高中物理精品课件： 法拉第电磁感应定律
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(可以类比速度、速度的变化和加速度.)
理解:Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的意义
物理意义
磁 通 量 Ф（ 状 穿过回路的磁感
态量）
线的条数多少
与电磁感应关 系
无直接关系
磁 通 量 变 化 穿过回路的磁通 产生感应电 △Ф（过程量） 量变化了多少 动势的条件
磁通量变化率 穿过回路的磁通 决定感应电
ΔΦ/Δt
量变化的快慢 动势的大小
例2：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.今有一电阻为
0.40Ω导体棒ab跨放在框架上,并能无摩擦地沿框滑动,其余电阻均不计,当
ab以v=4.0m/s的速度向右匀速滑动时，试求：
(1)导体ab棒两端的电压大小 E=BLv=2.4V U=1/3E=0.8V
E BS BL2 8104 V t 2 2
斜率表示Φ
的变化率
Φ/10-2Wb 2
1
0 ABD
t/s 0.1
3. 在 磁 感 应 强 度 为 B 的 匀 强 磁 场 中 , 有 一 矩 形 线 框 , 边 长
ab=L1,bc=L2线框绕中心轴00'以角速度ω由图示位置逆时针方向 转动。求:
(1)线圈转过1/4周的过程中的平均感应电动势
0ω
(2)线圈转过1/2周的过程中的平均感应电动势
二、导体切割磁感线时的感应电动势
匀强磁场
E BLv
v 、B、L 两两垂直
n为线圈的匝数
切割的有效长度
E nBLv
3.导体转动切割磁感线
导体棒在磁场中转动时，长为L的导体棒OA以端点为轴，在匀强 磁场中垂直于磁感线方向匀速转动产生感应电动势
E 1 BL2
2
A' ω A
O
思考与讨论
如图导体棒CD在匀强磁场中运动。自由 电荷受洛伦兹力，自由电荷相当于纸面 向哪个方向运动？（认为导体棒中的自 由电荷是正电荷）导体棒一直运动下去， 自由电荷是否总会沿着导体棒运动？为 什么？导体棒哪段的电势比较高？
(1)感应电动势的大小由线圈的匝数和穿过线圈的磁通量的 变化率共同决定，而与磁通量Φ的大小、变化量ΔΦ的大小 没有必然联系． (2)磁通量的变化率对应Φt图线上某点切线的斜率．
Φ
o
t
思考与讨论
问题1：磁通量大,磁通量变化一定大吗? 问题2：磁通量变化大,磁通量的变化率一定大吗?
磁通量的变化率和磁通量、磁通量的变化无直接关 系:磁通量大(小,零)，磁通量的变化率不一定大(小,零);磁 通量的变化大(小)，磁通量的变化率不一定大(小).
注意:感应电动势E与Φ、△Φ、 △Φ/△t的关系
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
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
(2)回路上感应电流的大小
(3)要维持ab棒匀速，需加多大的外力？I
E
4.0A
Rr
F=BIL=2.4N
课堂练习
1.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
(1)ab中的电流多大? ab两点间的电压多大?
I=0.5A U=1.5V
(2)维持ab做匀速运动的外力多大?
M RB
a
N
rv
F=0.1N
(3)ab向右运动1m的过程中,
P
b
Q
外力做的功是多少?电路中产生的热量是多少?
WF=0.1J Q=0.1J
5.如图,有一匀强磁场B=1.0×10-3T，在垂直磁场的平 面内,有一金属棒AO,绕平行于磁场的O轴顺时针转动, 已知棒长L=0.20m，角速度ω=20rad/s，求：棒产生的 感应电动势有多大？
E n 100 0.09 - 0.01 V 16V
t
0.5
二、导体切割磁感线运动时的感应电动势
1、导体垂直切磁感线.
E B S B Ls BLv
t
t t
E BLv
动生电动势：由于导体运动而产生的电动势。
2.导体斜切磁Leabharlann 线E BLv1 BLv sin
（θ为v与B夹角） 有效速度：与B垂直的分速度
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。
一、感应电动势E
在电磁感应现象里产生的电动势叫做感应电动势， 产生感应电动势的那部分导体就相当于电源。
(1)磁通量的变化是由面积变化引起时，ΔΦ＝B·ΔS，则
(2)磁通量的变化是由磁场变化引起时，ΔΦ＝ΔB·S，则
(3)磁通量的变化是由面积和磁场变化共同引起时， 则根据定义求，ΔΦ＝Φ末－Φ初
例题1：一个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。
E 2BL1L2
E 2BL1L2
a
d
B
b
c 0'
4.如图,水平面上有两根相距0.5m的足够长的平行金属导轨MN和PQ,
它们的电阻不计,在M和P之间接有R=3.0Ω的定值电阻,导体棒长
ab=0.5m,其电阻为r=1.0Ω,与导轨接触良好.整个装置处于方向竖直向
下的匀强磁场中,B=0.4T.现使ab以v=10m／s的速度向右做匀速运动.
