学科教师辅导教案
学员编号： 年 级：高三 课 时 数：3 学员姓名： 辅导科目：物理 学科教师： 授课类型
C 法拉第电磁感应定律（二）
星 级 ★★★
★★★★
★★★
授课日期及时段
教学内容
i.基础引入
＜建议用时5分钟！＞
批注：部分知识点由学生填空完成，5分钟左右完成。
：法拉第电磁感应定律是高中物理电磁学部分最重要的知识点，也是高中物理教学最后一个D 类要求的知
识点，是每年压轴题出题的考点之一。
电磁感应中力和运动的问题
：导体杆切割磁场的四个基本模型：
设：以下问题中电路总电阻为R ，切割杆质量为m ，切割长度为L ，匀强磁场为B ，所有摩擦均不计。 （1）杆以初速度v 0作切割磁场的运动：
ε＝BLv ，F A ＝ILB ＝B 2L 2v
R ＝ma 。加速度减小的减速运动。
（2）杆静止开始受恒力F 作用运动：
t =0时，F A ＝ma ，杆做加速运动；杆速度为v 时，ε＝BLv ，F A ＝ILB ＝B 2L 2v
R
；F －F A ＝ma ；
当a ＝0，v m ＝FR
B 2L 2。杆将做加速度减小的加速运动直到以最大速度作匀速直线运动。
（3）两根杆ab 、cd ，cd 初始静止，ab 以初速v 0切割：
设：t 时刻ab 切割速度为v 1，产生电动势ε1，cd 切割速度v 2，产生电动势ε2（刚开始时v 1>v 2）则： ε1＝BLv 1，ε2＝BLv 2， I ＝BL (v 1－v 2)R ，F A ＝B 2L 2(v 1－v 2)
R
ab 杆：F A ＝ma ，减速；cd 杆：F A ＝ma ，加速。当v 1=v 2时，a =0，两杆将做匀速直线运动。（此时电路中ε= 0）。 所以：ab 杆做加速度减小的减速运动，cd 杆做加速度减小的加速运动，最终两杆将以相同速度做匀速直线运动。 （4）两根杆ab 、cd ，杆cd 初始静止，杆ab 静止起受恒力F 作用切割磁场运动：
设：t 时刻ab 杆切割速度v 1，电动势ε1，加速度a 1，cd 杆速度v 2，电动势ε2，加速度a 2。则电路中电流： I ＝BL (v 1－v 2)R ，安培力：F A ＝B 2L 2(v 1－v 2)
R
ab 杆：F －F A ＝ma 1，做加速度减小的加速运动； cd 杆：F A ＝ma 2，做加速度变大的加速直线运动。
只要a 1>a 2，v 1－v 2增大，则a 1继续减小，a 2继续增大，直至a 1=a 2，v 1－v 2=恒量，此时，电路中电流稳定，安培力恒定，两杆加速度相同。
电磁感应和功能的综合应用
：
1、产生和维持感应电流的过程就是其他形式的能量转化为感应电流电能的过程。
（1）导体在达到稳定状态之前，外力移动导体所做的功，一部分用于克服安培力做功，转化为产生感应电流的电能且最后转化为焦耳热，另一部分用于增加导体的动能；
（2）当导体达到稳定状态（做匀速运动）时，外力所做的功完全用于克服安培力做功，并转化为感应电流的电能且最后转化为焦耳热。
2、在电磁感应现象中，能量是守恒的，楞次定律与能量守恒定律是相符合的，认真分析电磁感应过程中的能量转化，熟练地应用能量转化与守恒定律是求解较复杂的电磁感应问题常用的简便方法。
3、安培力做功和克服安培力做功的区别：电磁感应的过程，总伴随着能量的转化和守恒，当外力克服安培力做功时，就有其他形式的能转化为电能；当安培力做正功时，就有电能转化为其他形式的能。
ii.例题讲解
＜建议用时20分钟！＞
：法拉第电磁感应定律在高考中必考的重要考点，每年在高考中所占的分值也颇高，既可以单独出题，也
可以和其他知识点结合综合考查能力，主要的题型有：选择、填空、实验和计算。
寻找足迹：法拉第电磁感应定律的相关考题
题型一：电磁感应中的力学问题
例1.（★★★）将一个矩形金属线框折成直角框架abcdefa ，置于倾角为α＝37°的斜面上，ab 边与斜面的底线MN 平行，如图所示，每边长均为0.2m ，线框总电阻为R ＝0.02Ω，ab 边和de 边的质量均为m ＝0.01kg ，其余四边质量不计。框架可绕过c 、f 点的固定轴转动。现从t ＝0时刻开始沿斜面向上加一随时间均匀增加的、范围足够大的匀强磁场，磁感应强度与时间的关系式为B ＝0.5t （T ），磁场方向与cdef 面垂直。求：
（1）线框中感应电流的大小，并在ab 段导线上画出感应电流的方向。 （2）t 为何值时框架将开始绕其固定轴转动？
Tips ：（1）ε=0.02V ，I=1.0A ，方向从a 到b （2）f ab =0.1t ，方向垂直斜面向上。M f =f ab bc=0.02 t 。 M G =mgbccosα+mgcdsinα=mgbc （cosα+sinα）=0.028Nm 。力矩平衡有M f =M G ，0.02t=0.028，t=1.4s 。
Key ：（1）I=1.0A ，方向从a 到b （2）t=1.4s
例2.（★★★★）两条平行于裸导体轨道c 、d 所在平面与水平面间夹角为θ，相距为L ，轨道下端与电阻R 相连，质量为m 的金属棒ab 放在导轨上，导轨处在方向垂直斜面向上的磁场中，如图所示。导轨和金属棒的电阻不计，上下的导轨都足够长，有一个水平方向的力垂直作用在棒上，棒的初状态速度为零，则求：
（1）当水平力大小为F ，方向向右时，金属棒ab 运动的最大速度是多少？
（2）当水平力方向向左时，其大小满足什么条件，金属棒ab 可能沿轨道向下运动？
（3）当水平力方向向左时，其大小使金属棒恰不脱离轨道，金属棒ab 运动的最大速度是多少？
Tips ：（1）本小题可分三种情况讨论：
①水平力F 、滑棒重力G 及导轨对滑棒的支持力N 恰好平衡时F ＝mgtanθ，此时滑棒ab 的最大速率为零。
②若滑棒沿导轨向上运动，其受到的安培力厂沿导轨向下。当滑棒受力平衡时速率最大，此时有Fcosθ＝mgsinθ＋f ，E 总＝BLv ，I ＝E 总/R ，f ＝BIL ＝B 2L 2v/R 。联解上述各式可得此时的最大速率：v ＝（Fcosθ－mgsinθ）R/B 2L 2。
M
N
B
a
b c
d
e
f
α
③若滑棒沿导轨向下运动，其受到的安培力f 沿导轨向上。当滑棒受力平衡时速率最大，此时有mgsinθ＝Fcosθ＋f ，可解得v ＝（mgsinθ－Fcosθ）R/B 2L 2。
（2）当F 水平向左时，滑棒只能沿导轨向下运动，此时安培力沿导轨向上，要求滑棒不脱离导轨的条件是N ＝mgcosθ－Fsinθ＞0，即F ≤mgcotθ。
（3）F 水平向左时恰能不脱离导轨，此时水平力F 、安培力f 和重力mg 三力平衡，即：mgsinθ＋Fcosθ＝f 。同样可联解得滑棒的最大速度：v ＝（mgsinθ＋Fcosθ）R/B 2L 2＝mgR/B 2L 2sinθ。
Key ：（1）本小题可分三种情况讨论。（2）F ≤mgc otθ。（3）mgR/B 2L 2sinθ
例 3.（★★★★）如图所示，空间存在着一个范围足够大的竖直向下的匀强磁场区域，磁场的磁感强度大小为B =0.6T 。边长为L=0.5m 的正方形金属框abcd （以下简称方框）被固定在光滑的绝缘水平面上，其外侧套着一个质量为m=0.4kg 、与方框边长相同的U 型金属框架MNPQ （以下简称U 型框），U 型框与方框之间接触良好且无摩擦。NP 、bc 、ad 三边的电阻均为r=0.2Ω，其余部分电阻不计。U 型框从图示位置开始以初速度v 0=1.2m/s 向右以a ＝－1.5m/s 2作匀变速运动。问： （1）开始时流过U 型框的电流大小和方向如何？ （2）开始时方框上ad 边的热功率多大？
（3）当U 型框NP 边与方框bc 边间的距离为0.29m 时作用在U 型框上的外力大小和方向如何？
Tips ：（1）开始时00.36BLv V ε==，回路总电阻0.32r R r =+=Ω总，回路总电流 1.2I A r ε==总
总
，此即流过U 型框的电流，方
向Q →P →N →M 。（2）流过ad 的电流大小0.62
ad I I A =
=总，所以ad 边的热功率为2
0.072ad ad P I r W ==。 （3）设U 型框运动到位移x 时速度为v t ，则根据运动学公式有202t v v ax =
-，此时感应电动势202t t BLv BL v ax ε==-，感应电流
202t
