高中物理第一章电磁感应第3节法拉第电磁感应定律课件教科版选修3_2
在处理法拉第电磁感应定律与电路相结合的问题时，一 定要注意产生感应电动势的那部分导体相当于电源，产生感 应电动势的那部分导体的电阻相当于“电源”的内阻。应用 法拉第电磁感应定律求出感应电动势后，再由闭合电路欧姆 定律进行分析和求解。
1. 如图 133 所示，一正方形线圈的匝数为 n，边长 为 a，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁 场中。在 Δt 时间内，磁感应强度的方向不变，大 小由 B 均匀地增大到 2B。在此过程中，线圈中产生 的感应电动势为 Ba2 A. 2Δt nBa2 C. Δt nBa2 B. 2Δt 2nBa2 D. Δt ( )
(2)感应电动势与感应电流有什么关系？
提示：①电路中有感应电流时，一定有感应电动势。②电路中有 感应电动势时，不一定有感应电流。
(3)导体棒运动速度越大，产生的感应电动势越大吗？
提示：导体棒切割磁感线时，产生感应电动势的大小与垂直 磁感线的分速度有关，而速度大，垂直磁感线方向的分速度 不一定大，所以导体棒运动速度越大，产生的感应电动势不 一定越大。
本题可按以下思路进行分析：
[ 解析 ]
ΔΦ (1) 导线框中产生的感应电动势 E ＝ Δt ＝
12 ΔB· 2l 1 2 E Δt ＝2l k，导线框中的感应电流 I＝R 4l 导线框的电阻 R＝ρ S klS 联立以上各式解得 I＝ 8ρ 。 (2)导线框受到磁场的作用力的大小为 F＝BIl ΔF ΔB 它随时间的变化率为 Δt ＝Il Δt ΔF k2l2S 联立以上各式解得 Δt ＝ 8ρ 。 klS k2l2S [答案] (1) 8ρ (2) 8ρ
[典例]
如图 132 所示，匀强磁场的磁感应强度
ΔB 方向垂直于纸面向里，大小随时间的变化率 Δt ＝k， k 为负的常量。用电阻率为 ρ、横截面积为 S 的硬导线 图 132 做成一边长为 l 的方框。将方框固定于纸面内，其右半部分位于 磁场区域中。求： (1)导线中感应电流的大小。 (2)磁场对方框作用力的大小随时间的变化率。 [思路点拨]
|Φ2－Φ1| Δt ΔΦ ΔS B · ＝ Δt Δt Δ B · S Δt
大小 计算
Φ＝BS⊥
Φ2－Φ1 ΔΦ＝ B·ΔS S·ΔB
相互 关系
(1)Φ、ΔΦ、均与线圈匝数无关，但感应电动势与匝 数成正比 (2)Φ很大，不一定大；ΔΦ大，也不一定大
ΔΦ (2)在 Φt 图像中，磁通量的变化率 Δt 是图线上某点切线的 斜率。例如穿过某闭合线圈的磁通量 Φ 随时间 t 按如图 131 ΔΦ 所示的正弦规律变化，则在 t1 时刻 Φ 最大但 Δt ＝0，在 t2 时刻 ΔΦ Φ＝0 但 Δt 最大。
法拉第电磁感应定律的理解及应用
ΔΦ 1．对 Φ、ΔΦ 和 Δt 的理解 (1)三者的比较
磁通量Φ 物理 意义 某时刻穿过磁 场中某个面的 磁感线条数
磁通量的 变化量ΔΦ
磁通量的 变化率
在某一过程中穿 穿过某个面 过某个面的磁通 的磁通量变 量的变化量 化的快慢
磁通量Φ
磁通量的变化量ΔΦ
磁通量的变化率
ΔΦ n Δt 对于磁通量变化率相同的 n 匝线圈，则 E＝_____ 。
二、导线切割磁感线产生的感应电动势 1．当导体棒的速度 v 与磁感应强度 B 垂直时，E＝ BLv 。 2．当导体棒的速度 v 与磁感应强度 B 成夹角 α 时，
E＝ Blvsin α 。
1．自主思考——判一判 (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，产生的感应电动势越大。 (√ ) (√ )
图 133
ΔB 2B－B B 解析：磁感应强度的变化率 Δt ＝ Δt ＝Δt，法拉第电磁感应 ΔΦ ΔB 定律公式可写成 E＝n Δt ＝n Δt S，其中磁场中的有效面积 1 2 Ba2 S＝2a ，代入得 E＝n 2Δt ，选项 B 正确，A、C、D 错误。 答案：B
第3节
法拉第电磁感应定律
