2.2法拉第电磁感应定律
高中物理人教版(2019)选择性必修第二册2.2法拉第电磁感应定律
高中物理人教版（2019）选择性必修第二册2.2法拉第电磁感应定律一、单选题1.关于线圈中产生的感应电动势，下列说法中正确的是（）A. 线圈中磁通量的变化量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大B. 线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大C. 线圈放在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大D. 线圈中磁通量减小得越快，线圈中产生的感应电动势一定越大2.如图，直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向平行于ab边向上。
ac、bc 两金属棒分别串有电压表、电流表，当金属框绕ab边以逆时针转动时，下列判断正确的是( )A. 电压表有读数，电流表没有读数B. 电压表有读数，电流表也有读数C. 电压表无读数，电流表有读数D. 电压表无读数，电流表也无读数3.如图所示，等腰直角三角形区域有垂直于纸面向里的匀强磁场，左边有一形状完全相同的等腰直角三角形导线框，线框从图示位置开始水平向右匀速穿过磁场区域，规定线框中感应电流沿逆时针方向为正方向，线框刚进入磁场区域时感应电流为i0直角边长为L，其感应电流i随位移x变化的图像正确的是（）A. B. C. D.4.如图所示，空间内水平线以下存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，一正方形的闭合金属线框从边界的上方一定高度由静止释放，运动过程中线框平面一直在竖直平面内，且．关于线框开始下落后的速度随时间的变化图象，下列图象不可能出现的是（）A. B.C. D.5.如图所示，相距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为θ，上端接有定值电阻R，其余电路电阻都不计，匀强磁场垂直于导轨平面向下，磁感应强度大小为B。
现将质量为m的导体棒由静止释放，当棒下滑到稳定状态时，速度为v。
下列说法错误的是( )A. 导体棒达到稳定状态前做加速度减少的加速运动B. 当导体棒速度达到时加速度为C. 导体棒的a端电势比b端电势高D. 导体棒达到稳定状态后，电阻R产生的焦耳热等于重力所做的功6.如图所示，闭合导线框的质量可以忽略不计，将它从如图所示的位置匀速拉出匀强磁场。
法拉第的电磁感应定律
法拉第的电磁感应定律1. 走进法拉第的世界嘿，小伙伴们！今天咱们要聊一个有趣的科学故事，主角是迈克尔·法拉第。
他可是科学界的明星，专门研究电磁学的大神。
你可别以为他只会在实验室里搞那些难懂的公式，其实他的发现对咱们的生活有着无比重要的影响呢！1.1 认识法拉第法拉第，这个名字在科学史上可是响当当的。
他生活在19世纪初的英国，那个时候电磁学还在萌芽阶段，很多现象没人解释得清清楚楚。
他的实验就像是点燃了黑暗中的一盏灯，让我们看到了电和磁的奇妙世界。
1.2 电磁感应的奥秘法拉第的电磁感应定律，听起来挺复杂的，其实很简单。
这个定律告诉我们，当磁场在一个导体附近发生变化时，会在导体里产生电流。
这就像你把一个磁铁在一根电线圈里转动一样，电流就会“蹭”地一声产生了。
2. 电磁感应的应用说到这儿，可能有小伙伴会问，电磁感应跟咱们的生活有什么关系呢？别急，咱们接着往下看。
2.1 日常生活中的电磁感应电磁感应在咱们的生活中随处可见。
你家的电磁炉，就是利用了电磁感应的原理。
炉子里有个线圈，当电流通过时，它会产生一个不断变化的磁场，这个磁场就加热了锅底，让你能煮出美味的饭菜。
2.2 发电机和变压器不仅如此，发电机和变压器也离不开电磁感应。
发电机里转动的线圈在磁场中旋转，从而产生电流。
而变压器则利用电磁感应来改变电压，让电力能够安全地送到你我家中。
这些神奇的发明，无一不与法拉第的定律息息相关。
3. 结语总的来说，法拉第的电磁感应定律就像一把钥匙，打开了电与磁之间的神秘大门。
它不仅让我们理解了自然界的奇妙规律，还给我们的生活带来了实实在在的便利。
今后每次你享受美味的电磁炉料理，或是感受到电力的舒适，都可以感谢这位伟大的科学家哦！希望通过今天的分享，你能对电磁感应有个更清晰的认识。
