高中物理16.2法拉第电磁感应定律
法拉第电磁感应定律的公式及使用条件
法拉第电磁感应定律的公式及使用条件
法拉第电磁感应定律的公式为：ε = -dφ/dt，其中ε为感应电
动势，dφ/dt为磁通量随时间的变化率。
使用条件：
1.该定律适用于闭合导线回路中的电磁感应现象。
2.导线回路必须处于磁场中，并磁通量相对于导线回路的面积发
生改变。
拓展：
1.法拉第电磁感应定律是电磁学中的重要定律之一，描述了磁场
和导体之间相互作用的规律。
该定律为电磁感应现象提供了理论基础，广泛应用于电动机、变压器等电磁设备的设计与工作原理中。
2.根据法拉第电磁感应定律，当导体相对于磁场的运动速度增大时，感应电动势也会增大，这就是电磁感应发电机工作原理的基础。
3.除了法拉第电磁感应定律外，还有安培法则和洛伦兹力定律等电磁学定律，它们共同构成了电磁学的基础理论。
深入理解这些定律对于探索电磁现象的规律和应用具有重要意义。
高三总复习 法拉第电磁感应定律
物理总复习：法拉第电磁感应定律【考点梳理】考点一、法拉第电磁感应定律一、感应电动势1、感应电动势在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。
产生感应电动势的那部分导体相当于电源。
只要穿过回路的磁通量发生改变，在回路中就产生感应电动势。
2、感应电动势与感应电流的关系感应电流的大小由感应电动势和闭合回路的总电阻共同决定，三者的大小关系遵守闭合电路欧姆定律，即E I R r=+。
二、法拉第电磁感应定律要点诠释：1、法拉第电磁感应定律感应电动势的大小跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化率成正比。
E nt φ∆=∆，其中n 为线圈匝数。
2、法拉第电磁感应定律内容的理解（1）感应电动势的大小：E nt φ∆=∆。
公式适用于回路磁通量发生变化的情况，回路不一定要闭合。
（2）φ∆不能决定E 的大小，t φ∆∆才能决定E 的大小，而t φ∆∆与φ∆之间没有大小上的联系。
（3）当φ∆仅由B 的变化引起时，则B E nSt ∆=∆； 当φ∆仅由S 的变化引起时，则S E nBt ∆=∆。
（4）公式E n tφ∆=∆中，若t ∆取一段时间，则E 为t ∆这段时间内的平均值。
当磁通量不是均匀变化的，则平均电动势一般不等于初态与末态电动势的算术平均值。
三、导体切割磁感线时的感应电动势要点诠释：1、导体垂直切割磁感线时, 感应电动势可用E BLv =求出，式中L 为导体切割磁感线的有效长度。
若导线是曲折的，则L 应是导线的有效切割长度。
2、导体不垂直切割磁感线时，即v 与B 有一夹角θ，感应电动势可用sin E BLv θ=求出。
四、磁通量φ、磁通量变化量φ∆、磁通量变化率tφ∆∆的比较 要点诠释：1、φ是状态量，是某时刻穿过闭合回路的磁感线条数，当磁场与回路平面垂直时，BS φ=。
2、φ∆是过程量，它表示回路从某一时刻变化到另一时刻回路的磁通量的增量，即21φφφ∆=-。
3、 tφ∆∆表示磁通量变化的决慢，即单位时间内磁通量的变化，又称为磁通量的变化率。
法拉第电磁感应定律 课件
三、反电动势 1.电动机转持原来的转动就必须向电动机提供电能， 电能转化为 其他形式能 . 2.若电动机工作中由于机械阻力过大而停止转动，这时就没有 了 反电动势 ，线圈中电流会很大，可能会把电动机烧毁，这时 应立即 切断电源，进行检查.