t BL v ax I R R ε-==总总，经过此位置时的安培力大小22202A t B L v ax F BI L R -==
总
。
由于U 型框作匀变速运动，当它向右经过此位置时，有A F F ma +=，得222
02B L v ax F ma R -=-总
0.33N =。
当U 型框向左经过此位置时，有A F F ma -=，得22202B L v ax
F ma R -=+
总
0.87N =。
Key ：（1） 1.2I A r ε==总
总
，方向Q →P →N →M 。（2）20.072ad ad P I r W ==。
（3）当它向右经过此位置时，222
02B L v ax F ma R -=-总
0.33N =。当U 型框向左经过此位置时，22202B L v ax F ma R -=+总0.87N =。
题型二：电磁感应中的能量问题
a
d
b c B
M
N
P Q
例4.（★★★）电阻为R的矩形线框abcd，边长ab＝L，ad＝h，质量为m，自某一高度自由
落下，通过一匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁场区域的宽度为h，如图所示。若线
框以恒定速度通过磁场，线框中产生的焦耳热是（不考虑空气的阻力）。
Tips：从能的转化和守恒定律分析，线框在磁场中匀速运动，则动能不变，它在磁场中下降2h，重
力势能的减小等于它内能的增加，即焦耳热：Q＝2mgh。
Key：2mgh
例5.（★★★★）（2006上海）如图所示，平行金属导轨与水平面成θ角，导轨与固定电阻R1和R2相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面。有一导体棒ab，质量为m，导体棒的电阻与固定电阻R1和R2的阻值均相等，与导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒ab沿导轨向上滑动，当上滑的速度为v时，受到安培力的大小为F。此时（）
（A）电阻R1消耗的热功率为Fv/3
（B）电阻R2消耗的热功率为Fv/6
（C）整个装置因摩擦而消耗的热功率为μmgvcosθ
（D）整个装置消耗的机械功率为（F＋μmgcosθ）v
Tips：棒ab上滑速度为v时，切割磁感线产生感应电动势E=Blv，设棒电阻为R，则R1=R2=R，回路的总电阻R总=1.5R，通过棒的电流I=2BLv/3R，棒所受安培力F=BIl=2B2L2v/3R，通过电阻R1的电流与通过电阻R2的电流相等，即I1=I2=I/2= BLv/3R，则电阻R1消耗的热功率P1=I12R=B2L2v2/9R=Fv/6，电阻R2消耗的热功率P2=I22R= Fv/6。杆与导轨的摩擦力f=μmgcosθ，故摩擦消耗的热功率为P=fv=μmgvcosθ，整个装置消耗的机械功率为Fv+μmgvcosθ=(F+μmgcosθ) v。
Key：BCD
例6.（★★★）如图所示，两根长度足够的平行导轨处在与水平方向成θ角的斜
面上，θ＝37°，导轨电阻不计，间距L＝0.3m，在斜面上加有磁感应强度B＝1T、
方向垂直于导轨平面的匀强磁场，导轨两端各接一个阻值R0＝2Ω的电阻，一质
量m＝1kg、电阻r＝2Ω的金属棒横跨在平行导轨间，棒与导轨间的动摩擦因数μ
＝0.5，金属棒以平行于导轨向上的初速度v0＝10m/s上滑，直至上升到最高点的
过程中，通过上端电阻的电量Δq＝0.1C，求上端电阻R0产生的焦耳热Q。
Tips：设上滑s须历时t，平均电动势E＝BLs/t，总电流I＝E/R，支路电流I′＝I/2，通过上端电阻的电
量Δq＝I′t＝BsL/2（R0/2＋r），解得s＝2m。再由功能关系有mv02/2＝mgssin37°＋mgscos37°＋6Q，最后解
得Q＝5J。
Key：5J
例7.（★★★★）如图所示，一矩形导线框abcd位于竖直平面内，其下方有一匀强磁场区
域，区域的上下边界PP′与QQ′均与cd 平行。已知线框的质量为m 、电阻为R ，ab 为l 1，bd 为l 2；磁场的磁感应强度为B ，方向如图，磁场上下边界的距离H ＞l 2。现令线框从离磁场区域上边界PP′的距离为h 处自由下落，已知在线框的cd 边进入磁场以后，ab 边到达边框PP′之前的某一时刻线框的速度已达到这一阶段的最大值。问：从线框开始下落到cd 边刚刚到达磁场区域下边界QQ′的过程中，磁场作用于线框的安培力所做的总功为多少？
Tips ：线框dc 边从h 高处到达PP′边的过程中有mv 2/2＝mgh 。设线框dc 边下落到离PP′边的距离为Δh 。时有最大速度v 0，此时感应电动势和电流分别为E ＝B l 1v 0和I ＝E/R ＝B l 1v 0/R ，线框受到的安培力为F ＝B l 1I ＝B 2l 12v 0/R 。速度达到最大时有F ＝mg ，所以有v 0＝mgR/B 2l 12，在出边向下运动距离Δh 1时重力做功为mgΔh 1，求出安培力做功为W 安＝mv 02/2－mv 12/2－mgΔh 1＝m 3g 2R 2/B 4l 14－mgh －mgΔh 1。线框速度达到v 0后作匀速运动，当dc 边匀速向下运动Δh 2＝l 2－Δh 1时，ad 边到达PP′边，此时整个线框都进入磁场。在dc 边匀速向下运动Δh 2的过程中，安培力的功等于重力功（动能增量为零），即W′安＝－mgΔh 2＝－mg （l 2－Δh 1）。从整个线框进入磁场到dc 边到达边界QQ′后，线框不再受安培力作用。全程中安培力作的总功为W ＝W 安＋W 安′＝m 3g 2R 2/2B 4l 14－mg （L 2＋h ）
Key ：m 3g 2R 2/2B 4l 14－mg （L 2＋h ）
＜建议用时5分钟！＞
iv.专题检测
＜建议用时10分钟！＞
常见分析方法：电磁感应的力学分析和能量分析
（1）电磁感应与力和运动结合的问题，研究方法与力学相同。首先明确研究对象，搞清物理过程。正确地进行受力分析，这里应特别注意伴随感应电流而产生的安培力。其次应用相同的规律求解：匀速运动可用平衡条件求解．变速运动的瞬时速度可用牛顿第二定律求解，思考方向是：导体受力运动产生感应电动势→感应电流→通电导体受安培力→合外力变化→加速度变化→速度变化→感应电动势变化→……，周而复始，循环结束时，加速度等于零，导体达到稳定运动状态。要画好受力图，抓住 a =0时，速度v 达最大值的特点。
（2）电磁感应现象中，产生的电能是其他形势的能转化来的，外力克服安培力做多少功，就有多少电能产生．从能量转化和守恒的观点看，楞次定律描述了其他形式的能通过磁场转化为电能的规律，楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体表现，电磁感应现象是能量守恒定律的重要例证，也是解决一些电磁感应问题的重要方法，变速运动的热量问题一般用能量观点分析，应尽量应用能的转化和守恒定律解决问题。
（10分钟小测试，满分50分）
1．（★★★）如图所示，线圈由A位置开始下落，在磁场中受到的磁场力如果总小于它的重
力。它在A、B、C、D四个位置中的B、D位置，线圈恰好有一半在磁场中，则加速度关系
为（）
（A）a A＞a B＞a C＞a D（B）a A＝a C＞a B＞a D
（C）a A＝a C＞a D＞a B（D）a A＝a C＞a B＝a D
Key：B
2．（★★★★）如图所示，NMPQ为一个由同种金属材料制成粗细均匀的导体框架，它水
平放置，MN与PQ平行，并处在方向垂直向上的匀强磁场中。粗金属棒ab与MN、PQ垂
直，可在框架上无摩擦滑动。现用外力匀速拉动ab，使它沿与MN、PQ平行的方向向右运
动，则力F做功的功率将（）
（A）保持不变（B）越来越小
（C）越来越大（D）无法判定
Key：B（提示：框架有电阻，且随着滑棒的右移而变大）
3．（★★★）边长为h的正方形金属导线框，以图中所示的位置由静止开始下落，通过一匀强磁场区域，磁场方向水平，且垂直于线框平面，磁场区域宽度为H，上下边界如图中虚线所示，且H＞h。从线框开始下落，到完全穿过磁场区的全过程中（）
（A）线框中总有感应电流存在
（B）线框受到磁场力的合力方向有时向上，有时向下
（C）线框运动的方向始终向下的
（D）线框速度的大小不一定总是在增加