记住，科学其实很有趣，它就像一个个神奇的故事，只要你愿意探索，就能发现其中的无尽魅力。
高中物理选择性必修2 第二章电磁感应 第二节法拉第电磁感应定律(一)-教案
2.2 法拉第电磁感应定律（第一课时）教学目标：（一）知识与技能1、从实验中得出影响感生电动势大小的因素，学会分析实验的方法。
2、知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量，并能区别Φ、ΔΦ、t∆∆Φ。
3、理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式及应用。
（二）过程与方法培养学生的探究实验能力、定性分析和总结的能力。
（三）情感态度与价值观1、培养学生对不同事物进行分析，找出共性与个性的辩证唯物主义思想2、通过探究实验，引导学生把握主要矛盾，忽略次要因素。
【教学难点】法拉第电磁感应定律的物理意义【教学重点】实验分析，得出影响感应电动势的因素，感应电动势公式的应用【教学方法】实验、讨论分析、总结归纳【教学过程设计】（一）引入新课：复习提问：1、在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？答：闭合回路、磁通量发生变化2、恒定电流中学过，电路中存在持续电流的条件是什么？答：电路闭合，一定有电源。
3、试从本质上比较甲、乙两电路的异同相同点：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）既然闭合电路中有感应电流，这个电路中就一定有电动势。
问题4上图中，若开关断开，电路中有电流吗？（没有）问题5：如果电路不是闭合的，电路中就没有电流，电源的电动势是否还存在呢？（存在）由此可见，在电磁感应现象中，不论电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就有感应电动势，但产生感应电流还需要电路闭合，因此研究感应电动势更有意义。
二、进行新课如图所示，产生感应电动势的那部分导体相当于电源（一）、感应电动势1、定义：在电磁感应现象中产生的电动势。
2、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。
与电路是否闭合无关。
3、电磁感应现象的本质磁通量变化是电磁感应的根本原因; 产生感应电动势是电磁感应现象的本质，产生感应电流只不过是一个现象，表示电路中输送着电能；而产生感应电动势才是电磁感应现象的本质，它表示电路已经具备随时输出电能的能力。
2.2 法拉第电磁感应定律
A' ω vA
OL
S
B S t t
t L2 2
BL2
2
B
恰好等价 BL L BLv，v为棒中点的速度
2
问题：如果是那根绿色的棒在切割呢？ 电动势是多少？
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
距离上管口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。
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
任务一 电磁感应定律的理解
确的是( AB ) 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
课堂小结
1.电磁感应定律 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。
例2：当航天飞机在环绕地球的轨道上飞行时，从中释放一颗卫星，卫星与航天飞机保持 相对静止，两者用导电缆绳相连，这种卫星称为绳系卫星，利用它可以进行各种科学实 验。
现有一颗绳系卫星在地球赤道上空沿东西方向运行。卫星位于航天飞机正上方，它
与航天飞机间的距离是20.5km，卫星所在位置的地磁场为B＝4.6×10-5T，沿水平方向由南
电磁感应的法拉第定律详解
电磁感应的法拉第定律详解电磁感应是电磁学中的重要概念，而法拉第定律则是描述电磁感应现象的基本规律。
本文将详细解释法拉第定律的原理和应用，并探讨其在现代科技中的重要性。
1. 法拉第定律的基本原理法拉第定律是由英国物理学家迈克尔·法拉第在19世纪提出的。
该定律表明，当一个导体中的磁通量发生变化时，会在导体中产生感应电动势，从而导致感应电流的产生。
