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第二節 法拉第電磁感應定律
教科版（2019）高中物理選擇性必修第二冊
第二章 電磁感應及其應用
新課引入
感應電動勢
影響因素
電磁感應定律
（1）什么是電磁感應現象？
（2）產生感應電流的條件是什么？
（3）下圖所示的兩個電路，閉合電路，電流表指針都能發生偏轉，請比較兩個電路的異同。
由磁生電的現象。
閉合回路的磁通量發生變化
切割電動勢
試從本質上比較甲、乙兩電路有何異同？
甲
N
S
G
乙
v
相同點：兩電路都是閉合的，有電流
不同點：甲中有電池（電源）,乙中有螺線管（相當于電源）
產生電動勢的線圈相當于電源
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感應電動勢
影響因素
電磁感應定律
切割電動勢
1、定義：在電磁感應現象中產生的電動勢叫感應電動勢（E）。產生感應電動勢的那部分導體相當于電源。
2、產生條件：只要穿過電路的磁通量發生變化，電路中就產生感應電動勢。
3、方向判斷：在內電路中，由電源的負極指向正極，跟內電路的電流方向一致。
①有感應電流一定存在感應電動勢；
②有感應電動勢不一定存在感應電流。
新課引入
感應電動勢
影響因素
電磁感應定律
切割電動勢
猜想：感應電動勢的大小可能跟磁通量的變化快慢有關。
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感應電動勢
影響因素
電磁感應定律
切割電動勢
磁通量變化量 Φ = Φ2 – Φ1
則在 t = t2- t1時間內，
磁通量的變化率
分析總結：
設在t1時刻的磁通量為Φ1，在t2時刻的磁通量為Φ2，
實驗結論：
感應電動勢的大小由磁通量變化率決定。
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感應電動勢
影響因素
電磁感應定律
切割電動勢
1、內容：電路中感應電動勢的大小，與穿過這一電路的磁通量變化率成正比。
2、表達式：
采用國際單位制的單位，比例系數 ，表達式寫成 。
當線圈有n 匝，則可以看成由n個單匝線圈串聯而成，穿過每匝線圈的磁通量變化率是相同的，表達式為： 。
3、感應電動勢的單位：伏特（V）
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感應電動勢
影響因素
電磁感應定律
切割電動勢
公式 的變形：
(1)回路面積S不變，磁感應強度B變化:
(2)磁感應強度B不變，回路面積S變化:
(3)B、S同時變化:
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感應電動勢
影響因素
電磁感應定律
切割電動勢
回路在時間t內增大的面積為：
產生的感應電動勢為：
穿過回路的磁通量的變化為：
（v是相對于磁場的速度）
導體切割磁感線的感應電動勢
如圖所示閉合線框一部分導體bc長L，處于勻強磁場中，磁感應強度是B，bc以速度v勻速切割磁感線，求產生的感應電動勢。
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感應電動勢
影響因素
電磁感應定律
切割電動勢
導體切割磁感線時的感應電動勢
若導體運動方向跟磁感應強度方向有夾角(導體斜切磁感線)
【注意】
1、導線運動方向和磁感線平行時, E=0。
2、導線的長度L應為有效長度(如果不是直導線，則L為導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(瞬時值), E就為平均值(瞬時值)。
（θ為v與B夾角）
新課引入
感應電動勢
影響因素
電磁感應定律
切割電動勢
（1）公式 和 公式有何區別？
區別
研究對象
物理意義
使用范圍
一個回路
在磁場中運動的一段導體
求的是 時間內的平均電動勢
若速度為平均速度，求的是平均時電動勢；若速度為瞬時速度，求的是瞬時電動勢。
普遍性
只適用于一段導體切割磁感線的情況
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感應電動勢
影響因素
電磁感應定律
切割電動勢
【例題1】設勻強磁場的磁感應強度為B，導體棒MN的長度為l，在水平外力作用下以速度v水平向右勻速運動，電阻值為R，不計其它電阻和摩擦。
① 導體棒產生感應電動勢？回路中的感應電流？
感應電動勢 E = Blv
感應電流
E
R
導體切割磁感線時的感應電動勢
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感應電動勢
影響因素
電磁感應定律
切割電動勢
② 在時間 t 內，電路中產生多少電能？
電路中產生的電能
③ 導體棒受到的安培力的大小？方向？
安培力
與v 反向
④ 作用在導體棒上的外力F的大小？方向？
外力與v同向
F安
F
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感應電動勢
影響因素
電磁感應定律
切割電動勢
導體切割磁感線時的感應電動勢
⑥ 運動過程中，外力做功、安培力做功與電路
中產生的電能有什么關系？
綜合②⑤分析：外力做功等于克服安培力做功，等于電路中產生的電能。
⑤ 在時間 t 內，外力F 做功？安培力
做功？
外力做功
安培力做功
F安
F
導體切割磁感線時的感應電動勢
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感應電動勢
影響因素
電磁感應定律
切割電動勢
1．有一個 1000 匝的線圈，在 0.4s 內穿過每匝線圈的磁通量從 0.02 Wb 增加到 0.09 Wb，求線圈中的感應電動勢。如果線圈的電阻是 10 ，把它跟一個電阻值為 990 的電阻串聯組成閉合回路時，通過該電阻的電流是多大？
課堂練習
2．如圖所示，勻強磁場中有兩個導體圓環a、b，磁場方向與圓環所在平面垂直。磁感應強度B隨時間均勻增大。兩圓環半徑之比為2∶1，圓環中產生的感應電動勢分別為Ea和Eb，不考慮兩圓環間的相互影響。下列說法正確的是(　　)
A．Ea∶Eb＝4∶1，感應電流均沿逆時針方向
B．Ea∶Eb＝4∶1，感應電流均沿順時針方向
C．Ea∶Eb＝2∶1，感應電流均沿逆時針方向
D．Ea∶Eb＝2∶1，感應電流均沿順時針方向
B
課堂練習
3.如圖所示，在一勻強磁場中有一U形導線框abcd，線框處于水平面內，磁場與線框平面垂直，R為一電阻，ef為垂直于ab的一根導體桿，它可在ab、cd上無摩擦地滑動。桿ef及線框中導線的電阻都忽略不計。開始時，給ef一個向右的初速度，則(　　)
A．ef將減速向右運動，但不是勻減速運動，
最后停止
B．ef將勻減速向右運動，最后停止
C．ef將勻速向右運動
D．ef將往返運動
A
課堂練習
4．如圖甲所示，在一個正方形金屬線圈區域內存在著磁感應強度B隨時間變化的勻強磁場，磁場的方向與線圈平面垂直。金屬線圈所圍的面積S＝200 cm2，匝數n＝1 000，線圈電阻r＝2.0 Ω。線圈與電阻R構成閉合回路，電阻的阻值R＝8.0 Ω。勻強磁場的磁感應強度隨時間變化的情況如圖乙所示，求：
(1)t1＝2.0 s時線圈產生感應電動勢的大小；
(2)在t1＝2.0 s時通過電阻R的感應電流的大
小和方向；
(3)在t2＝5.0 s時刻，線圈端點a、b間的電壓。
課堂練習
答案：(1)1 V　(2)0.1 A　方向b→R→a　(3)3.2 V

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