一、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 ΔΦ/Δ t 成正比。
Φ
当线圈为n匝时
En t
注电E意流：的k方公向式t另中行Δ判φ当 时断取电 间。绝动 单对势 位单 为值位s，时为不，VK涉,磁的及通取正量值单负为位，1.为感W应b，
2.法拉第电磁感应定律的理解
N
G
A 线圈A相当于电源
a
× × × × ×F
×××××
b 导体杆ab相当于电源
问题
穿过闭合导体回路的磁通量发生 变化，闭合导体回路中就有感应 电流。感应电流的大小跟哪些因 素有关？
猜想感应电流的大小跟这些因素有关
1.磁场强弱 2.运动速度 3.线圈匝数 4.磁场方向与导体运动方向 5.磁通量大小 6.磁通量的变化率
• 请你猜想一下
感应电动势跟什么因素有关？
实验装置如图所示，线圈的两端与电压 表相连。将强磁体从长玻璃管上端由静 止下落，穿过线圈。分别使线圈距离上 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。
若v//B：E=0（无切割）
速度v为平均值(瞬时值), E就为平均值(瞬时值)
L应指切割磁感线的有效长度
B
L
v
有效速度：在磁场中的 部分首尾相连
公式BLv中的L指的是切割磁感线的有效长度。 在上图中E=BLv，L是圆弧切割磁感线的有效长度。
练：求下面图示情况下，a、b、c三段导体两端的 感应电动势各为多大？
相当于一个电源，这时的非静电力与洛伦兹力有关。
× × ×× × ×
× × ×× × × v
× × ×× × ×
× × ×× × × × × ×× × ×
一段导线在做切割磁感线的运动时相当于一个电源，通过上面的分 析可以看到，这时的非静电力与洛伦兹力有关。由于导体棒运动产 生感应电动势，电路中有电流通过，导体棒在运动过程中会受到安 培力的作用。可以判断，安培力的方向与推动导体棒运动的力的方 向是相反的。这时即使导体棒做匀速运动，推力也做功。如果没有 推力的作用，导体棒将克服安培力做功而消耗本身的机械能
理解:Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的意义
物理意义
磁 通 量 Ф（ 状 穿过回路的磁感
态量）
线的条数多少
与电磁感应关 系
无直接关系
磁 通 量 变 化 穿过回路的磁通 产生感应电 △Ф（过程量） 量变化了多少 动势的条件
磁通量变化率 穿过回路的磁通 决定感应电
ΔΦ/Δt
量变化的快慢 动势的大小
例2：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.今有一电阻为
0.40Ω导体棒ab跨放在框架上,并能无摩擦地沿框滑动,其余电阻均不计,当
ab以v=4.0m/s的速度向右匀速滑动时，试求：
(1)导体ab棒两端的电压大小 E=BLv=2.4V U=1/3E=0.8V
E BS BL2 8104 V t 2 2
斜率表示Φ
的变化率
Φ/10-2Wb 2
1
0 ABD
t/s 0.1
3. 在 磁 感 应 强 度 为 B 的 匀 强 磁 场 中 , 有 一 矩 形 线 框 , 边 长
ab=L1,bc=L2线框绕中心轴00'以角速度ω由图示位置逆时针方向 转动。求:
(1)线圈转过1/4周的过程中的平均感应电动势
0ω
(2)线圈转过1/2周的过程中的平均感应电动势
二、导体切割磁感线时的感应电动势
匀强磁场
E BLv
v 、B、L 两两垂直
n为线圈的匝数
切割的有效长度
E nBLv
3.导体转动切割磁感线
导体棒在磁场中转动时，长为L的导体棒OA以端点为轴，在匀强 磁场中垂直于磁感线方向匀速转动产生感应电动势
E 1 BL2
2
A' ω A
O
思考与讨论
如图导体棒CD在匀强磁场中运动。自由 电荷受洛伦兹力，自由电荷相当于纸面 向哪个方向运动？（认为导体棒中的自 由电荷是正电荷）导体棒一直运动下去， 自由电荷是否总会沿着导体棒运动？为 什么？导体棒哪段的电势比较高？
(1)感应电动势的大小由线圈的匝数和穿过线圈的磁通量的 变化率共同决定，而与磁通量Φ的大小、变化量ΔΦ的大小 没有必然联系． (2)磁通量的变化率对应Φt图线上某点切线的斜率．
Φ
o
t
思考与讨论
问题1：磁通量大,磁通量变化一定大吗? 问题2：磁通量变化大,磁通量的变化率一定大吗?