这一定律可以用如下的数学表达式来表示：ε = -dΦ/dt其中，ε代表感应电动势，Φ代表磁通量，t代表时间。
负号表示感应电动势的方向与磁通量的变化方向相反。
2. 法拉第定律的应用法拉第定律的应用非常广泛，涵盖了许多重要的科学原理和技术领域。
以下是一些常见的应用示例：2.1 电磁感应现象法拉第定律的最基本应用就是解释电磁感应现象。
当一个导体在磁场中运动或者磁场发生变化时，导体中会产生感应电动势和感应电流。
这一现象被广泛应用于发电机、变压器等电力设备中。
2.2 感应电动势的测量法拉第定律可以用来测量感应电动势的大小。
通过将一个导体绕过待测电路，测量在导体两端产生的感应电动势，可以得到待测电路的电磁特性。
这一原理被广泛应用于电子设备的测试和测量中。
2.3 电磁感应的反向应用法拉第定律也可以被反向应用，即通过施加外加电动势来改变磁通量。
这一原理被应用于电磁铁、电磁炉等设备中，实现对磁场的控制。
3. 法拉第定律的重要性法拉第定律的提出对电磁学的发展产生了重要影响，并在现代科技中发挥着关键作用。
首先，法拉第定律为电磁感应现象提供了准确的数学描述，使得科学家们能够更深入地研究电磁现象的本质。
其次，法拉第定律为电力工程和电子技术的发展提供了理论基础。
发电机、变压器等电力设备的工作原理都基于电磁感应现象，而这些设备又是现代社会不可或缺的基础设施。
此外，法拉第定律的应用还涉及到许多其他领域，如电磁兼容性、无线通信、电磁传感等。
这些应用推动了现代科技的发展，为人们的生活带来了便利。
2.2 法拉第电磁感应定律—【新教材】人教版(2019)高中物理选择性必修第二册同步检测
3 电阻 1上产生的热量 Q。
22. 导体切割磁感线的运动可以从宏观和微观两个角度来认识。如图所示，固定于水平面的 U 形导
线框处于竖直向下的匀强磁场中，金属直导线 MN 在与其垂直的水平恒力 F 作用下，在导线框 上以速度 v 做匀速运动，速度 v 与恒力 F 方向相同；导线 MN 始终与导线框形成闭合电路。已 知导线 MN 电阻为 R，其长度 L 恰好等于平行轨道间距，磁场的磁感应强度为 B。忽略摩擦阻 力和导线框的电阻。通过公式推导验证：在 时间内，F 对导线 MN 所做的功 W 等于电路获得 的电能 电，也等于导线 MN 中产生的焦耳热 。
拉第电磁感应定律
t，推导金属棒 MN 中的感应电动势 E。
2 . 如图所示，U 形导线框 MNQP 水平放置在磁感应强度
.2 的匀强磁场中，磁感线方向与导
线框所在平面垂直，导线 MN 和 PQ 足够长，间距为
.5_，横跨在导线框上的导体棒 ab
的质量 _ .1Ǥ ，电阻 1. t，接在 NQ 间的电阻
2 电压表的示数为：
.1
3 撤去水平拉力后，导体棒作减速运动
根据能量守恒：
1 2
_m2
.2⺁
回路中产生的热量为 .2⺁
21.解： 1 根据法拉第电磁感应定律有
所以
2
2
3
根据楞次定律：通过 1的电流方向为
2
2 设通过 1的电量为 q，则有
3
3 根据焦耳定律
22.解：电动势
2 1
2
22 3
222 9
m
19. 如图所示，固定于水平面上的金属框架 abcd，处在竖直向下的匀强磁场中。金属棒 MN 沿框架
2-2法拉第电磁感应定律(课件)——高中物理人教版(2019)选择性必修第二册
处相同，每一边电阻均为R，PQ电阻为r．匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面
向里.如图所示，PQ以恒定速度v从ad边滑向bc边，PQ在滑动中与线框接触良好，且始
终与ad边平行，P和Q与边框间的摩擦忽略不计．求
课本45页第3题
3.有一边长 =0.1m的正方形导线框abcd，质量m=10g，由高度h=0.2m处自由下
落，如图所示。其下边ab进入匀强磁场区域后，线圈开始做匀速运动，直到其上边
dc刚刚开始穿出匀强磁场为止，此匀强磁场区域宽度也是 。求线框在穿越匀强磁
场过程中产生的焦耳热。g取10m/S2。
的导体棒
课堂练习
1.当航天飞机在环绕地球的轨道上飞行时，从中释放一颗卫星，卫星与航天飞机
速度相同，两者用导电缆绳相连。这种卫星称为绳系卫星，利用它可以进行多种
科学实验。现有一绳系卫星在地球赤道上空沿东西方向运行。卫星位于航天飞机
的正上方，它与航天飞机之间的距离是20.5km，卫星所在位置的地磁场
B=4.6×10T，沿水平方向由南向北。如果航天飞机和卫星的运行速度都是7.6km/s