的感应电动势多大？回路中的电流为多少？
解析 夹在导轨间的部分导体切割磁感线产生的电动势才是电路 中的感应电动势. 3 s 末时刻，夹在导轨间导体的长度为：
l＝vt·tan 30°＝5×3×tan 30°m＝5 3 m 此时：E＝Blv＝0.2×5 3×5 V＝5 3 V 电路电阻为 R＝(15＋5 3＋10 3)×0.2 Ω≈8.196 Ω 所以 I＝ER≈1.06 A 答案 5 3 m 5 3 V 1.06 A
2.实际应用不同 E＝nΔΔΦt 应用于磁感应强度变化所产生的感应电动势较方便；E ＝Blvsin θ 应用于导线切割磁感线所产生的感应电动势较方便. 3.E 的意义不同 E＝nΔΔΦt 求的一般是平均感应电动势，但当 Δt→0 时，E＝nΔΔΦt 可 表示瞬时感应电动势；E＝Blv 一般求的是瞬时感应电动势，当 v
(2)前5 s内的平均感应电动势的大小. 解析 前5 s内磁通量的变化ΔΦ′＝Φ2′－Φ1′ ＝S(B2′－B1′)＝200×10－4×(0.2－0.2) Wb＝0. 由法拉第电磁感应定律 E′＝nΔΦΔt′＝0. 答案 0
二、导体切割磁感线时的感应电动势 公式E＝Blvsin θ的理解 (1)该公式可看成法拉第电磁感应定律的一个推论，通常用来 求导体做切割磁感线运动时的感应电动势.若B、l、v两两垂 直，则E＝Blv.
(2)式中l应理解为导线切割磁感线时的有效长度，即导体在 与v垂直方向上的投影长度.如图5甲中，感应电动势E＝Blv＝ 2Brv≠Bπrv(半圆弧形导线做切割磁感线运动).在图乙中，感 应电动势E＝Blvsin θ≠Blv.
高中物理磁场中的法拉第电磁感应定律
高中物理磁场中的法拉第电磁感应定律在高中物理的学习中，磁场中的法拉第电磁感应定律无疑是一个极其重要的知识点。
它不仅是电磁学的核心内容之一，也是理解许多现代科技设备工作原理的基础。
让我们先来了解一下什么是法拉第电磁感应定律。
简单来说，法拉第电磁感应定律指出：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。
这一定律用公式来表示就是：＄E ＝n\dfrac{＼Delta ＼Phi}｛＼Delta t}＄，其中$E$表示感应电动势，＄n$表示线圈的匝数，＄＼Delta ＼Phi$表示磁通量的变化量，＄＼Delta t$表示变化所用的时间。
那磁通量又是什么呢？磁通量可以理解为穿过某一面积的磁感线的条数。
它的计算公式是$＼Phi ＝ BS\cos\theta$，其中$B$表示磁感应强度，＄S$表示面积，＄＼theta$则是磁感应强度和面积法线方向的夹角。
为了更深入地理解法拉第电磁感应定律，我们来看几个实际的例子。
假设我们有一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动。
当线圈平面与磁场方向平行时，磁通量为零；当线圈平面与磁场方向垂直时，磁通量最大。
在这个转动过程中，磁通量不断变化，从而产生了感应电动势。
再比如，一个导体棒在磁场中做切割磁感线运动。
当导体棒的速度、磁场强度以及导体棒的长度等因素发生变化时，通过导体棒的磁通量也会发生变化，进而产生感应电动势。
法拉第电磁感应定律有着广泛的应用。
在发电机中，通过转动线圈或者移动磁场，使磁通量发生变化，从而产生感应电动势，向外输出电能。