Key：CD
4．（★★★）如图所示，边长分别为L1和L2的长方形线框，在外力作用下匀速通过宽为d的有界匀强磁场区，在线框通过磁场区的过程中，力F做功的情况是（）
（A）当d＞L2时，力F做功为2FL2
（B）当d＞L2时，力F做功为2Fd
（C）当d＜L2时，力F做功为2FL2
（D）当d＜L2时，力F做功为2Fd
Key：AD
5．（★★★）如图所示，长L1宽L2的矩形线圈电阻为R，处于磁感应强度为B的匀强
磁场边缘，线圈与磁感线垂直。则将线圈以向右的速度v匀速拉出磁场的过程中，拉力
的大小为；拉力的功率为；拉力做的功为；线圈中产生的电
热为。
Key：B2L22v/R，B2L22v2/R，B2L22L1v/R，B2L22L1v/R
6．（★★★★）如图所示，水平金属框架上有一根可以无摩擦滑动的金属杆MN，由细线
ab与墙连接，细线能承受的最大拉力为T，CDMN构成的边长为L的正方形回路的电阻为
R。当垂直穿过回路的磁场从t＝0起以每秒k特的速率由零均匀增大时，经过时间
后细线将被拉断。
Key：RT/L3k2
7．（★★★★）如图所示，光滑竖直平行导轨上有一质量为m的导体棒ab，导轨与导体棒电阻均不计，导轨上端连有一电阻R，现导体棒ab自由下落，以速度v进入高为h的水平方向的匀强磁场区域，穿过磁场时的速度为v/2，空气阻力不计，则此过程中电阻R上产生的热量为。
Key：mgh+3mv2/8
8.（★★★）如图所示，一根长为L＝0.25m，质量为m＝0.01kg的均匀金属杆PQ斜
靠在支架上，其中PN段的长为l＝0.05m，PQ与水平面的夹角为α＝53°。从杆与支架
的接触点N和Q引出导线与电源、滑动变阻器及电流表接通。若电流表的示数为I＝
3A，金属棒所在处有一匀强磁场，磁场的方向与PQ所在的竖直面垂直，则磁感应强
度值达到T时，接触点N处正好没有压力。
Key：0.125
9.（★★★★）如图所示，N匝的矩形线框abcd，总电阻为R，ab＝L1，bc＝L2。ab边用竖直
轻线挂起，cd 边搁在极粗糙的水平地面上，线框均匀、质量为m ，线框平面与水平地面成θ角。有竖直向上的匀强磁场穿过线框平面，当它的磁感应强度以B ＝B 0＋kt 均匀变大时，经多长时间细线将放松？
Key ：mg/2k 2N 2L 12L 2sin θ－B 0/k
10.（★★★）如图所示，在倾角为θ的光滑斜面上，存在着两个磁感应强度大小均为B 的匀强磁场，区域Ⅰ磁场方向垂直斜面向下，区域Ⅱ磁场方向垂直斜面向上，磁场宽度均为L ，一个质量为m ，电阻为R ，边长也为L 的正方形线框，由静止开始下滑，沿斜面滑行一段距离后ab 边刚越过ee’进入磁场区域I 时，恰好做匀速直线运动。若当ab 边到达gg’与ff’的中间位置时，线框又恰好做匀速直线运动。求： （1）当ab 边刚越过ee'进入磁场区域I 时做匀速直线运动的速度v ； （2）当ab 边刚越过ff’进入磁场区域Ⅱ时，线框的加速度a ；
（3）线框从ab 边开始进入磁场Ⅰ至ab 边到达gg’与ff’的中间位置的过程中产生的热量。
Key ：（1）正方形线框的ab 边刚越过ee ’线后即作匀速运动，此时线框受力平衡，有mgsinθ＝BIL ，这里E BLv I R R ==。联解两式可
得线框的ab 边刚越过ee’线后即作匀速运动的速度22
sin mgR v B L θ=
。
（2）在ab 边刚越过ff’线时，线框中产生的总感应电动势为E ’＝2BLv ，此时线框的加速度可由牛顿第二定律，并结合v 和E ’的表达式求得''sin 2sin 3sin F E a g B L g g m mR
θθθ=
-=-=。 （3）设线框的ab 边再次作匀速运动时的速度已变为v ’，有2'sin 2BLv mg B
L R θ=求得22sin 1'44
mgR v v B L θ==。由能量关系求得
222222
44
311315sin sin 'sin 222232m g R Q mg L mv mv mgL B L θθθ=?+-=+
。
本次测试得分______________
< 喔………达标啦！>
v.物理巴士
§ 4.3 法拉第电磁感应定律 编写 薛介忠 【教学目标】 知识与技能 ● 知道什么叫感应电动势 ● 知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量，并能区别Φ、ΔΦ、t ??Φ ● 理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式 ● 知道E =BLv sin θ如何推得 ● 会用t n E ??Φ=和E =BLv sin θ解决问题 过程与方法 ● 通过推导到线切割磁感线时的感应电动势公式E =BLv ，掌握运用理论知识探究问题的方法 情感态度与价值观 ● 从不同物理现象中抽象出个性与共性问题，培养学生对不同事物进行分析，找出共性与个性的辩证唯物主义思想 ● 了解法拉第探索科学的方法，学习他的执著的科学探究精神 【重点难点】 重点：法拉第电磁感应定律 难点：平均电动势与瞬时电动势区别 【教学内容】 [导入新课] 在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？ 在电磁感应现象中，磁通量发生变化的方式有哪些情况？ 恒定电流中学过，电路中产生电流的条件是什么？ 在电磁感应现象中，既然闭合电路中有感应电流，这个电路中就一定有电动势。在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势。下面我们就来探讨感应电动势的大小决定因素。 [新课教学] 一．感应电动势 1．在图a 与图b 中，若电路是断开的，有无电流？有无电动势？ 电路断开，肯定无电流，但有电动势。 2．电流大，电动势一定大吗？ 电流的大小由电动势和电阻共同决定，电阻一定的情况下，电流越大，表明电动势越大。 3．图b 中，哪部分相当于a 中的电源？螺线管相当于电源。 4．图b 中，哪部分相当于a 中电源内阻？螺线管自身的电阻。 在电磁感应现象中，不论电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就有感应电动势。有感应电动势是电磁感应现象的本质。
法拉第与电磁感应定律 摘要：法拉第，在科学史上做出杰出贡献的实验物理学家,他是名副其实的穷二代，凭借高于常人的智商和自己坚持不懈的努力成为了举世闻名的科学家，他不只是在电磁学中引入了电场线和电磁感应线，这使得后人能更清楚、形象地理解电磁场。他最突出的成就就是发现了电磁感应定律，不但促进了科学的发展而且还开创了人类美好生活的新时代，为人类带来了丰富的物质和精神财富。 关键词：法拉第、电磁感应定律、应用、学习、感应电流 0引言 在21世纪的新时代，法拉第电磁感应定律的运用遍及人类生活的很多方面并使我们的生活越来越便捷，享受着这个时代独有的幸福的同时，我们便更想探索法拉第电磁感应定律具体应用在哪些方面，更想知道到底是什么样的天才发现了这样神奇的定律。本篇论文选择了对近代物理学做出了杰出贡献的英国科学家法拉第的生平进行全面的分析，并综述了电磁感应定律在科技史上的地位。文中有历史、人物和科学的发展过程。 1法拉第简介 1.1法拉第的家庭背景 法拉第，一个自学成才的理工男。1971年9月22日这个未来著名的物理学家呱呱坠地，他是家里的第三个儿子，他的家庭贫困，父亲是一个铁匠，靠着自己勤劳的双手养家糊口，收入甚微，入不敷出。所以，“富二代”、官二代“这样的身份注定与他无缘，要想以后出人头地，只能靠他自己的天赋和努力。贫困的家庭连温饱都难以解决，上学接受教育对他来说那只能是梦想。由于穷困，法拉第在人生最灿烂的时候辍学了，那一年他才13岁，是求知欲最强烈的年华。退学后，为生活所迫，他在街上卖报、在书店当学徒挣钱以贴补家用。是金子就一定会发光，是锤子就一定会受伤，法拉第无疑就是一块金子，就算是出生卑微，无学可上也不会阻碍他这块金子熠熠生辉。 1.2法拉第的求学及工作经历 法拉第酷爱学习，任何一个学习机会对于他都是极其珍贵的，他的哥哥注意到了他的天赋，所以愿意资助他学习，他非常幸运地参加了很多科学活动。通过这些活动他开始接触到了科学的神秘世界并且深深地被科学所吸引，这一切为他未来成为科学家铺好了道路。