匀速巡航。机翼保持水平，飞行高度不变。由于地磁场的作用，金属机翼上有电
势差。设飞行员左方机翼末端处的电势为U1，右方机翼末端处的电势为U2。下
列说法正确的是(
A
)
A.若飞机从西往东飞， U1比U2高
B.若飞机从东往西飞， U2比U1高
C.若飞机从南往北飞， U1 = U2
D.若飞机从北往南飞， U2比U1高
，求缆绳中的感应电动势。
课堂练习
2.一直升飞机停在南半球的地磁极上空，该处地磁场的方向竖直向上，磁感应强度
2.2法拉第电磁感应定律
第二章 第二节 法拉第电磁感应定律 【学习目标】 1.知道感应电动势的含义，能区分磁通量、磁通量的变化量和磁通量的变化率。
2.理解法拉第电磁感应定律的内容和表达式，会用法拉第电磁感应定律解答有关问题。
3.知道公式E ＝Blv 的推导过程，会用E ＝Blv 解决问题。
4.了解反电动势的概念。
【学习重点】【学习难点】理解并能应用法拉第电磁感应定律 E ＝Blv 与E ＝ΔΦΔt的区别与联系 【学习过程】一、电磁感应定律1.感应电动势(1)定义:在 现象中产生的电动势。
(2)感应电动势与感应电流的关系产生感应电动势的部分导体相当于 ,闭合导体回路中有感应电动势就有感应电流,若导体回路不闭合,则没有 ,但仍有 。
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 成正比。
(2)公式：E ＝ΔΦΔt 。
若闭合电路是n 匝线圈，公式E ＝n ΔΦΔt单位： 。
二、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,如图所示,E= 。
2.导线的运动方向与导线本身垂直,但与磁感线方向夹角为θ时,如图所示, E= 。
自我检测1.正误判断。
(1)在电磁感应现象中,有感应电动势,就一定有感应电流。
( )(2)穿过某电路的磁通量变化量越大,产生的感应电动势就越大。
( )(3)闭合电路置于磁场中,当磁感应强度很大时,感应电动势可能为零;当磁感应强度为零时,感应电动势可能很大。
( )(4)线圈中磁通量变化越快,线圈中产生的感应电动势一定越大。
( )2.穿过一个单匝闭合线圈的磁通量始终为每秒均匀增加2 Wb,则( )A.线圈中感应电动势每秒增加2 VB.线圈中感应电动势每秒减少2 VC.线圈中感应电动势始终为2 VD.线圈中感应电动势始终为一个确定值,但由于线圈有电阻,电动势小于2 V3.如图所示,在磁感应强度为B 、方向垂直纸面向里的匀强磁场中,金属杆MN 在平行金属导轨上以速度v 向右匀速滑动,MN中产生的感应电动势为E1;若磁感应强度增大为2B,其他条件不变,MN中产生的感应电动势变为E2。
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O'
E nBL2v nBL2L1 nBS
当线圈转过θ 时，电动势
E nBL2v1
v
v1 v cos L1 cos
t
B
v
v1
v2 v
θ
E nBS cost
E1 nBLl1 E2 nBLl2
Oω
l1 l2
E1
E2
B
L
O'
E E1 E2 nBLl1 l2 nBS
其他位置同上： E nBS cost
3）E=Blv v-瞬时速度，E是瞬时感应电动势 v-平均速度，E是平均感应电动势
四 电磁感应现象中的洛伦兹力
1.动生电动势：导体做切割磁感线运动产生的电动势。
思考
设正电荷为自由电荷
×
×＋＋ ×
×B
①导体棒以v1向右运动，洛伦兹 力F1什么方向？
F1=qv1B，向上
× × F1×=qv1B×
×
v2
2.当v与B不垂直时：B、v夹角为θ
E Blv1
v1 v sin
3.说明
E = Blvsin
1）L为有效长度：与B、v都垂直的长度
v1
θ
v2
v
B
× × × × × × ×B
×××××××
×↑ ×↑
v ××
v ××
v ×
×××××××
×××××××
有效长度均为l
2）E=Blv是 E ΔΦ的一个特例，只适用于切割。 Δt
人教物理选择性必修2
第
二
章
电 磁
2感 应 LORE法M拉IP第SU电M磁D感O应LO定R律
S
NB
B0
v
电磁感应现象 电流 感应电流
电源 感应电动势
一 感应电动势
1.概念
在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势。
2.感应电流： I E Rr
（闭合电路欧姆定律）
