法拉第電磁感應定律【新教材備課精講精研】 高二物理 課件（2019人教版選擇性必修第二冊）

第二章

電磁感應選修二第二章第二節(jié)2019人教版高中物理

2.2-1

法拉第電磁感應定律學習目標1.通過實驗，理解法拉第電磁感應定律。會用法拉第電磁感應定律在具體情境中分析求解有關問題。2.經(jīng)歷分析推理得出法拉第電磁感應定律的過程，體會用變化率定義物理量的方法；溫故而知新（1）閉合電路2、產生感應電流的條件是什么？（2）磁通量發(fā)生變化1、要使電路中有電流必須具備什么條件？⑵電路中必須有電源（產生電動勢）（1）閉合電路右圖電磁感應現(xiàn)象中產生了感應電流，這個電路中就一定有電動勢。那么誰是它的電源呢？或者說電路中哪部分導體產生了電動勢呢？NSG乙甲一、感應電動勢1、感應電動勢：在電磁感應現(xiàn)象中產生的電動勢叫感應電動勢。

產生感應電動勢的那部分導體就相當于電源。2、感應電動勢與感應電流的關系：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。（要看電路是否閉合）產生電動勢的線圈相當于電源穿過閉合導體回路的磁通量發(fā)生變化，閉合導體回路中就有感應電流，產生了感應電動勢，產生的感應電動勢的大小跟哪些因素有關呢？

在右圖兩個實驗中，導線切割磁感線的速度越快或插入的速度越快、磁體的磁場越強，產生的感應電流就越大,說明電路中感應電動勢越大。感應電動勢的大小可能與磁通量變化的快慢（磁通量的變化率）有關。

實驗裝置如圖2.2-1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(shù)以及發(fā)生的現(xiàn)象。分別改變線圈的匝數(shù)、磁體的強度，重復上面的實驗，得出定性的結論。①將強磁體自由釋放，電壓表指針發(fā)生偏轉。其原因是什么？電壓表的示數(shù)代表什么？②同樣磁體、同樣線圈匝數(shù)，從不同高度釋放穿過線圈，哪些物理量不同？③同樣線圈匝數(shù)、從同樣高度釋放磁性強弱不同的磁體，磁體穿過線圈，哪些物理量不同？④同樣的磁體、釋放高度相同，不同線圈匝數(shù)，哪些物理量不同？磁鐵運動速度磁感應強度變化大小線圈匝數(shù)產生了感應電動勢，電壓表示數(shù)電動勢的大小探究：穿過線圈的磁通量變化快慢與感應電流大小的關系下落高度指針指示值10厘米

1、感應電流大小與磁鐵運動速度的關系：18

36

？感應電流大小與磁鐵運動速度成正比？40厘米線圈匝數(shù)：200磁鐵個數(shù)：2個實驗過程：實驗過程：磁鐵個數(shù)指針指示值1個

2、感應電流大小與相同時間內磁感應強度變化大小的關系15

31？

感應電流大小與磁鐵個數(shù)成正比？2個線圈匝數(shù)：200下落高度：30厘米探究：穿過線圈的磁通量變化快慢與感應電流大小的關系探究：穿過線圈的磁通量變化快慢與感應電流大小的關系線圈匝數(shù)指針指示值100

3、感應電流大小與線圈匝數(shù)的關系：15

31

？感應電流大小與線圈匝數(shù)成正比？200磁鐵個數(shù)：2個下落高度：30厘米二、法拉第電磁感應定律1、內容：電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量變化率成正比。2、數(shù)學表達式：若閉合電路是n匝線圈，則相當于n個電源串聯(lián)，總電動勢為：

磁通量大(小,等于零)，磁通量的變化率不一定大(小,等于零);磁通量的變化大(小)，磁通量的變化率不一定大(小)。磁通量的變化率和磁通量大小、磁通量的變化無直接關系。

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(shù)多少無直接關系磁通量變化△Φ穿過回路的磁通量變化了多少磁通量變化率穿過回路的磁通量變化的快慢決定感應電動勢的大小產生感應電動勢的條件磁通量、磁通量變化量、磁通量變化率的區(qū)別？