如果你足够好上帝一定不会埋没你，而且总会为你开上一扇窗，法拉第就是被上帝宠爱的那个人才，上帝为他开了一扇窗从而结识了著名的化学家戴维，他被戴维的才华所征服，随即他大胆地写信给戴维讲述了他对一些科学的见解，并表明自己热爱科学、愿意为科学献身。机会总是垂青于有准备的人，法拉第的能力才华深受戴维的赏识，22岁的他就被戴维任命为自己的实验助理。名师出高徒，法拉第以戴维为师，这为他后来的成就铺就了一条康庄大道。而且法拉第聪明、刻苦，很受戴维的器重，所以每次戴维外出考察时总会让法拉第相伴，而每一次外出考察对他来说都是弥足珍贵的学习机会，都会是他增长知识、开拓视野。 法拉第于1815年回到皇家研究所，而且他的启蒙老师戴维非常耐心地指导他做各种研究工作，在他们共同的努力下好几项化学研究都取得了成果。1816年对法拉第来说是不寻常的一年，是他科学道路的新起点，因为在这一年他发表了他人生中的首篇论文。从1818年开始他和J·斯托达特共同钻研合金钢，并且第一次独立创立了著名的金相分析方法。由于法拉第工作兢兢业业，深受研究院的重视，所以1821年被学院提升担任皇家学院总监这一要职。在两年之后的1823年，经过刻苦的钻研他发现了氯气与其余一些气体的液化方法。世界总是公平的，春天种下什么种子秋天就会收获什么果实，而法拉第所付出的努力也是会得到回报的，1824年1月他终于正式成为皇家学会的会员。1825年2月法拉第传承了启蒙老师戴维曾经的职位即被任命为皇家研究所实验室主任。就在这一年，他又有一项伟大的发现-----他发现了有机物苯。
一、法拉第电磁感应定律 1．如图甲所示，两根足够长的水平放置的平行的光滑金属导轨，导轨电阻不计，间距为L ，导轨间电阻为R 。PQ 右侧区域处于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度大小为B ；PQ 左侧区域两导轨间有一面积为S 的圆形磁场区，该区域内磁感应强度随时间变化的图象如图乙所示，取垂直纸面向外为正方向，图象中B 0和t 0都为已知量。一根电阻为r 、质量为m 的导体棒置于导轨上，0?t 0时间内导体棒在水平外力作用下处于静止状态，t 0时刻立即撤掉外力，同时给导体棒瞬时冲量，此后导体棒向右做匀速直线运动，且始终与导轨保持良好接触。求： (1)0~t 0时间内导体棒ab 所受水平外力的大小及方向 (2)t 0时刻给导体棒的瞬时冲量的大小 【答案】(1) ()00=BB SL t F R r + 水平向左 (2) 00 mB S BLt 【解析】 【详解】 (1)由法拉第电磁感应定律得 ： 010 B S BS E t t t ?Φ?= ==?? 所以此时回路中的电流为： () 1 00B S E I R r R r t = =++ 根据右手螺旋定则知电流方向为a 到b. 因为导体棒在水平外力作用下处于静止状态，故外力等于此时的安培力，即： () 00==BB SL F F BIL R t r = +安 由左手定则知安培力方向向右，故水平外力方向向左. (2)导体棒做匀速直线运动，切割磁感线产生电动势为： 2E BLv = 由题意知： 12E E = 所以联立解得：
00 B S v BLt = 所以根据动量定理知t 0时刻给导体棒的瞬时冲量的大小为： 00 0mB S I mv BLt =-= 答：(1)0~t 0时间内导体棒ab 所受水平外力为() 00= BB SL t F R r +，方向水平向左. (2)t 0时刻给导体棒的瞬时冲量的大小 00 mB S BLt 2．如图所示，在垂直纸面向里的磁感应强度为B 的有界矩形匀强磁场区域内，有一个由均匀导线制成的单匝矩形线框abcd ，线框平面垂直于磁感线。线框以恒定的速度v 沿垂直磁场边界向左运动，运动中线框dc 边始终与磁场右边界平行，线框边长ad =l ，cd =2l ，线框导线的总电阻为R ，则线框离开磁场的过程中，求： （1）线框离开磁场的过程中流过线框截面的电量q ； （2）线框离开磁场的过程中产生的热量 Q ； （3）线框离开磁场过程中cd 两点间的电势差U cd ． 【答案】（1）22Bl q R =（2） 234B l v Q R =（3）43cd Blv U = 【解析】 【详解】 (1)线框离开磁场的过程中,则有： 2E B lv = E I R = q It = l t v = 联立可得：2 2Bl q R = (2)线框中的产生的热量： 2Q I Rt =
物理法拉第电磁感应定律的专项培优练习题及答案 一、法拉第电磁感应定律 1．如图（a ）所示，间距为l 、电阻不计的光滑导轨固定在倾角为θ的斜面上。在区域I 内有方向垂直于斜面的匀强磁场，磁感应强度为B ；在区域Ⅱ内有垂直于斜面向下的匀强磁场，其磁感应强度B t 的大小随时间t 变化的规律如图（b ）所示。t ＝0时刻在轨道上端的金属细棒ab 从如图位置由静止开始沿导轨下滑，同时下端的另一金属细棒cd 在位于区域I 内的导轨上由静止释放。在ab 棒运动到区域Ⅱ的下边界EF 处之前，cd 棒始终静止不动，两棒均与导轨接触良好。已知cd 棒的质量为m 、电阻为R ，ab 棒的质量、阻值均未知，区域Ⅱ沿斜面的长度为2l ，在t ＝t x 时刻（t x 未知）ab 棒恰进入区域Ⅱ，重力加速度为g 。求： (1)通过cd 棒电流的方向和区域I 内磁场的方向； (2)ab 棒开始下滑的位置离EF 的距离； (3)ab 棒开始下滑至EF 的过程中回路中产生的热量。 【答案】(1)通过cd 棒电流的方向从d 到c ，区域I 内磁场的方向垂直于斜面向上；(2)3l （3）4mgl sin θ。 【解析】 【详解】 (1)由楞次定律可知，流过cd 的电流方向为从d 到c ，cd 所受安培力沿导轨向上，由左手定则可知，I 内磁场垂直于斜面向上，故区域I 内磁场的方向垂直于斜面向上。 (2)ab 棒在到达区域Ⅱ前做匀加速直线运动， a ＝ sin mg m θ =gs in θ cd 棒始终静止不动，ab 棒在到达区域Ⅱ前、后，回路中产生的感应电动势不变，则ab 棒在区域Ⅱ中一定做匀速直线运动，可得： 1Blv t ?Φ =? 2(sin )x x B l I BI g t t θ??= 解得 2sin x l t g θ = ab 棒在区域Ⅱ中做匀速直线运动的速度
法拉第电磁感应定律教学设计 鹿城中学理化生教研组田存群 课程背景: “法拉第电磁感应定律”是高二物理选修（3-2）中的第四章第4节内容，是电磁学的核心内容。从知识的发展来看,它既能与电场、磁场和恒定电流有紧密的联系，又是学习交流电、电磁振荡和电磁波的重要基础。从能力的发展来看，它既能在与力、热知识的综合应用中培养综合分析能力，又能全面体现能量守恒的观点。因此，它既是教学的重点，又是教学的难点。 鉴于此部分知识较抽象，而我的学生的抽象思维能力较弱。在这节课的教学中，我注重体现新课程改革的要求，注意新旧知识的联系，同时紧扣教材，通过实验、类比、等效的手段和方法，来化难为简，使同学们利用已掌握的旧知识，来理解所要学习的新概念。力求通过明显的实验现象诱发同学们真正的主动起来，从而激发兴趣，变被动记忆为主动认识。 课程详述： 一．教学目标： 1．知道感应电动势，能区分磁通量的变化Δφ和磁通量的变化率Δφ/Δt。 通过演示实验，定性分析感应电动势的大小与磁通量变化快慢之间的关系。培养学生对实验条件的控制能力和对实验的观察能力。 2.通过法拉第电磁感应定律的建立，进一步定量揭示电与磁的关系，培养学生类比推理能力和通过观察、实验寻找物理规律.使学生明确电磁感应现象中的电路结构，通过对公式E=nΔφ/Δt的理解，引导学生推导出E=BLv，并学会初步的应用。 3.通过介绍法拉第的生平事迹，使学生了解法拉第探索科学的方法和执著的科学研究精神，教育学生加强学习的毅力和恒心。 二．教学重点： 法拉第电磁感应定律的建立过程及规律理解。 三．教学难点： 1．磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率三者的区别。 2．理解E=nΔφ/Δt是普遍意义的公式，而E=BLv是特殊情况下导线在切割磁感线情况下的计算公式。 四．教具：