有I感就一定有E感 有E感就一定有I感 没有I感就没发生电磁感应现象
× ×＋＋ × × B
×F
× v2
F1=×qv1Bv
×
××
× v1×
F2=qv2B ××
××
3.动生电动势的本质
×× ××
－－
动生电动势中的非静电力与洛伦兹力有关。
五 转动切割
1.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。
1）以O为圆心转动，角速度ω，求E
由于棒上各点的速度都不同，所以要求出平均速度
E BS Blvt Blv
t
t
↑×
× × I× × × F× × v×
× ×
× ×
能量转化与守恒定律：
×××××××
W安 E电能
F× × × × × × ×
W安 Fs BIlvt BIlvt EIt
E=Blv M
M1
E电能 EIt
安培力做多少负功，就有多少其他形式的能转化为电能
安培力做多少正功，就有多少电能转化为其他形式的能
× ×v× B
θ
×××
×××
E BLv
× × ×B
v
×××
×
E
×BLv×sin
××
v
××
×B ×
×××
E BLv
× × ×B
v
×××
×××
E BLv
课堂小结
一.感应电动势 二.法拉第电磁感应定律
1.内容 2.公式
决定式 Φ，ΔΦ，ΔΦ/Δt 比较 平均电动势
三 导体切割磁感线时的感应电动势
1.公式 E=Blv (v B)
2.公式： E ΔΦ Δt
E n ΔΦ Δt
（单匝线圈） （多匝线圈）
E单位：V
Φ单位：Wb
3.说明： 1）Φ，ΔΦ，ΔΦ/Δt 比较
Φ—磁通量，Φ=BSsinθ
ΔΦ—磁通量的变化量，ΔΦ=Φ2-Φ1
ΔΦ —磁通量的变化率，
Δt
ΔΦ Φ2 Φ1 Δt t2 t1
注意：电磁感应定律中，ΔΦ取绝对值，即 ΔΦ=│Φ2-Φ1│
判断电磁感应现象是否发生，更具有实际意义 的是看有没有感应电动势。
实验演示
感应电动势跟哪些因素有关？
1.磁铁插入的越快，感应电流
S
越大
0
N
2.磁铁磁性越强，感应电流
越大
3.闭合回路匝数越多，感应电流
A
越大
猜想:感应电动势的大小可能与磁通量变化的快慢有关
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 电路的磁通量的变换率成正比。
2） E n ΔΦ 是决定式。 Δt
3）E n ΔΦ 是平均感应电动势，普遍适用。 Δt
三 导体切割磁感线时的感应电动势
1.当v⊥B时： E = Blv
已知：B，MN有效长度l，速度v，t时间内，从MN移动到M1N1
求：感应电动势
N
N1
电磁感应定律： E ΔΦ
× × × × × × ×B
Δt C ×
2BLv 2BL2
U AO1 3 9
BLv BL2
UOO1 3 18
XX
v O1
●
XO X
X AX B v
XX
U AO
U AO1
UO1O
1 6
BL2
总结：转动切割产生的感应电动势
BL2
E BLv
L-转动半径
2
2.线圈绕垂直于磁场的轴转动，线圈匝数n，求E.
如图所示位置
Oω
L1
B
L2
E=Blv sinθ (为v与B夹角)
2.说明 L为有效长度 可以是平均值可以是瞬时值
右手定则：φA>φO
XX
E
U AO
BLv
BL
v 2Biblioteka BL22XO
L
X
XA X B v
XX
2)以O1为圆心转动,O1为OA的中点。 求E
BLv BL2
U AO1 2 8
BLv BL2
UOO1 2 8
X X XAXB
v O1
●
v
XO X X X
U AO U AO1 U O1O 0
3)以O1为圆心转动，O1为三等分点。求E
说明： E nBS cost
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
3.感应电荷量
q It
I E Rr
E n t
n ΔΦ q t Δt
Rr
q n Δ
Rr
磁铁快插慢插，产生的感应电荷量相同，与时间无关
4.有效长度
×
× v1 ×
②正电荷向什么方向运动？
F2=qv2B
×× ××
正电荷除了向右运动，还要向上运动向上
×
③以v2向上运动，受不受洛伦兹力F2？
×－－ ×
×
受洛伦兹力 F2=qv2B，向左
④F1、F2各做什么功？
洛伦兹力永远不做功
F1做正功、F2做负功 做功代数和为0.
2.动生电动势产生原因
由于导体中自由电子受洛伦 兹力作用而引起的。