1．由电磁感应产生的电动势叫感应电动势，感应 电流的强弱反映了感应电动势的大小。 2．磁通量的变化率反映了磁通量的变化快慢。 3．法拉第电磁感应定律的内容：电路中感应电动 势的大小，跟穿过这个电路的磁通量的变化率 ΔΦ 成正比。表达式：E＝ Δt ，若闭合电路是 n 匝 ΔΦ 的线圈，则 E＝n Δt 。 4．当导线垂直切割磁感线时，感应电动势的大小 为 E＝BLv， 当导线运动方向与磁场方向成任意 角 α 时，感应电动势的大小为 E＝BLvsin α。
一、感应电动势、法拉第电磁感应定律 1．感应电动势 (1)定义：由电磁感应产生的电动势，产生感应电动势的那部 分导体相当于 电源 。 (2)在电磁感应现象中，如果闭合电路中有感应电流，电路就 一定有感应电动势；如果电路断开，这时虽然没有感应电流，但
感应电动势 依然存在。 ___________
2．法拉第电磁感应定律 (1)内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这个电路的磁通量 的变化率成 正比 。 ΔΦ Δt 。 (2)公式：E＝_____
(5)线圈中磁通量增加时感应电动势增大，线圈中磁通量减小时感 应电动势减小。 (×)
2．合作探究——示：产生感应电动势的那部分电路相当于电源，属内电路，电 流由电势较低处流向电势较高处。一般分两种情况：一种是部分 导体在磁场中切割磁感线而成为电源；一种是导体围成的面积上 有磁通量的变化(如磁感应强度变化或有效面积变化)而成为电源。
图 131
2．对法拉第电磁感应定律的理解 ΔΦ (1)由 E＝n Δt 可知， 感应电动势 E 大小正比于磁通量的变化率 ΔΦ Δt ，而与磁通量 Φ、磁通量变化量 ΔΦ 及电路的电阻大小无关。 ΔΦ (2)由 E＝n Δt 可求得平均感应电动势， 通过闭合电路欧姆定律 E nΔΦ 可求得电路中的平均电流 I ＝R＝ RΔt ，而电路中通过某一截面的 nΔΦ nΔΦ 电荷量 Q＝ I Δt＝ RΔt Δt＝ R ，由此可得电荷量与时间无关，而 与磁通量变化量 ΔΦ 和电路电阻 R 有关。
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教科版选修3-2 1.3法拉第电磁感应定律
BS （动生电动势） En t
2.垂直于磁场的回路面积S不变,磁感应 强度B发生变化,ΔB＝B2-B1,此时：
SB En （感生电动势） t
例与练1 有一个50匝的线圈，如果穿过它的磁 通量的变化率为0.5Wb/s，求感应电 动势。
25V
例与练2 一个100匝的线圈，在0.5s内穿过它 的磁通量从0.01Wb增加到0.09Wb。 求线圈中的感应电动势。
直流电动机的原理: 导线在磁场中 通电 受安培力而运动.
问题2：电动机线圈在磁场中转动会产生感应电动势 吗?方向怎样?
四、反电动势 问题3：感应电动势是加强了电源产生的电流,还是削 弱了电源的电流?是有利于线圈转动还是阻碍了线圈 的转动? 1、定义：电动机转动时产生的感应电动势总要削弱电 源产生的电流,这个电动势叫反电动势.
16V
例与练3 一个匝数为100、面积为10cm2的线 圈垂直磁场放置, 在0.5s内穿过它的 磁场从1T增加到9T。求线圈中的感 应电动势。
1.6V
例与练4
如图，半径为r的金属环绕通过某直径的轴00'以角 速度ω作匀速转动,匀强磁场的磁感应强度为B，从 金属环面与磁场方向重合时开始计时,则在 金属环 转过900角的过程中，环中产生的电动势的 平均值是多大? 0
教科版选修3-2
1.3《法拉第 电磁感应定律》
北川中学唐高平 2012.12.6
思考:
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：试从本质上比较甲、乙两电路的异同
S
甲 G 乙 N
产生电动势的那部分导体相当于电源 既然闭合电路中有感应电流，这个电路中就一定有电 动势。
高中物理选修3-2的法拉第电磁感应定律.ppt
?t
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 ? kΔ Φ Δt
当各个物理量都采用国际单位制时，
k＝1
即 E?Δ Φ
Δt
若闭合电路为一个 n匝线圈，穿过每一匝线圈的磁通量
变化率相同，则
E
?