法拉第电磁感应定律总结 一·电磁感应是指利用磁场产生电流的现象。所产生的电动势叫做感应电动势。所产生的电流叫做感应电流 注意： 1) 产生感应电动势的那部分导体相当于电源。 2) 产生感应电动势与电路是否闭合无关, 而产生感应电流必须闭合电路。 3) 产生感应电流的两种叙述是等效的, 即闭合电路的一部分导体做切割磁感线 运动与穿过闭合电路中的磁通量发生变化等效。： 二·电磁感应规律 1感应电动势的大小: 由法拉第电磁感应定律确定。 当长L的导线，以速度v，在匀强磁场B中，垂直切割磁感线，其两端间感应电动势的大小为E=BLV(1)。 此公式使用条件是方向相互垂直，如不垂直，则向垂直方向作投影。，电路中感应电动势的大小跟穿过这个电路的磁通变化率成正比——法拉第电磁感应定律。 2在回路中面积变化，而回路跌磁通变化量，又知B S T。 如果回路是n匝串联，则 E=NBS/T(2)。 3公式一：要注意: 1)该式通常用于导体切割磁感线时, 且导线与磁感线互相垂直 (l^B )。2)为v与B的夹角。l为导体切割磁感线的有效长度(即l为导体实际长度在垂直 于B方向上的投影) 公式二: 。注意: 1)该式普遍适用于求平均感应电动势。2)只与穿过电路的磁通量的变化率有关, 而与磁通的产生、磁通的大小及变化方式、电路是否闭合、电路的结构与材料等因素无关 公式中涉及到磁通量的变化量的计算, 对的计算, 一般遇到有两种情况: 1)回路与 磁场垂直的面积S不变, 磁感应强度发生变化, 由, 此时,此式中的叫磁感应强度的变化率, 若是恒定的, 即磁场变化是均匀的, 那么产生的感应电动势是恒定电动势。2)磁感应强度B 不变, 回路与磁场垂直的面积发生变化, 则, 线圈绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动产生交 变电动势就属这种情况。 4严格区别磁通量, 磁通量的变化量磁通量的变化率, 磁通量, 表示穿过研究平面的 磁感线的条数, 磁通量的变化量, 表示磁通量变化的多少, 磁通量的变化率表示磁通量变 化的快慢, , 大, 不一定大; 大, 也不一定大, 它们的区别类似于力学中的v, 的区别, 另外I、也有类似的区别。 5 当长为L的导线，以其一端为轴，在垂直匀强磁场B的平面内，以角速度匀速转动时，其两端感应电动势为E=1/2BL*LW。 6 三种切割情形的感应电动势
法拉第电磁感应定律专题 1.如图所示，宽度L二的足够长的平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上，导 轨的一端连接阻值R=Q的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B=.—根质量m=10g的导体棒MN放在导轨上，并与导轨始终接触良好，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计。现用垂直MN的水平拉力F拉动导体棒使其沿导轨向右匀速运动，速度v=s,在运动过程中始终保持导体棒与导轨垂直。求： (1)在闭合回路中产生感应电流I的大小； (2)作用在导体棒上拉力F的大小； (3)当导体棒移动50cm时撤去拉力，求整个过程中电阻R上产生的热量Q。 X X 乂MX XXX Q, R2=6Q，整个装置放在磁感应强度为B=的匀强磁场中，磁场方向垂直与整个导轨平面，现用外力F拉着AB向右以v=5m/s速度作匀速运动.求: (1)导体棒AB产生的感应电动势E和AB棒上的感应电流方向， (2)导体棒AB两端的电压U. 3.如图所示，半径为R的圆形导轨处在垂直于圆平面的匀强磁场中，磁感应 强度为B,方向垂直于纸面向内。一根长度略大于导轨直径的导体棒MN以速率v在圆导轨上从左端滑到右端，电路中的定值电阻为r,其余电阻不计, 导体棒与圆形导轨接触良好。求: (1)在滑动过程中通过电阻r的电流的平均值； (2)MN从左端到右端的整个过程中，通过r的电荷量; (3)当MN通过圆导轨中心时，通过r的电流是多大 2.如图所示，两个光滑金属导轨(金属导轨电阻忽略不计)相距L=50cm, 导体棒AB的电阻为r=1 Q,且可以在光滑金属导轨上滑动，定值电阻R1=3 4?如图(a)所示，平行金属导轨MN、PQ光滑且足够长，固定在同一水平面上，两导轨间距L=，电阻R=Q，导轨上停放一质量m =、电阻r =Q的金属杆, 导轨 X X n n XXX F X X X [x X XXX X X i/ X X X
法拉第的电磁感应实验 作者:不详日期:2006-11-2 来源:本站点击: 我们现在生活在一个电气时代里：电动机在工厂里轰鸣，电车在飞驰，电灯照亮了千家万户，电视机在播放节目，电脑在运作……由于有了电，旧时代许多令人神往的幻想已变成了现实。如今电气业给我们创造的这一切福利和文明，都起源于1831年10月17日法拉第的一次具有划时代意义和意外的电磁实验成功。由于这次成功，法拉第制造了世界上第一台电磁感应发电机；由于这次成功，人类制造出今天的发电机、电动机、水电站，以及一切电力站网。 法拉第（1791～1867）出生于英国伦敦一个铁匠家里。由于家庭贫困，他12岁时就到一家书店当学徒。由于经常接触图书，他发现书里有许多自己从不知道的事物，书籍简直是知识的海洋。从此以后他开始刻苦自学，认真读书，发奋要成为一个有学识的人。他不仅认真阅读电学、化学方面的书籍，而且用平日节约下来的一点钱买了几件实验仪器，按书中所说的做起实验来。 法拉第不仅向书本学习，还利用一切机会向当时著名的科学家学习，买票听他们的讲演，认真做记录。1810年春天，法拉第凑钱去听科学家塔特林讲解自然科学。他每晚都将所做的记录整理誊清。特别对法拉第人生具有重大转折意义的是，他于1812年时到英国皇家学院去听著名科学家戴维的化学讲演。正是从此开始，他踏上了献身科学的道路。 他大胆地给戴维先生写了封信，而且将听讲的记录全寄去了。他在信中说明了自己对科学的热爱，并且渴望能在皇家学会得到一份工作。戴维看到了他的严肃认真和对科学的热情，竟然答应了他的请求，介绍他到皇家学院当助理员，担任了戴维的实验助手。 实验室的工作为法拉第提供了优越的条件。他可以自由地利用图书馆，获得各种资料，从而可以发展各方面的知识。作为戴维的助手和随从，法拉第又获得了到欧洲大陆进行科学考察的机会。尽管在旅行中受到戴维夫人的凌辱，以及其他不公正的待遇，但法拉第借这次机会却增长了知识，结交了朋友，了解了当时各国的科学状况。
第四节法拉第电磁感应定律（教案） 教学目标： （一）知识与技能 1．让学生知道什么叫感应电动势，知道电路中哪部分相当于电源 2．让学生知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量。 3．让学生理解法拉第电磁感应定律内容、数学表达式。 4．知道E=BLv sinθ如何推得。 （二）过程与方法 （1）通过实验，培养学生的动手能力和探究能力。 （2）通过推导导线切割磁感线时的感应电动势公式E=BLv，掌握运用理论知识探究问题的方法。 （三）情感、态度与价值观 了解法拉第探索科学的方法，学习他的执著的科学探究精神。 教学重点 1、让学生探究影响感应电动势的因素，并能定性地找出感应电动势与磁通量的变化率的关 系。 2、会推导导线切割磁感线时的感应电动势的表达式。 教学难点 如何设计探究实验定性研究感应电动势与磁通量的变化率之间的关系。 教学用具 多媒体电脑、PPT课件、8组探究实验器材（线圈、蹄形磁铁、导线、电流计等） 教学过程： 课堂前准备 将实验器材提前分组发给学生。以便分组实验。 引入新课 师：在物理学史上，有这样一位科学家，他是一个贫穷的铁匠的儿子，做过订书学徒，干过非常卑贱的工作，但却取得了非凡的成就。他用一个线圈和一个磁铁，改变了整个世界。
