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2.2 法拉第電磁感應定律
問題導入
穿過閉合導體回路的磁通量發生變化，閉合導體回路中就有感應電流。感應電流的大小跟哪些因素有關？
觀察視頻，并思考感應電流的大小可能和哪些因素有關。
在向線圈中插入條形磁體的實驗中，磁體的磁場 越強、插入的速度越快，產生的感應電流就越大。
在用導線切割磁感線產生感應電流的實驗中，導線切 割磁感線的速度越快、磁體的磁場越強，產生的感應電流 就越大。
觀察視頻，并思考感應電流的大小可能和哪些因素有關。
這些現 象向我們提示，當回路中的電阻一定時，感應電流的大小 可能與磁通量變化的快慢有關，而磁通量變化的快慢可以 用磁通量的變化率表示。也就是說，感應電流的大小與磁通量的變化率有關。
實驗裝置如圖所示，線圈的兩端與電壓表相連。將強磁體從長玻璃管上端由靜止下落，穿過線圈。分別使線圈距離上管口20cm、30cm、40cm和50cm,記錄電壓表的示數以及發生的現象。
分別改變線圈的匝數、磁體的強度，重復上面的實驗，得出定性的結論。
改變磁鐵釋放高度，觀察電表示數變化
改變磁體的強度，觀察電表示數變化
改變線圈的匝數，觀察電表示數變化
N
S
G
產生電動勢的那部分導體相當于電源
I
電源
I
電動勢
感應
如果電路不閉合雖然沒有感應電流，但電動勢依然存在。
感應電動勢
感應電動勢與感應電流之間有什么樣的關系？
感應電流
一定有
感應電動勢
不一定有
感應電動勢是感應電流存在的必要條件
電磁感應的實質：產生感應電動勢。
電磁感應的根本原因：磁通量的變化。
法拉第電磁感應定律
電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比。
1.內容:
2.公式:
n為線圈的匝數
①磁通量的變化是由磁場變化引起時，ΔΦ＝ΔB·S，則
②磁通量的變化是由面積變化引起時，ΔΦ＝B·ΔS，則
③如果磁通量的變化是由面積和磁場變化共同引起時，則根據定義求，ΔΦ＝Φ末－Φ初，有
(2)磁通量的變化率對應Φ- t圖線上某點切線的斜率．
o
Φ
t
法拉第電磁感應定律的理解
(1)感應電動勢的大小由線圈的匝數和穿過線圈的磁通量的變化率共同決定，而與磁通量Φ的大小、變化量ΔΦ的大小沒有必然聯系．
（1）公式中Δφ取絕對值，不涉及正負，感應電流的方向另行判斷。
（2）產生感應電動勢的那部分導體相當于電源，感應電動勢即該電源的電動勢。
（3）公式研究的對象是一個回路，E為單位時間內的平均值。
E單位：V
Φ單位：Wb

物理意義
與電磁感應關系
磁通量Ф
穿過回路的磁感線的條數多少
無直接關系
磁通量變化△Ф
穿過回路的磁通量變化了多少
產生感應電動勢的條件
磁通量變化率
ΔΦ/Δt
穿過回路的磁通量變化的快慢

決定感應電動勢的大小
理解:Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的意義
導體切割磁感線時的感應電動勢
導體ab處于勻強磁場中，磁感應強度是B，長為L的導體棒ab以速度v勻速切割磁感線，求產生的感應電動勢
分析：回路在時間Δt內增大的面積為：
ΔS=LvΔt
產生的感應電動勢為：
穿過回路的磁通量的變化為：
ΔΦ=BΔS
=BLvΔt
v是相對于
磁場的速度
適用條件：勻強磁場中，導線、B、v相互垂直時
勻強磁場
v 、B、L兩兩垂直
θ
v
B
V1
V2
注意：
2、導線的長度L應為有效長度
1、導線運動方向和磁感線平行時, E=0
3、速度v為平均值(瞬時值), E就為平均值(瞬時值)
平均感應電動勢。
時間趨近于0時，則E為瞬時感應電動勢
動生電動勢：導體做切割磁感線運動產生的電動勢。
①導體棒以v1向右運動，洛倫茲力F1什么方向？
②正電荷向什么方向運動？
③以v2向上運動，受不受洛倫茲力F2？
F1=qv1B，向上
正電荷除了向右運動，還要向上運動向上
受洛倫茲力 F2=qv2B，向左
× × × × B
× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×
v1
F1=qv1B
v2
F2=qv2B
－－
＋＋
④F1、F2各做什么功？
動生電動勢產生原因
由于導體中自由電子受洛倫茲力作用而引起的。
動生電動勢的本質
動生電動勢中的非靜電力與洛倫茲力有關。
F1做正功、F2做負功，做功代數和為0.
洛倫茲力永遠不做功
× × × × B
× × × ×
× × × ×
× × × ×
× × × ×
v1
F1=qv1B
v2
F2=qv2B
－－
＋＋
F
v
【例1】如圖甲所示的螺線管,匝數n=1500匝,橫截面積S=20 cm2,方向向右穿過螺線管的勻強磁場的磁感應強度按圖乙所示規律變化。則：
(1)2 s內穿過線圈的磁通量的變化量是多少
(2)磁通量的變化率多大
(3)線圈中感應電動勢大小為多少
解析： (1)磁通量的變化量是由磁感應強度的變化引起的,則 Φ1=B1S Φ2=B2S ΔΦ=Φ2-Φ1,所以ΔΦ=ΔBS=(6-2)×20×10-4 Wb=8×10-3 Wb
(2)磁通量的變化率為 Wb/s=4×10-3 Wb/s
(3)根據法拉第電磁感應定律得感應電動勢的大小 E=n =1 500×4×10-3V=6.0 V
例2. 如圖,長為L的銅桿OA以O為軸在垂直于勻強磁場的平面內以角速度ω勻速轉動,磁場的磁感應強度為B, 求產生的平均感應電動勢多大？
ω
A
O
A'
感應電荷量
磁鐵快插慢插，產生的感應電荷量相同，與時間無關
如圖所示,長為L的金屬導線彎成一圓環,導線的兩端接在電容為C的平行板電容器上,P、Q為電容器的兩個極板,磁場垂直于環面向里,磁感應強度以B=B0+kt(k>0)隨時間變化,t=0時,P、Q兩板電勢相等,兩板間的距離遠小于環的半徑,經時間t,電容器Q板(　　)
A.不帶電
B.所帶電荷量與t成正比
C.帶正電,電荷量是
D.帶負電,電荷量是
C

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