Δ n
Φ
Δt
（平均感应电动势）
3.理解:Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的意义
E ? n B? S （动生电动势）
?t
2)垂直于磁场的回路面积S不变,磁感应强度B发
生变化,ΔB＝｜B2-B1｜,此时：
v
E ? n S? B （感生电动势）
?t
G
例：如图所示，把矩形线框垂直放置在匀强磁场B 中，导轨间距为L，一根直导体棒以速度v沿导轨 匀速向右滑动，此时回路中产生的感应电动势E=？
磁通量Ф
物理意义
穿过回路的磁感 线的条数多少
与电磁感 应关系
与感应电动势无 直接关系
磁通量变化
△Ф
磁通量变化率 ΔΦ/Δt
穿过回路的磁通 量变化了多少
穿过回路的 磁通 量变化的快慢
产生感应电动势 的条件
决定感应电动势 的大小
4.用公式 E ? n ? Φ 求E的二种常见情况： ?t
1)磁感应强度B不变,垂直于磁场的回路面积S发 生变化,ΔS＝｜S2-S1｜,此时：
L ××××
××××
××××
例：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
E=BLVsinθ
a
θ
v b
例：如图,一个水平放置的导体框架,宽度 L=1.50m,接有电阻R=0.20Ω,设匀强磁场和框架 平面垂直,磁感应强度B=0.40T,方向如图.今有一 导体棒ab跨放在框架上,并能无摩擦地沿框滑动, 框架及导体ab电阻均不计,当ab以v=4.0m/s的速 度向右匀速滑动时，试求： (1)导体ab上的感应电动势的大小 (2)回路上感应电流的大小
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 ? kΔ Φ Δt
当各个物理量都采用国际单位制时，
k＝1
即 E?Δ Φ
Δt
若闭合电路为一个 n匝线圈，穿过每一匝线圈的磁通量
变化率相同，则
E
?
Δ n
Φ
Δt
（平均感应电动势）
3.理解:Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的意义
E ? n B? S （动生电动势）
?t
2)垂直于磁场的回路面积S不变,磁感应强度B发
生变化,ΔB＝｜B2-B1｜,此时：
v
E ? n S? B （感生电动势）
?t
G
例：如图所示，把矩形线框垂直放置在匀强磁场B 中，导轨间距为L，一根直导体棒以速度v沿导轨 匀速向右滑动，此时回路中产生的感应电动势E=？
磁通量Ф
物理意义
穿过回路的磁感 线的条数多少
与电磁感 应关系
与感应电动势无 直接关系
磁通量变化
△Ф
磁通量变化率 ΔΦ/Δt
穿过回路的磁通 量变化了多少
穿过回路的 磁通 量变化的快慢
产生感应电动势 的条件
决定感应电动势 的大小
4.用公式 E ? n ? Φ 求E的二种常见情况： ?t
1)磁感应强度B不变,垂直于磁场的回路面积S发 生变化,ΔS＝｜S2-S1｜,此时：
L ××××
××××
××××
例：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
E=BLVsinθ
a
θ
v b
例：如图,一个水平放置的导体框架,宽度 L=1.50m,接有电阻R=0.20Ω,设匀强磁场和框架 平面垂直,磁感应强度B=0.40T,方向如图.今有一 导体棒ab跨放在框架上,并能无摩擦地沿框滑动, 框架及导体ab电阻均不计,当ab以v=4.0m/s的速 度向右匀速滑动时，试求： (1)导体ab上的感应电动势的大小 (2)回路上感应电流的大小
优秀课件高中物理选修3-2课件：4.4 法拉第电磁感应定律 (共49张PPT)
3．探究交流 产生感应电动势的条件是什么？ 【提示】 不管电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量
发生变化，电路中就会产生感应电动势.
知识点2：导线切割磁感线时的感应电动势
1.基本知识 (1)磁场方向、导体棒与导体棒运 动方向三者两两垂直时：E＝ Blv . (2)如图所示，导体棒与磁场方向 垂直，导体棒的运动方向与导体棒本 身垂直，但与磁场方向夹角为 θ 时， E＝ Blvsin θ .