磁通量的变化率和磁通量、磁通量的变化无直接关 系:磁通量大(小,零)，磁通量的变化率不一定大(小,零);磁 通量的变化大(小)，磁通量的变化率不一定大(小).
注意:感应电动势E与Φ、△Φ、 △Φ/△t的关系
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
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
(2)回路上感应电流的大小
(3)要维持ab棒匀速，需加多大的外力？I
E
4.0A
Rr
F=BIL=2.4N
课堂练习
1.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
(1)ab中的电流多大? ab两点间的电压多大?
I=0.5A U=1.5V
(2)维持ab做匀速运动的外力多大?
M RB
a
N
rv
F=0.1N
(3)ab向右运动1m的过程中,
P
b
Q
外力做的功是多少?电路中产生的热量是多少?
WF=0.1J Q=0.1J
5.如图,有一匀强磁场B=1.0×10-3T，在垂直磁场的平 面内,有一金属棒AO,绕平行于磁场的O轴顺时针转动, 已知棒长L=0.20m，角速度ω=20rad/s，求：棒产生的 感应电动势有多大？
E n 100 0.09 - 0.01 V 16V
t
0.5
二、导体切割磁感线运动时的感应电动势
1、导体垂直切磁感线.
E B S B Ls BLv
t
t t
E BLv
动生电动势：由于导体运动而产生的电动势。
2.导体斜切磁Leabharlann 线E BLv1 BLv sin
（θ为v与B夹角） 有效速度：与B垂直的分速度
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。
一、感应电动势E
在电磁感应现象里产生的电动势叫做感应电动势， 产生感应电动势的那部分导体就相当于电源。
(1)磁通量的变化是由面积变化引起时，ΔΦ＝B·ΔS，则
(2)磁通量的变化是由磁场变化引起时，ΔΦ＝ΔB·S，则
(3)磁通量的变化是由面积和磁场变化共同引起时， 则根据定义求，ΔΦ＝Φ末－Φ初
例题1：一个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。
E 2BL1L2
E 2BL1L2
a
d
B
b
c 0'
4.如图,水平面上有两根相距0.5m的足够长的平行金属导轨MN和PQ,
它们的电阻不计,在M和P之间接有R=3.0Ω的定值电阻,导体棒长
ab=0.5m,其电阻为r=1.0Ω,与导轨接触良好.整个装置处于方向竖直向
下的匀强磁场中,B=0.4T.现使ab以v=10m／s的速度向右做匀速运动.
一、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 ΔΦ/Δ t 成正比。
Φ
当线圈为n匝时
En t
注电E意流：的k方公向式t另中行Δ判φ当 时断取电 间。绝动 单对势 位单 为值位s，时为不，VK涉,磁的及通取正量值单负为位，1.为感W应b，
2.法拉第电磁感应定律的理解
N
G
A 线圈A相当于电源
a
× × × × ×F
×××××
b 导体杆ab相当于电源
问题
穿过闭合导体回路的磁通量发生 变化，闭合导体回路中就有感应 电流。感应电流的大小跟哪些因 素有关？
猜想感应电流的大小跟这些因素有关
1.磁场强弱 2.运动速度 3.线圈匝数 4.磁场方向与导体运动方向 5.磁通量大小 6.磁通量的变化率
• 请你猜想一下
感应电动势跟什么因素有关？
实验装置如图所示，线圈的两端与电压 表相连。将强磁体从长玻璃管上端由静 止下落，穿过线圈。分别使线圈距离上 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。
若v//B：E=0（无切割）
速度v为平均值(瞬时值), E就为平均值(瞬时值)
L应指切割磁感线的有效长度
B
L
v
有效速度：在磁场中的 部分首尾相连
公式BLv中的L指的是切割磁感线的有效长度。 在上图中E=BLv，L是圆弧切割磁感线的有效长度。
练：求下面图示情况下，a、b、c三段导体两端的 感应电动势各为多大？
相当于一个电源，这时的非静电力与洛伦兹力有关。
× × ×× × ×
× × ×× × × v
× × ×× × ×
× × ×× × × × × ×× × ×
一段导线在做切割磁感线的运动时相当于一个电源，通过上面的分 析可以看到，这时的非静电力与洛伦兹力有关。由于导体棒运动产 生感应电动势，电路中有电流通过，导体棒在运动过程中会受到安 培力的作用。可以判断，安培力的方向与推动导体棒运动的力的方 向是相反的。这时即使导体棒做匀速运动，推力也做功。如果没有 推力的作用，导体棒将克服安培力做功而消耗本身的机械能