流一定存在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；②有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不一定存在感應(yīng)電流。新課引入感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)影響因素法拉第電磁感應(yīng)定律猜想：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小可能跟磁通量的變化快慢有關(guān)。新課引入法拉第電磁感應(yīng)定律感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)影響因素影響感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的因素磁通量變化量?Φ

=Φ2

–Φ1

則在?t=t2-t1時(shí)間內(nèi)，磁通量的變化率分析總結(jié)：設(shè)在t1時(shí)刻的磁通量為Φ1，在t2時(shí)刻的磁通量為Φ2，實(shí)驗(yàn)結(jié)論：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小由磁通量變化率決定。1、內(nèi)容：電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，與穿過(guò)這一電路的磁通量變化率成正比。磁通量、磁通量變化量和磁通量變化率的比較比較內(nèi)容磁通量磁通量變化量磁通量變化率物理意義計(jì)算方法某時(shí)刻穿過(guò)磁場(chǎng)中某個(gè)面的磁感線條數(shù)

與

垂直

與

不垂直，取面積在磁場(chǎng)方向的投影穿過(guò)某個(gè)面的磁通量的變化表示磁場(chǎng)中穿過(guò)某個(gè)面的磁通量變化的快慢法拉第電磁感應(yīng)定律新課引入法拉第電磁感應(yīng)定律感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)影響因素

1、內(nèi)容：電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，與穿過(guò)這一電路的磁通量變化率成正比。

2、表達(dá)式：

采用國(guó)際單位制的單位，比例系數(shù)

，表達(dá)式寫(xiě)成

。

當(dāng)線圈有n匝，則可以看成由n個(gè)單匝線圈串聯(lián)而成，穿過(guò)每匝線圈的磁通量變化率是相同的，表達(dá)式為：

。

3、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的單位：伏特（V）【說(shuō)明】①ΔΦ取絕對(duì)值，不涉及正負(fù)；②E為平均值，方向另行判斷。

新課引入感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律影響因素公式

的變形：

法拉第電磁感應(yīng)定律新課引入感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)法拉第電磁感應(yīng)定律影響因素新課引入感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)法拉第電磁感應(yīng)定律影響因素回路在時(shí)間t內(nèi)增大的面積為：產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：穿過(guò)回路的磁通量的變化為：（v是相對(duì)于磁場(chǎng)的速度）導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)如圖所示閉合線框一部分導(dǎo)體bc長(zhǎng)L，處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度是B，bc以速度v勻速切割磁感線，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

新課引入感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)法拉第電磁感應(yīng)定律影響因素導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)若導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向跟磁感應(yīng)強(qiáng)度方向有夾角(導(dǎo)體斜切磁感線)【注意】1、導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向和磁感線平行時(shí),E=0。2、導(dǎo)線的長(zhǎng)度L應(yīng)為有效長(zhǎng)度(如果不是直導(dǎo)線，則L為導(dǎo)體首尾相連的線段在垂直于速度方向上的投影)。3、速度v為平均值(瞬時(shí)值),E就為平均值(瞬時(shí)值)。（θ為v與B夾角）

新課引入感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)法拉第電磁感應(yīng)定律影響因素例題1：如圖，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，長(zhǎng)為L(zhǎng)的金屬棒ab在垂直于B的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，速度v與L成θ角，求金屬棒ab產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

新課引入感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)法拉第電磁感應(yīng)定律影響因素（1）公式

和

公式有何區(qū)別？區(qū)別研究對(duì)象物理意義使用范圍一個(gè)回路在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的一段導(dǎo)體求的是

時(shí)間內(nèi)的平均電動(dòng)勢(shì)若速度為平均速度，求的是平均時(shí)電動(dòng)勢(shì)；若速度為瞬時(shí)速度，求的是瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)。普遍性只適用于一段導(dǎo)體切割磁感線的情況【例題2】設(shè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，導(dǎo)體棒MN的長(zhǎng)度為l，在水平外力作用下以速度v水平向右勻速運(yùn)動(dòng)，電阻值為R，不計(jì)其它電阻和摩擦。①導(dǎo)體棒產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)？回路中的感應(yīng)電流？感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Blv感應(yīng)電流ER導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)②在時(shí)間t內(nèi)，電路中產(chǎn)生多少電能？電路中產(chǎn)生的電能③導(dǎo)體棒受到的安培力的大??？方向？安培力與v反向④作用在導(dǎo)體棒上的外力F的大??？方向？外力與v同向F安導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)⑥運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，外力做功、安培力做功與電路

中產(chǎn)生的電能有什么關(guān)系？綜合②⑤分析：外力做功等于克服安培力做功，等于電路中產(chǎn)生的電能。⑤在時(shí)間t內(nèi)，外力F做功？安培力

做功？外力做功安培力做功F安F導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)1.下面是幾名同學(xué)對(duì)于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的認(rèn)識(shí)，他們的觀點(diǎn)正確嗎？為什么？同學(xué)甲：穿過(guò)線圈的磁通量越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大；穿過(guò)線圈的磁通量為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定為零．同學(xué)乙：穿過(guò)線圈的磁通量的變化量越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大．同學(xué)丙：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與穿過(guò)閉合電路的磁通量的變化量成正比

三名同學(xué)的觀點(diǎn)均是錯(cuò)誤的．課堂練習(xí)2.如圖所示，A、B兩個(gè)閉合線圈是用同樣的導(dǎo)線制成的，其匝數(shù)均為10匝，半徑RA＝2RB，圖示區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．（1）線圈A、B中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比是多少？（2）線圈A、B中產(chǎn)生的感應(yīng)電流之比是多少？

解：

課堂練習(xí)3.正在轉(zhuǎn)動(dòng)的電風(fēng)扇葉片由于某種原因被卡停時(shí)，往往過(guò)一段時(shí)間就會(huì)發(fā)出焦煳味，出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)被燒壞的現(xiàn)象．請(qǐng)結(jié)合如圖所示的風(fēng)扇中使用的直流電動(dòng)機(jī)模型，分析出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因．解：電風(fēng)扇由于某種原因被卡停，對(duì)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生阻力，電阻較小的電感線圈直接接在電源兩端，電感線圈中電流增大，銅絲外層包裹的絕緣漆就會(huì)因過(guò)熱軟化，甚至脫落，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成短路。因此會(huì)有燒焦味，出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)被燒壞的現(xiàn)象。課堂練習(xí)4.半徑為R的半圓形導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，以速度v向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，求半圓形導(dǎo)線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E?！?/p>

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×vＯRE=B·2R·v=2BRv有效長(zhǎng)度---彎曲導(dǎo)線在垂直速度方向上的投影長(zhǎng)度解：半圓形導(dǎo)線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)課堂練習(xí)5.矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞

OO′

軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨周期性變化。設(shè)線圈的兩個(gè)邊長(zhǎng)分別為

L1

和

L2

，轉(zhuǎn)動(dòng)角速