Wb/s 的磁通量变化的快 慢
ΔΦ 1．Φ、ΔΦ、 均与线圈匝数无关． Δt 2．磁通量和磁通量的变化率的大小没有直接关系，Φ 很 ΔΦ ΔΦ 大时， 可能很小，也可能很大；Φ＝0 时， 可能不为零． Δt Δt
例1、 有一个 100 匝的线圈，其横截面是边长为 L＝
0.20 m 的正方形， 放在磁感应强度 B＝0.50 T 的匀强磁场中， 线圈平面与磁场垂直．若将这个线圈横截面的形状在 5 s 内 由正方形改变成圆形 (横截面的周长不变 )，在这一过程中穿 过线圈的磁通量改变了多少？磁通量的变化率是多少？线圈 的感应电动势是多少？
第四章 电磁感应
4 法拉第电磁感应定律
学习目标： ● 课标要求
1．举例说明电磁感应在生活和生产中的应用． 2．理解法拉第电磁感应定律．
课 标
解 读
重 点
难 点
1.理解感应电动势的概念． 2.理解和掌握确定感应电动势 大小的一般规律——法拉第电 磁感应定律．并能够运用法拉 第电磁感应定律定量计算感应 电动势的大小． 3.能够运用E＝Blv或E＝ Blvsin θ计算导体切割磁感线 时的感应电动势． 4.知道反电动势的定义和作用.
(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 磁通量的变化率 成正比． ΔΦ ②表达式：E＝ n Δt . ΔΦ 磁通量的变化率 线圈匝数 ③符号意义：n 是 ， 是 ． Δt
高二物理选修3-2__法拉第电磁感应定律_课件(课堂教学)
8
学校课堂
当开关断开后，电路中是否有电流呢？
电源两端有电压吗？电源的电动势还存在吗？
9
学校课堂
当导线断开后，电路中是否还有电流呢？
线圈内的感应电动势还存在吗？
10
学校课堂
总结：
感应电动势的有无，完全 取决于穿过闭合电路中的磁通 量是否发生变化，与电路的通 断，电路的组成是无关的。
11
学校课堂
探究项目：影响感应电动势大小的因素
的感应电动势一定越大 C.线圈处在磁场越强的位置，线圈中
产生的感应电动势一定越大 D.线圈中磁通量变化得越快，线圈中
产生的感应电动势越大
28
学校课堂
2、单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转 轴垂直于磁场。若线圈所围面积里磁通量随时 间变化的规律如图所示，则：( ABD )
A、线圈中0时刻感应电动势最大
E n t
30
学校课堂
布置作业:
1、课本 问题与练习1、2 2、独立完成练习册相关内容
31
学校课堂
3、思考题
如图所示闭合线圈一部分导体ab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？
× ×a × × × ×
× G×
× ×
×v
×
× ×
× ×
× ×
××××××
量变化了多少 应电动势
磁通量变化率 ΔΦ/Δt
穿过回路的磁通 决定产生感应电 量变化的快慢 动势的大小
26
学校课堂
判断题：
（1） Φ 越大， △Φ 一定越大；
不一定
（2）△Φ 越大， 一定越大；
不一定
27
学校课堂
法拉第电磁感应定律(高中物理教学课件)
若∆t代表一段时间，则
n t
代表平均电动势
作用： I q It，一般用来求一段时间流过某横
截面的电量
q IБайду номын сангаас t
t
n
t
t
n
R总
R总
R总
BLv，也可求平均电动势，v为平均速度
五.感应电动势分类
2.瞬时电动势：
若∆t趋向零，则
n
t
代表瞬时电动势
作用：求任意时刻电动势的大小，可以求电动势、 路端电压、电流、功率的瞬时值
2.表达式：单匝： ；多匝： n
t
t
3.单位：伏特（V），1V＝1Wb/s＝1J/C
①电磁感应定律是德国物理学家纽曼、韦伯在对理论和
实验资料进行严格分析后，于1845年和1846年先后指出
的。因法拉第对电磁感应现象研究的巨大贡献，后人称
之为法拉第电磁感应定律。
②表达式为
k
t
，在国际单位制下k＝1。
BLv，也可求瞬时电动势，v为瞬时速度
例4.如图：把一线圈从磁场中匀速拉出，
一次速度为v，一次速度为2v，求两次拉 v
出磁场的电动势ε、电流I、拉力F、电量 q、产生的热量Q之比。
B
答：1:2， 1:2， 1:2， 1:1， 1:2，
观察实验三
六.动生电动势
Φ＝BS，Φ的变化可能是B引起的，也可能是S引起的
一.感应电动势
注意： ①产生电磁感应现象的导体相当于电源（插入磁铁的线 圈、切割磁感线的导体棒……） ②电源内部的电流方向是从电源负极流向正极 ③电路断开时没有感应电流，但有感应电动势 问题：感应电流的方向怎么判断？ 答：利用楞次定律、右手定则
人教版高中物理选修1-1 3.2法拉第电磁感应定律-优质课课件(共20张PPT)(优质版)
1、感应电动势 （1）概念：在电磁感应现象中产生的电动势叫感
应电动势（E）.