今天，从美国的阿拉斯加到中国的青藏高原，从北极附近的格陵兰岛，到南极考察站，都里不开他一百多年前的发现，这位科学家是谁？——英国科学家法拉第。 下面大家各小组在重新做一下这一有着划时代意义的实验：（学生做实验） 在学生组装实验器材做实验的同时，教师进行巡视，指导。学生可能出现的情况： 组装器材缓慢，接触不好，现象不明显等。教师应加以必要的指导。 师：同学们，我们用一个线圈和一个磁铁竟然使闭合电路中产生了电流，这是多么令人惊奇的发现!根据电路的知识，在这个实验电路中哪一部分相当于电源呢？(学生回答) 师：如果你是法拉第，当你发现了电磁感应现象以后，下一步你要进一步研究什么呢？（学生回答） 好，下面我们就来探究一下影响感应电动势的因素。现在大家猜想一下：感应电动势可能由什么因素决定?小组讨论一下。（学生讨论） （可让学生自由回答）情况预测：线圈的大小、匝数、磁通量的大小、磁通量变化的大小、时间、磁通量的变化率、磁感应强度等等…….. 师：大家猜想的都有可能。我们知道产生感应电流的条件是磁通量要变化，那么是不是就意味着感应电动势和磁通量的变化有关，与变化时间有关。下面我们就来探究一下感应电动势E 与磁通量的变化ΔΦ和变化时间Δt 有什么定性关系。 研究三个变量之间的关系，我们采用什么方法? （生答）待定系数法黑板上板书： ΔΦ一定，Δt 增大，则E Δt 一定，ΔΦ增大，则E 师：好，现在就请各组的同学按照学案上的提示，看能不能 设计试验来探究一下： 在这里教师要在巡回中加以指导，对对学生的设计方案进行 必要修改和纠正。可先让学生说一下实验方案。（注意图中 两个电表不应该是电流计） 学生试验完成后，让学生在黑板上填上结论。 精确的定量实验人们得出：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，这就是法拉第电磁感应定律。 表达式：E= t n E ??Φ= 实际上，上式只是单匝线圈所产生的感应电动势的表达式，如果是n 匝线圈，那么表达式应该是怎样的？为什么？可以从理论上得出吗？
法拉第与电磁感应 【摘要】迈克尔·法拉第（Michael Faraday，1791年9月22日—1867年8月25日），英国物理学家，也精于化学，在电磁学及电化学领域有贡献。迈克尔·法拉第是英国著名化学家戴维的学生和助手，他的发现奠定了电磁学的基础，是麦克思韦的先导。1831年10月17日，法拉第首次发现电磁感应现象。有人问戴维一生中最伟大的发现是什么，他绝口不提自己发现的钠、钾、氯、氟等元素，却说：“我最伟大的发现是一个人，是法拉第。” 【关键词】法拉第成才贡献楷模创造性 一、法拉第的成才 迈克尔·法拉第于1791年9月22日出生在英国伦敦南效萨里郡纽英镇的一个铁匠家庭。由于他家里相当穷，上不起学。他被家人送到书店里学习装订技术，法拉第在装订书籍的同时从书店老板那里习得识字。从书中学到很多新的知识。特别是当他接触到有趣的书籍时就贪婪地读起来，尤其是百科全书和有关电的书本，简直使他着了迷。繁重的体力劳动、无知和贫穷，都没有能阻挡法拉第向科学进军。就这样，法拉第走上了自学的道路。法拉第学徒期满，在一家书铺做装订工。1812年，法拉第听完了当时著名的化学家戴维在皇家学院做的一系列化学讲座，并作了详细的笔记。这时法拉第已无法安心自己的工作，他是那样地向往科学。他给皇家学会会长兼皇家学院院长写了一封求职信，却石沉大海。同年12月，法拉第又一次向命运挑战了。他鼓起勇气给戴维写信，并且把装订成册的戴维4次讲座的笔记一起送去。法拉第巨大的热情、超人的记忆和献身科学的精神，感动了这位大化学家。法拉第到皇家学院化学实验室当了戴维的助手。科学圣殿的大门向学陡出身的法拉弟打开了。 法拉第在戴维指导下开始了自己的研究工作。1815年，他参与了煤矿安全灯的研制工作。1816年，法拉第发表了他的第一篇论文“多斯加尼本工生石灰的分析”。到1819年他已经在化学、气体液化、特种钢研究等方面发表论文37篇，成了一位小有名气的化学家。1821年10月，法拉第发表了一篇有关电磁学的论文“论某些新的电磁运动兼论磁学的理论”，开始在电磁学领域崭露头角。同年，他发明了电磁旋转器，用实验证实了电磁力是一种旋转力。1824年，被选为皇家研究所的实验室主任。1831年发现了电磁感应现象，这是法拉第在科学上的最高成就，这在物理学上起了重大的作用。1833年到1834年他研究电流通过溶液时产生的化学变化，提出了法拉第电解定律。1834年，他又重新研究了感应现象，这一次发现了静电感应， 并独立地和亨利同时发现了自感现象。1843年法拉第第一个证明了电荷守恒定律。1845年，发现了偏振光在磁场作用下通过重玻璃后偏振面旋转，称为“磁旋光效应”。他还提出了“场”和“力线”的概念，同年又发现了物质的抗磁性。法拉第的最后一个研究课题是探索光束在磁场中分裂效应，在这个课题上他没能取得成功，但后来终于被塞罗发现。1855年法拉第完成了电磁学巨著——《电的实验研究》。1858年，法拉第离开皇家学院，到伦敦度过晚年生活。1867年8
第3讲 法拉第电磁感应定律及其应用 一、感应电流的产生条件 1、回路中产生感应电动势和感应电流的条件是回路所围面积中的磁通量变化，因此研究磁通量的变化是关键，由磁通量的广义公式中φθ=B S ·sin （θ是B 与S 的夹角）看，磁通量的变化?φ可由面积的变化?S 引起；可由磁感应强度B 的变化?B 引起；可由B 与S 的夹角θ的变化?θ引起；也可由B 、S 、θ中的两个量的变化，或三个量的同时变化引起。 2、闭合回路中的一部分导体在磁场中作切割磁感线运动时，可以产生感应电动势，感应电流，这是初中学过的，其本质也是闭合回路中磁通量发生变化。 3、产生感应电动势、感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化。 二、法拉第电磁感应定律 公式一： t n E ??=/φ 注意: 1)该式普遍适用于求平均感应电动势。 2)E 只与穿过电路的磁通量的变化率??φ/t 有关, 而与磁通的产生、磁通的大小及变化方式、电路是否闭合、电路的结构与材料等因素无关。 公式t n E ??=φ 中涉及到磁通量的变化量?φ的计算, 对?φ的计算, 一般遇到有两种情况: 1)回路与磁场垂直的面积S 不变, 磁感应强度发生变化, 由??φ=BS , 此时S t B n E ??=, 此式中的??B t 叫 磁感应强度的变化率, 若 ??B t 是恒定的, 即磁场变化是均匀的, 那么产生的感应电动势是恒定电动势。 2)磁感应强度B 不变, 回路与磁场垂直的面积发生变化, 则??φ=B S ·, 线圈绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动产生交变电动势就属这种情况。 严格区别磁通量φ, 磁通量的变化量?φB 磁通量的变化率 ??φ t , 磁通量φ=B S ·, 表示穿过研究平面的磁感线的条数, 磁通量的变化量?φφφ=-21, 表示磁通量变化的多少, 磁通量的变化率 ??φ t 表示磁通量变化的快慢, 公式二: θsin Blv E = 要注意: 1)该式通常用于导体切割磁感线时, 且导线与磁感线互相垂直(l ⊥B )。 2)θ为v 与B 的夹角。l 为导体切割磁感线的有效长度(即l 为导体实际长度在垂直于B 方向上的投影)。 公式Blv E =一般用于导体各部分切割磁感线的速度相同, 对有些导体各部分切割磁感线的速度不相同的情况, 如何求感应电动势？ 如图1所示, 一长为l 的导体杆AC 绕A 点在纸面内以角速度ω匀速转动, 转动的区域的有垂直纸面向里的匀强磁场, 磁感应强度为B , 求AC 产生的感应电动势, 显然, AC 各部分切割磁感线的速度不相等, v v l A C ==0,ω, 且AC 上各点的线速度大小与半径成 正比, 所以AC 切割的速度可用其平均切割速v v v v l A C C =+==222ω, 故2 2 1l B E ω=。 ω2 2 1BL E = ——当长为L 的导线，以其一端为轴，在垂直匀强磁场B 的平面内，以角速度ω匀速转动时，其两端感应电动势为E 。
法拉第电磁感应的应用(一) 【知识梳理】： 电磁感应现象中的力学和能量问题; 1.电磁感应中,导体运动切割磁感线而产生感应电流,感应电流在磁场中将受到安培力的作用,动态分析中,抓住“速度变化引起安培力的变化”,正确分析受力情况和运动情况.结合平衡问题和牛顿第二定律以及运动学公式求解. 例题2.如图，光滑斜面的倾角α= 30°，在斜面上放置一矩形线框abcd ，ab 边的边长l 1 = l m ，bc 边的边长l 2= 0.6 m ，线框的质量m = 1 kg ，电阻R = 0.1Ω，线框通过细线与重物相连，重物质量M = 2 kg ，斜面上ef 线（ef ∥gh ）的右方有垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度B = 0.5 T ，如果线框从静止开始运动，进入磁场最初一段时间是匀速的，ef 线和gh 的距离s = 11.4 m ， （取g = 10.4m/s 2 ），求： （1）线框进入磁场前重物M 的加速度； （2）线框进入磁场时匀速运动的速度v ；