变压器则是利用法拉第电磁感应定律来改变交流电压的大小。
在日常生活中，很多电器设备也都离不开法拉第电磁感应定律。
比如电磁炉，它利用变化的磁场在锅底产生感应电流，从而实现加热的目的。
理解法拉第电磁感应定律，需要注意一些关键的要点。
首先，感应电动势的产生与磁通量的变化率有关，而不是磁通量的变化量。
也就是说，变化的快慢对于产生感应电动势至关重要。
法拉第电磁感应定律
法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律是关于电磁感应现象中电动势产生的定律。
它是英国物理学家迈克尔·法拉第在1831年通过实验观察到的。
法拉第电磁感应定律揭示了磁场变化引起的感应电流现象，为电磁学的发展做出了重要贡献。
法拉第电磁感应定律的表述为：“当一根导体在磁场中运动或磁场变化时，产生在导体两端的电动势的大小与导体在磁场中运动的速度或磁场变化速率成正比。
”根据法拉第电磁感应定律，可以得出以下三个定律：第一定律：当导体与磁场垂直时，导体中不会产生电动势。
第二定律：当导体与磁场夹角不为零时，导体中会产生感应电动势。
电动势的大小正比于导体在磁场中的速度。
第三定律：当导体与磁场夹角不为零时，导体中会产生感应电动势。
电动势的大小正比于导体所受磁场变化率。
法拉第电磁感应定律的应用非常广泛。
它为电磁感应现象的解释提供了基础，也为电能转换和电磁设备的设计提供了理论依据。
根据法拉第电磁感应定律，我们可以理解一些实际应用。
例如发电机的工作原理就是基于电磁感应定律的。
当磁场和导体的相对运动产生变化时，导体中就会产生感应电动势，从而产生电流。
这就是发电机将机械能转化为电能的原理。
另外，电磁感应定律还可以解释变压器的工作原理。
当交流电通过一个线圈时，会产生交变磁场。
而接近该线圈的另一个线圈中会感应出电动势，从而产生电流。
这个原理被应用于变压器的步进调压、信号传输和能量传输等领域。
同时，法拉第电磁感应定律也可以用于电磁感应的实验教学。
通过实验，学生可以观察到磁场变化对电动势的影响，进而理解电磁感应的基本原理。
在理论研究和工程应用中，法拉第电磁感应定律为我们解决问题提供了重要的参考。
通过对电磁感应现象的深入理解，人们能够更好地利用电磁力和电磁感应现象，使其为社会经济发展和科学研究带来更多的益处。
总之，法拉第电磁感应定律是电磁学中一项重要的定律，它揭示了磁场变化会引起感应电动势的规律。
这一定律为电磁学的研究和应用提供了理论基础，也在发电、变压器和实验教学等领域有广泛应用。
法拉第电磁感应定律 课件
[名师点睛] (1)产生感应电动势的导体相当于电源，感应电动 势等效于电源电动势，产生感应电动势的导体的电阻等 效于电源的内阻。 (2)求解电路中通过的电荷量，一定要用平均电动 势和平均电流计算。
(2)数学表达式： E＝ΔΔΦt 。
(3)若闭合电路是一个 n 匝线圈，每匝线圈中的磁通量的
变化率都相同，则整个线圈中的感应电动势是单匝的 n 倍，数 学表达式为 E＝nΔΔΦt 。
(4)在国际单位制中，磁通量的单位是韦伯 ，感应电动势 的单位是 伏特 。
3．导线切割磁感线时的感应电动势 (1)导线垂直于磁场运动，B、l、v两两垂直时，如图 4－4－1所示，E＝ Blv 。
(3)磁通量 Φ、磁通量的变化量 ΔΦ、磁通量的变化率ΔΔΦt 的 比较：
物理量 单位
物理意义
计算公式