（2）感应电动势产生条件：磁通量发生改变
2、法拉第电磁感应定律
（1）内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过
这一电路的磁通量变化率成正比 。 （2）表达式：E n Φ
t
问题思考：
学了本节课的内容，你觉得你能发出 电吗？若要发出更多的电能，你有何措施？
A．线圈中的感应电动势每秒钟增加2 V B．线圈中的感应电动势每秒钟减少2 V C．线圈中的感应电动势始终是2 V D．线圈中不产生感应电动势
3、单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴 垂直于磁场。若线圈所围面积里磁通量随时间变 化的规律如图所示，则：( ABD ) A、线圈中0时刻感应电动势最大 B、线圈中D时刻感应电动势为零 C、线圈中D时刻感应电动势最大 D、线圈中0到D时间内平均感应电动势为0.4V
3、定律的理解 理解:Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的意义
思考训练：
关于电磁感应，下述说法中正确的是( D ) A、穿过线圈的磁通量越大,感应电动势越大 B、穿过线圈的磁通量为零,感应电动势一定为零 C、穿过线圈的磁通量的变化越大,感应电动势越 大 D、穿过线圈的磁通量变化越快,感应电动势越大
3、定律的理解
快 慢，
综合可知：当 t
越大时， E感越大。
实验检验（演示） 进一步猜想：E ΔΦ
Δt
三、法拉第电磁感应定律
1、内容：
电路中感应电动势的大小，跟穿过这 一电路的磁通量变化率成正比 。
物理史
纽曼、韦伯分别在1845和1846年根据大量的 实验和严密的推理，给出感应电动势大小的 规律，把荣誉归于法拉第对电磁感应丰富的、 开创性的研究。法拉第坚持10年，始终坚信。 终于1831年发现了具有划时代意义的电磁感 应现象。
应电动势（E）.
（2）感应电动势产生条件：磁通量发生改变
2、法拉第电磁感应定律
（1）内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过
这一电路的磁通量变化率成正比 。 （2）表达式：E n Φ
t
问题思考：
学了本节课的内容，你觉得你能发出 电吗？若要发出更多的电能，你有何措施？
A．线圈中的感应电动势每秒钟增加2 V B．线圈中的感应电动势每秒钟减少2 V C．线圈中的感应电动势始终是2 V D．线圈中不产生感应电动势
3、单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴 垂直于磁场。若线圈所围面积里磁通量随时间变 化的规律如图所示，则：( ABD ) A、线圈中0时刻感应电动势最大 B、线圈中D时刻感应电动势为零 C、线圈中D时刻感应电动势最大 D、线圈中0到D时间内平均感应电动势为0.4V
3、定律的理解 理解:Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的意义
思考训练：
关于电磁感应，下述说法中正确的是( D ) A、穿过线圈的磁通量越大,感应电动势越大 B、穿过线圈的磁通量为零,感应电动势一定为零 C、穿过线圈的磁通量的变化越大,感应电动势越 大 D、穿过线圈的磁通量变化越快,感应电动势越大
3、定律的理解
快 慢，
综合可知：当 t
越大时， E感越大。
实验检验（演示） 进一步猜想：E ΔΦ
Δt
三、法拉第电磁感应定律
1、内容：
电路中感应电动势的大小，跟穿过这 一电路的磁通量变化率成正比 。
物理史
纽曼、韦伯分别在1845和1846年根据大量的 实验和严密的推理，给出感应电动势大小的 规律，把荣誉归于法拉第对电磁感应丰富的、 开创性的研究。法拉第坚持10年，始终坚信。 终于1831年发现了具有划时代意义的电磁感 应现象。