（3）ab 边由静止开始到运动到gh 线处所用的时间t ； （4）ab 边运动到gh 线处的速度大小和在线框由静止开始到运动到gh 线的整个过程中产生的焦耳热。 “思路分析”（1）线框进入磁场前，线框仅受到细线的拉力F T ，斜面的支持力和线框重力，重物M 受到重力和拉力F T 。运用牛顿第二定律可得因为线框进入磁场的最初一段时间做匀速运动所以重物受力平衡（3）线框abcd 进入磁场前时，做匀加速直线运动；进磁场的过程中，做匀速直线运动；进入磁场后到运动到gh 线，仍做匀加速直线运动。 “解答” (1)对线框，由F T – mg sin α= ma . 平向右或有水平向右的分量，但安培力若有竖直向上的分量，应小于导体棒所受重力，否则导体棒会向上跳起而不是向右摆，由左手定则可知，磁场方向斜向下或竖直向下都成立，A 错；当满足导体棒“向右摆起”时，若磁场方向竖直向下，则安培力水平向右，在导体棒获得的水平冲量相同的条件下，所需安培力最小，因此磁感应强度也最小，B 正确；设导体棒右摆初动能为E k ，摆动过程中机械能守恒，有E k = mgl (1–cos θ)，导体棒的动能是电流做功而获得的，若回路电阻不计，则电流所做的功全部转化为导体棒的动 能，此时有W = IEt = qE = E k ，得W = mgl (1–cos θ)，(1cos )mgl q E θ=-，题设条件有电源内阻不计而没有
感应电动势： 我们知道，要使闭合电路中有电流，这个电路中必须有电源，因为电流是由电源的电动势引起的。在电磁感应现象里，既然闭合电路里有感应电流，那么这个电路中也必定有电动势，在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势。 感应电动势分为感生电动势和动生电动势。 感生电动势的大小跟穿过闭合电路的磁通量改变的快慢有关系， E=ΔΦ/Δt. 产生动生电动势的那部分做切割磁力线运动的导体就相当于电源。 理论和实践表明，长度为l的导体，以速度v在此感应强度为B的匀强磁场中做切割磁感应线运动时，在B、L、v互相垂直的情况下导体中产生的感应电动势的大小为：ε=BLv 式中的单位均应采用国际单位制，即伏特、特斯拉、米每秒。 电磁感应现象中产生的电动势。常用符号E表示。当穿过某一不闭合线圈的磁通量发生变化时，线圈中虽无感应电流，但感应电动势依旧存在。当一段导体在匀强磁场中做匀速切割磁感线运动时，不论电路是否闭合，感应电动势的大小只与磁感应强度B、导体长度L、切割速度v 及v和B方向间夹角θ的正弦值成正比，即E＝BLvsinθ(θ为B,L,v三者间通过互相转化两两垂直所得的角)。 在导体棒不切割磁感线时，但闭合回路中有磁通量变化时，同样能产生感应电流。 应用楞次定律可以判断电流方向。 感应电流产生的条件： 1.电路是闭合且通的 2.穿过闭合电路的磁通量发生变化 (如果缺少一个条件,就不会有感应电流产生). 感应电动势的种类：动生电动势和感生电动势。 动生电动势是因为导体自身在磁场中做切割磁感线运动而产生的感应电动势，其方向用右手定则判断，使大拇指跟其余四个手指垂直并且都跟手掌在一个平面内，把右手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，大拇指指向导体运动方向，则其余四指指向动生电动势的方向。动生电动势的方向与产生的感应电流的方向相同。右手定则确定的动生电动势的方向符合能量转化与守恒定律。 感生电动势是因为穿过闭合线圈的磁场强度发生变化产生涡旋电场导致电流定向运动。其方向符合楞次定律。右手拇指指向磁场变化的反方向，四指握拳，四指方向即为感应电动势方向。 [编辑本段]法拉第电磁感应定律的重要意义
法拉第电磁感应定律 江苏省金湖中学 吉启洲 2006-7-30 【教学依据】 人教版高中物理选修3－2第四章第三节 【教学流程】 1．感应电动势：创设问题情景→设计问题→迁移类比→回答问题→定义概念 2．法拉第电磁感应定律：创设问题情景→提出问题→设计实验→进行实验→分析与论证→交流与评估→总结规律→规律应用 【课程标准的研究及教材分析】 研究新课程标准，是了解编者意图的有效途径，也是明确每节教材内容在前后知识体系中的地位，以及确立每节内容的三维目标的基础，更是进行案例设计和教学的前提。本节是选修3－2模块的一个二级主题“电磁感应”的一节内容（另外两个二级主题分别是交变电流和传感器）。【标准】中认为本模块的大部分内容都要求通过实验、探究与活动来展现。应让学生尽可能多的经历一些探究的过程，领悟物理学研究的思想和方法。结合这一要求，虽然本节教材没有安排实验，然笔者在本节教学设计中根据教材前后内容的承接关系及学生的认知能力和特点，还是以实验定性探究来突破重难点和落实三维目标。 新课程标准中为“电磁感应”确立了是4个主题，本节内容是第三个主题――通过探究，理解楞次定律，理解法拉第电磁感应定律。因此本节内容属知识与技能目标的“理解”水平。由于高中阶段电磁感应定律的定量实验很难完成，因而 【标准】没有要求通过实验来研究，但应通过定性的实验让学生观察磁通量的变化快慢是影响感应电动势的主要因素，从而直接给出法拉第电磁感应定律和公式。要求学生能应用电磁感应定律解释一些生活和技术中的现象，要会应用电磁感应定律计算有关问题。 就本节内容而言，“法拉第电磁感应定律”是电磁学的核心内容,从知识的发展来看,它既能与电场、磁场和恒定电流有紧密的联系，又是学习交流电、电磁振荡和电磁波的重要基础；从能力的发展来看，它既能在与力、热知识的综合应用中培养综合分析能力，又能全面体现能量守恒的观点。因此，它既是教学的重点，又是教学的难点。根据课程标准和学生的接受能力，教学中应着重揭示法拉第电磁感应定律及其公式E=n t ??Φ的建立过程、物理意义及应用，而公式E ＝BLv sin θ只作为法拉第电磁感应定律在特定条件下推导出的表达式．这样做可以让学生在这节课的学习中分清主次，减轻学生认知上的负担，又不降低应用上的要求． 此部分知识较抽象，而现在学生的抽象思维能力还比较弱。所以在这节课的
1、彼此绝缘、相互垂直的两根通电直导线与闭合线圈共面，下图中穿过线圈的磁通量可能为零的是 2、伟大的物理学家法拉第是电磁学的奠基人，在化学、电化学、电磁学等领域都做出过杰出贡献，下列陈述中不符合历史事实的是（）
A．法拉第首先引入“场”的概念来研究电和磁的现象 B．法拉第首先引入电场线和磁感线来描述电场和磁场 C．法拉第首先发现了电流的磁效应现象 D．法拉第首先发现电磁感应现象并给出了电磁感应定律 3、如图所示，两个同心放置的共面金属圆环a和b，一条形磁铁穿过圆心且与环面垂直，则穿过两环的磁通量Φa和Φb大小关系为： A.Φa＞Φb B.Φa＜Φb C.Φa＝Φb D.无法比较 4、关于感应电动势大小的下列说法中，正确的是（） A．线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大 B．线圈中磁通量越大，产生的感应电动势一定越大 C．线圈放在磁感强度越强的地方，产生的感应电动势一定越大 D．线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势越大 5、对于法拉第电磁感应定律，下面理解正确的是 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 6、如图所示，均匀的金属长方形线框从匀强磁场中以匀速V拉出，它的两边固定有带金属滑轮的导电机构，金属框向右运动时能总是与两边良好接触，一理想电压表跨接在PQ两导电机构上，当金属框向右匀速拉出的过程中，电压表的读数：（金属框的长为a，宽为b，磁感应强度为B） A．恒定不变，读数为BbV B．恒定不变，读数为BaV C．读数变大D．读数变小 7、如图所示，平行于y轴的导体棒以速度v向右匀速直线运动，经过半径为R、磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域，导体棒中的感应电动势ε与导体棒位置x关系的图像是 8、如图所示，一个高度为L的矩形线框无初速地从高处落下，设线框下落过程中，下边保持水平向下平动。在线框的下方，有一个上、下界面都是水平的匀强磁场区，磁场区高度为2L，磁场方向与线框平面垂直。闭合线圈下落后，刚好匀速进入磁场区，进入过程中，线圈中的感应电流I0随位移变化的图象可能是