表示某时刻或某位置时 Φ＝BS⊥，S⊥表 磁通量Φ Wb 穿过某一面积的磁感线 示S在与B垂直方
条数的多少
向上的投影
磁通量 的变化
表示在某一过程中穿过 ΔΦ＝Φ2－Φ1 Wb 某一面积的磁通量变化 ΔΦ＝BΔS或ΔΦ＝
[关键一点] 反电动势是电动机转动时线圈切割磁感 线运动时产生的，电动机工作时，因有反电动势存在，所 以欧姆定律不能直接使用。
(1)由 E＝nΔΔΦt 可知，感应电动势 E 的大小正比于磁通 量的变化率ΔΔΦt ，而与磁通量 Φ、磁通量变化量 ΔΦ 及电路 的电阻大小无关。
(2)由 E＝nΔΔΦt 可求得平均感应电动势，通过闭合电路欧 姆定律可求得电路中的平均电流－I ＝ER＝nΔΔt·ΦR。
1．对公式E＝Blvsin θ的理解 (1)该公式可看成法拉第电磁感应定律的一个推论，通 常用来求导线运动速度为v时的瞬时电动势，随着v的变化， E也相应变化；若v为平均速度，则E为平均感应电动势。 (2)当B、l、v三个量方向互相垂直时，θ＝90°，感应电 动势最大，当有任意两个量的方向互相平行时，θ＝0°，感 应电动势为零。
高中物理法拉第电磁感应定律课件
法拉第电磁感应定律的原 理
变化的磁场产生电场
总结词
变化的磁场会产生电场，这是法 拉第电磁感应定律的核心内容。
详细描述
根据法拉第的实验和理论，当磁 场发生变化时，会在导体中产生 电动势，从而产生电流。这个现 象称为电磁感应。
产生感应电动势的条件
总结词
要产生感应电动势，需要有两个条件同时满足：一是导体处于变化的磁场中，二 是导体是闭合电路的一部分。
详细描述
当导体在变化的磁场中时，导体中的电子受到洛伦兹力的作用，从而在导体中产 生电流。如果导体不是闭合电路的一部分，则产生的电流将会消失。
感应电动势的大小计算
总结词
感应电动势的大小与磁通量的变化率 成正比，这是法拉第电磁感应定律的 定量表述。
详细描述
根据法拉第电磁感应定律，感应电动 势的大小计算公式为 e = -dΦ/dt，其 中 e 是感应电动势，Φ 是磁通量，t 是时间。这个公式表明，感应电动势 的大小与磁通量的变化率成正比。
THANKS
磁悬浮列车的原理
总结词
磁悬浮列车利用法拉第电磁感应定律实 现列车与轨道的分离。
VS
详细描述
磁悬浮列车通过强大的磁场产生推力，使 列车与轨道之间保持一定距离。当列车向 前运动时，车体下方的线圈会产生感应电 动势，与轨道磁场相互作用产生推力，使 列车前进。同时，磁悬浮列车采用非接触 式设计，减少了摩擦和磨损，提高了运行 效率和安全性。
磁通量与感应电动势的关系
总结词
磁通量的变化是产生感应电动势的必 要条件，而感应电动势的大小则与磁 通量的变化率有关。
详细描述
磁通量是描述磁场分布的物理量，当 磁通量发生变化时，会在导体中产生 感应电动势。感应电动势的大小则取 决于磁通量变化的快慢程度。
法拉第电磁感应定律 课件
电动机停止转动，这时就没有了反电动势，线圈电阻一般 都很小，线圈中电流会很大，电动机可能会烧毁。这时，应 立即切断电源，进行检查。
例与练
1、穿过一个电阻为1Ω的单匝闭合线圈的磁通量始终 是每秒均匀减少2Wb，则 （ ）
法拉第电磁感应定律
一.感应电动势
I
V
1.在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动
势。
产生感应电动势的那部分导体就相当于电源.