【例1】（目標指向2）穿過閉合回路的磁通量Φ隨時間t變化的圖象分別如圖①～④所示，下列關于回路中產生的感應電動勢的論述，正確的是()A.圖①中，回路中會產生感應電動勢且感應電動勢大小恒定不變B.圖②中，回路產生的感應電動勢的大小不斷改變C.圖③中，回路在0～t1時間產生的感應電動勢小于在t1～t2時間內產生的感應電動勢D.圖④中，回路產生的感應電動勢先變小再變大oΦt解析：產生的感應電動勢的大小與磁通量的變化率成正比.圖①中磁通量的變化率為0，感應電動勢為0；圖②中感應電動勢恒定；圖③中在0～t1時間產生的感應電動勢大于在t1～t2時間內產生的感應電動勢；圖④中，回路產生的感應電動勢先變小再變大。所以選D.DΦ/10-2Wbt/sABD0120.1變式訓練1、單匝矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動，轉軸垂直于磁場。若線圈所圍面積里磁通量隨時間變化的規(guī)律如圖所示，則：()A、線圈中0時刻感應電動勢最大B、線圈中D時刻感應電動勢為零C、線圈中D時刻感應電動勢最大D、線圈中0到D時間內平均感應電動勢為0.4VABD解析：產生的感應電動勢的大小與磁通量的變化率成正比。所以線圈中0時刻感應電動勢最大，A對；線圈中D時刻感應電動勢為零，B對C錯；線圈中0到D時間內平均感應電動勢0.4V【例2】（目標指向2）如圖所示,一個圓形線圈的匝數(shù)為N,半徑為a,線圈平面與勻強磁場垂直,且一半處在磁場中。在Δt時間內,磁感應強度的方向不變,大小由B均勻地增大到2B。在此過程中,線圈中產生的感應電動勢為 (

)

解：線圈在時間Δt內磁通量變化：產生的感應電動勢為：

B(1)磁通量的變化是由面積變化引起時，ΔΦ＝B·ΔS，則

(2)磁通量的變化是由磁場變化引起時，ΔΦ＝ΔB·S，則(3)磁通量的變化是由面積和磁場變化共同引起時，則根據(jù)定義求，ΔΦ＝Φ末－Φ初應用法拉第電磁感應定律的三種情況【課堂檢測】1.閉合的金屬環(huán)處于隨時間均勻變化的勻強磁場中，磁場方向垂直于圓環(huán)平面，則(

)A．環(huán)中產生的感應電動勢均勻變化B．環(huán)中產生的感應電流均勻變化C．環(huán)中產生的感應電動勢保持不變D．環(huán)上某一小段導體所受的安培力保持不變解析：閉合的金屬環(huán)處于隨時間均勻變化的勻強磁場中，即金屬環(huán)的磁通量均勻變化，磁通量的變化率不變，產生的感應電動勢的大小與磁通量的變化率成正比。所以電動勢保持不變，AB錯，C對。環(huán)上某一小段導體所受的安培力F=BIL，B在變化，所以安培力在變化，D錯。2.（目標指向2）關于電路中感應電動勢的大小,下列說法中正確的是(

)A.穿過線圈的磁通量越大,感應電動勢越大

B.穿過線圈的磁通量為零,感應電動勢一定為零C.穿過線圈的磁通量變化越大,感應電動勢越大

D.穿過線圈的磁通量變化越快,感應電動勢越大D解析：產生的感應電動勢的大小與磁通量的變化率成正比，與磁通量的大小和磁通量變化的大小無關，所以AC錯，D對。穿過線圈的磁通量為零，磁通量的變化率不一定為零，所以D錯。【課堂檢測】3.如圖所示，邊長為L=0.1m正方形線圈ABCD在大小為B=0.5T的勻強磁場中以AD邊為軸勻速轉動。初始時刻線圈平面與磁感線平行，經(jīng)過1s線圈轉了90°，求：線圈在1s時間內產生的感應電動勢平均值。

【課堂檢測】解：線圈在時間Δt內磁通量變化：產生的感應電動勢為：ΔΦ=Φ2-Φ1=B（L2-0）5×103v4、

有一個1000匝的線圈，在0.4s內通過它的磁通量從0.02Wb增加到0.09Wb，求線圈中的感應電動勢。如果線圈的電阻是10Ω，把一個電阻為990Ω的電熱器連接在它的兩端，通過電熱器的電流是多大？ΔΦ=Φ2-Φ1解：線圈在時間Δt=0.4s內磁通量變化：解析：產生的感應電動勢為：E=175v通過電熱器的電流是：

I=0.175A【課堂檢測】總結一、感應電動勢1、感應電動勢