法拉第电磁感应定律练习题 一、选择题 1．关于感应电动势大小的下列说法中，正确的是[ ] A．线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大 B．线圈中磁通量越大，产生的感应电动势一定越大 C．线圈放在磁感强度越强的地方，产生的感应电动势一定越大 D．线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势越大 2．与x轴夹角为30°的匀强磁场磁感强度为B(图1)，一根长l的金属棒在此磁场中运动时始终与z轴平行，以下哪些情况可在棒中得到方向相同、大小为Blv 的电动势[ ] A．以2v速率向+x轴方向运动 B．以速率v垂直磁场方向运动 3．如图2，垂直矩形金属框的匀强磁场磁感强度为B。导体棒ab垂直线框两长边搁在框上，ab长为l。在△t时间内，ab向右匀速滑过距离d，则[ ]
4．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3所示[ ] A．线圈中O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O至D时间内平均感电动势为0.4V 5．一个N匝圆线圈，放在磁感强度为B的匀强磁场中，线圈平面跟磁感强度方向成30°角，磁感强度随时间均匀变化，线圈导线规格不变，下列方法中可使线圈中感应电流增加一倍的是[ ] A．将线圈匝数增加一倍 B．将线圈面积增加一倍 C．将线圈半径增加一倍 D．适当改变线圈的取向 6．如图4所示，圆环a和圆环b半径之比为2∶1，两环用同样粗细的、同种材料的导线连成闭合回路，连接两圆环电阻不计，匀强磁场的磁感强度变化率恒定，则在a环单独置于磁场中和b环单独置于磁场中两种情况下，M、N两点的电势差之比为[ ] A．4∶1
课题：第三章第二节法拉第电磁感应现象 年级：高二文科课型：新课主备人审核人班级：姓名： 【教学目标】 知识与技能：1、知道什么是感应电动势。 2、了解什么是磁通量及磁通量的变化量和磁通量的变化率。 3、了解法拉第电磁感应定律内容及数学表达式，学会用该定律分析与解决一些问题。 过程与方法：自学、探究、训练 情感态度与价值观：培养学生实事求是，严格认真的科学态度。 【学前准备】 电气化需要强大的电力。要利用电磁感应现象来获得大规模使用的电，还有许多规律要探索。例如，怎样使电磁感应获得电压高一些，就是一个必须解决的问题。法拉第电磁感应定律的建立，为解决实际问题指明了方向，叩开了电气化的大门。 在电磁感应现象中，既然在闭合电路中产生了感应电流，这个电路中就一定有电动势。我们把电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势。在闭合电路里，产生感应电动势的那部分导体相当于电源。 1、在电磁感应现象中，什么是磁通量及磁通量的变化率？ 【新知学习】 1、我们仍然用教材图3.1-2和图3.1-3的装置做实验，研究影响感应电动势大小的因素。 为了使得感应电动势大一些，我们可以怎么做？ 思考与讨论：能不能利用磁通量的概念，把情况概括起来，用一句话说明什么条件下可以获得较大的感应电动势？ 2、什么是法拉第电磁感应定律？ 法拉第电磁感应定律的表达式：E=ΔΦ/Δt（E表示感应电动势；ΔΦ表示磁通量；Δt 表示时间变化量） 3、线圈的匝数与感应电动势有着什么关系？
例题：1．当穿过线圈的磁通量发生变化时，下列说法中正确的是() A、线圈中一定有感应电流 B、线圈中一定有感应电动势 C、感应电动势的大小跟磁通量的变化成正比 D、感应电动势的大小跟线圈的电阻有关 例题：2．闭合的金属环处于随时间均匀变化的匀强磁场中，磁场方向垂直于圆环平面，则( ) A、环中产生的感应电动势均匀变化 B、环中产生的感应电流均匀变化 C、环中产生的感应电动势保持不变 D、环上某一小段导体所受的安培力保持不变 【应用与拓展】 1．关于感应电动势大小的下列说法中，正确的是（） A、线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大 B、线圈中磁通量越大，产生的感应电动势一定越大 C、线圈放在磁感强度越强的地方，产生的感应电动势一定越大 D、线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势越大 2、穿过单匝闭合线圈的磁通量每秒钟均匀的增加2Wb，则（） A、线圈中的感应电动势将均匀增加 B、线圈中的感应电流将均匀增大 C、线圈中的感应电动势将保持2V不变 D、线圈中的感应电流将保持2A 3、关于感应电动势和感应电流，下列说法中正确的是（） A、只要当电路闭合，且穿过电路的磁通量发生变化时，电路中才有感应电 动势 B、只有当电路闭合，且穿过电路的磁通量发生变化时，电路中才有感应 C、不管电路是否闭合，只要有磁通量穿过电路，电路中就有感应电动势 D、不管电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就有感应 电流
xxxXXXXX学校XXXX年学年度第二学期第二次月考XXX年级xx班级 ：_______________班级：_______________考号：_______________ 题号 一 、选择 题二、填空 题 三、计算 题 四、多项 选择 总分 得分 一、选择题 （每空？分，共？分） 1、彼此绝缘、相互垂直的两根通电直导线与闭合线圈共面，下图中穿过线圈的磁通量可能为零的是 2、伟大的物理学家法拉第是电磁学的奠基人，在化学、电化学、电磁学等领域都做出过杰出贡献，下列述中不符合历史事实的是（） A．法拉第首先引入“场”的概念来研究电和磁的现象 B．法拉第首先引入电场线和磁感线来描述电场和磁场 C．法拉第首先发现了电流的磁效应现象 D．法拉第首先发现电磁感应现象并给出了电磁感应定律 3、如图所示，两个同心放置的共面金属圆环a和b，一条形磁铁穿过圆心且与环面垂直，则穿过两环的磁通量Φa 和Φb大小关系为： A.Φa＞Φb B.Φa＜Φb C.Φa＝Φb D.无法比较 4、关于感应电动势大小的下列说法中，正确的是（） 评卷人得分
A．线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大 B．线圈中磁通量越大，产生的感应电动势一定越大 C．线圈放在磁感强度越强的地方，产生的感应电动势一定越大 D．线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势越大 5、对于法拉第电磁感应定律，下面理解正确的是 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 6、如图所示，均匀的金属长方形线框从匀强磁场中以匀速V拉出，它的两边固定有带金属滑轮的导电机构，金属框向右运动时能总是与两边良好接触，一理想电压表跨接在PQ两导电机构上，当金属框向右匀速拉出的过程中，电压表的读数：（金属框的长为a，宽为b，磁感应强度为B） A．恒定不变，读数为BbV B．恒定不变，读数为BaV C．读数变大D．读数变小 7、如图所示，平行于y轴的导体棒以速度v向右匀速直线运动，经过半径为R、磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域，导体棒中的感应电动势ε与导体棒位置x关系的图像是 8、如图所示，一个高度为L的矩形线框无初速地从高处落下，设线框下落过程中，下边保持水平向下平动。在线框的下方，有一个上、下界面都是水平的匀强磁场区，磁场区高度为2L，磁场方向与线框平面垂直。闭合线圈下落后，刚好匀速进入磁场区，进入过程中，线圈中的感应电流I0随位移变化的图象可能是