2．只感要应电磁动通势量与变感化应，电就流产的生关感系应：电．动势。
有感应电动势不一定存在感应电流（要看电路是否闭合）
有感应电流一定存在感应电动势
引：感应电动势的大小跟哪些因素有关？
A、线圈中的感应电动势一定是每秒减少2v B、线圈中的感应电动势一定是2v C、线圈中的感应电流一定是每秒减少2A D、线圈中的感应电流一定是2A
E 2V 不变！
t
I E 2 A 不变！ R
例与练
2、匝数为n＝200的线圈回路总电阻R＝50Ω，整个 线圈平面均有垂直于线框平面的匀强磁场穿过，磁通 量Φ随时间变化的规律如图所示，求：线圈中的感应 电流的大小。
q I t
R
SB 0.001Wb
q 0.01C
R
0.15 0.10 V
0.5V
t
0.1
E n 100V
t
I E 2A R
例与练
3、如图所示，用绝缘导线绕制的闭合线圈，共100 匝，线圈总电阻为R=0.5Ω，单匝线圈的面积为 30cm2。整个线圈放在垂直线圈平面的匀强磁场中， 如果匀强磁场以如图所示变化，求线圈中感应电流的 大小。
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思考与讨论
• 感应电动势的大小跟哪些因素有关？
猜想或假设
• 感应电动势很可能与磁通量变化的快 慢有关（而磁通量变化的快慢可以用 磁通量的变化率表示）
实验1： 在向线圈中插入条形磁铁的实验中， 磁铁的磁场越强、插入的速度越快， 产生的感应电流就越大。
• 实验:电磁感应插磁铁
• 实验探究2:感应电动势
E BLv t
（2）切割方向与磁场方向成θ 角时：如图 所示，将v分解为垂直B和平行B的两个 分量，其中：
v v sin 对切割有贡献．
v// v cos 对切割无贡献．
E BLv BLv sin
说明： • 公式E=Δφ/Δt，E=nΔφ/Δt一般适用于 求解平均电动势的大小； • 而公式E=BLv一般适用于切割磁感线 运动导体的瞬时电动势的大小。
16.2 法拉第电磁感应定律
试从本质上比较甲、乙两电路的异同
甲 乙 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）
一、感应电动势
在电磁感应现象中产生 的电动势叫感应电动势。 产生感应电动势的那部 分导体就相当于电源
2．感应电动势与感应电流：
电动势是形成感应电流的必要条件， 有感应感应电动势不一定存在感应电 流（要看电路是否闭合），有感应电 流一定存在感应电动势．
• 实验探究3:感应电动势
二、法拉第电磁感应定律
1．磁通量的变化率/t ：表示磁通量 变化的快慢．
t 2. /t 是指在时间t 内磁通量变化快 慢的平均值； t0，/t表示在某瞬 时磁通量变化的快慢，
2．法拉第电磁感应定律：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．
0.15 0.10 V 0.5V t 0.1 E n 100 V t
E I 2A R
例与练 • 2、如图所示，用绝缘导线绕制的闭合线圈，共 100匝，线圈总电阻为R=0.5Ω，单匝线圈的面 积为30cm2。整个线圈放在垂直线圈平面的匀强 磁场中，如果匀强磁场以如图所示变化，求线圈 中感应电流的大小。 B 0.03 0.01 T / s 0.005 / S T t 4 SB 1.5 105V t t 3
Ek t
k=1
得出
E t
若线圈有n匝，则相当于n个相同的电源 串联，所以整个线圈中的电动势为．
En t
导线切割磁感线时的感应电动势．
（1）垂直切割时：如图所示，导体由ab匀速移动到 a 1 b 1 ，这一过程中穿过闭合回路的磁通量变化 =BLvt ，由法拉第电磁感应定律得：
斜率表示Φ 的变化率
En t E I 3 103 A R 1.5 10 V
例与练 • 3、单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，若线 圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示 （正弦图象一部分），则（ ） • A.线圈中0时刻感应电动势为0 • B.线圈中0时刻感应电动势最大 • C.线圈中D时刻感应电动势为0 • D.线圈中A时刻感应电动势大于B时刻感应电动 势
课堂小结
一、感应电动势
在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动 势。产生感应电动势的那部分导体就相当于 电源。
二、法拉第电磁感应定律：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． E n
三、导线切割磁感线时的感应电动势：
t
E BLv sin
例与练 • 1、匝数为n＝200的线圈回路总电阻R＝50Ω， 整个线圈平面均有垂直于线框平面的匀强磁场穿 过，磁通量Φ随时间变化的规律如图所示，求： 线圈中的感应电流的大小。