1、法拉第电磁感应定律第二章第二节第二章第二节今日人物今日人物 法拉第法拉第迈克尔法拉第 （Michael Faraday，17911867）1791年出生于英国，著名化学家、物理学家，奠定了电磁学的基础，被称为“电学之父”和“交流电之父”。1867年，“电学之父”法拉第与世长辞，享年76岁。法拉第从小生活在萨里郡纽因顿一个普通的铁匠家庭。由于贫困，幼时的法拉第仅上了两年学就从学校退学去书店谋生。机会从来不会亏待努力的人，法拉第凭借自己个人的努力和好学的精神，在二十岁时便当上戴维的实验助手。法拉第勤奋好学，天资聪颖，因此受到了戴维的器重。也正是从那时起，法拉第开始了他的科学生涯。电学方面1821年
2、法拉第完成了第一项重大的电发明，即第一台电动机，通俗来解释就是通过使用电流将物体运动。虽然在现代技术看来，这个装置十分简陋，但它却开创电动机的发展史。1831年法拉第在实验中发现了电磁感应，也就是当一块磁铁穿过一个闭合线路时 ，线路内就会有感应电流产生。这也成为了法拉第一生最伟大的贡献之一。同年法拉第发明了圆盘发电机，这是法拉第第二项重大的电发明。电磁学1837年法拉第打破了牛顿力学“超距作用”的传统观念，指出了电和磁的周围都有场的存在。1838年，他提出了电力线的新概念，来进一步解释电、磁现象，这是物理学理论上迈出的一大步。1843年，法拉第用有名的“冰桶实验”，证明了电荷守恒定律。1852
3、年，他又引进了磁力线的概念，为经典电磁学理论的建立奠定了一定基础。这位伟大的人物在电学上面的贡献，让我们进入了电气时代，享受电气是带给我们带来的便捷。法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律感应电流产生的条件感应电流产生的条件 只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流。如果电路闭合，有感应电流， 电路中就一定有电动势。 如果电路没有闭合，没有感应电流，但电动势依然存在。 电动势可以看成是一种压力，电的压力。就如水管内，没有水流动时，水压依然存在。为什么？闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有一定的电动势。在电磁感应在电磁感应现象中产生的电动势叫做现象中产生的电动势叫做感应感应电动
4、势电动势 。 产生感应电产生感应电 动势的那部分导体动势的那部分导体就相当于电源。就相当于电源。感应电动势的大小跟哪些因素有关呢？ 在实验中，速度越快、磁场越强、匝数越多， 产生的感应电动势就越大。是不是感应电动势的大小可能与磁通量变化的快慢有关呢？在法拉第、纽曼、韦伯等人工作的基础上，人们认识到：电路电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量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，这就是的变化率成正比，这就是法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律 。 1定律内容：闭合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电磁感应定律电磁感应定律2表达式： 2 1
5、是磁通量的变化量量3.单位电动势的单位是伏（V）、磁通量的单位是韦伯（Wb）、时间的单位是秒（s） 下列说法正确的是()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，线圈中产生的感应电动势一定越大C线圈处在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大D线圈中磁通量变化得越快，线圈中产生的感应电动势越大如右图，把矩形线框 CDMN 放在磁感应强度为 B 的匀强磁场里，线框平面跟磁感线垂直。 设线框可动部分 MN 的长度为 l，它以速度 v 匀速向右运动，在 t 时间内，由原来的位置 MN 移到 M1N1，试用法拉第电磁感应定律求MN两端的感应电动势。线框平面跟磁感线
6、垂直,B不变导线切割磁感线时的导线切割磁感线时的感应电动势感应电动势如果导线的运动方向与导线本身是垂直的，但与磁感线方 向有一个夹角 ，速度 v 可以分解为两个分量： （一般式）线框平面跟磁感线垂直不垂直？对对 的理解的理解(1)对l的理解l为导线切割磁感线时与B和v垂直的有效长度；如果导线不和磁场垂直， l应是导线在磁场垂直方向投影的长度；如果切割磁感线的导线是弯曲的，如图所示，则应取与B和v垂直的等效直线长度，即ab的弦长(2)对的理解当B、l、v三个量方向互相垂直时，90，感应电动势最大，当有任意两个量的方向互相平行时，0，感应电动势为零1对公式中各量的理解(3)对v的理解v为导线和磁场
7、间的相对速度当导线不动而磁场运动时，也有电磁感应现象产生.若导线各部分切割磁感线的速度不同，可取其平均速度求电动势如图所示的几种情况中，金属导体中产生的感应电动势为Blv的是()A乙和丁 B甲、乙、丁C甲、乙、丙、丁 D只有乙解析：选B.甲、乙、丁中切割磁感线的有效长度均为l，故B对对比两种求感应电动势的方法电磁感应规律的应用电磁感应规律的应用电路中电动势的作用实际上是某种非某种非静电力静电力对自由电荷的作用。 英国物理学家麦克斯韦的电磁场理论：变化的磁场周围产生电场 ，变化的磁场周围产生电场。非非静电力静电力是是感生电场对感生电场对自由电荷自由电荷的的作用作用如果此刻空间存在闭合导体，导体中
8、的自由电荷就会在感生电场的作用下做定向运动，产生感应电流，或者说导体中产生了感应电动势，这种感应电动势称为感生电动势感生电动势。 把变化的磁场周围所产生的电场称为感生电场感生电场。（1）感生电场感生电场：变化的磁场周围所产生的电场归纳：（2）感感生生电动势电动势产生原因产生原因感生电场中的导体在感生电场力的作用下，自由电荷发生定向移动 ， 形成感应电流或产生了感应电动势。（3）电路中电动势的作用实际上是某种非静电力对自由电荷的作用，感生电动势的非非静电力静电力就是感生电场对就是感生电场对自由电荷的作用自由电荷的作用 现代科学研究中常要用到高 速电子，电子感应加速器就是利用感生电场 使电子加速的
9、设备。 它的基本原理如图所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之 间有一个环形真空室，电子在真空室中做圆 周运动。 电磁铁线圈电流的大小、方向可以变 化，产生的感生电场使电子加速。 上图为侧视 图，下图为真空室的俯视图，如果从上向下 看，电子沿逆时针方向运动。 当电磁铁线圈电流的方向与图示方向一 致时，电流的大小应该怎样变化才能使电子 加速？ 电子运电子运动方向动方向逆时针逆时针感生电场感生电场（电流）（电流）方向：顺方向：顺时针时针磁场由弱变强电子电子加速加速楞次楞次定律定律电流由小变大图中磁场方图中磁场方向由下向上向由下向上 感应感应磁场磁场由上由上到下到下安培安培定则定则导体切割磁感线的运
10、动也会产生感应电动势。 这种情况下磁场没有变化，空间没有感生电场，所以产生这种感应电动势的机理与感生电动势有所不同。这种感应电动势是怎样产生的的？非静电力是什么？导体棒CD在均匀磁场中运动，思考： 导体中的自由电荷受到什么力的作用？导体棒的哪端电势比较高？非静电力与洛伦兹力有关吗？当导体棒在匀强磁场B中以速度v运动时，导体棒内部的自由电子要受到洛伦兹力作用，在洛仑兹力作用下电子沿导线向D 端定向运动，使D端和C端出现了等量异种电荷，D为负极（低电势），C为正极（高电势）则导体CD相当一个电源。这种电动势的非静电力与洛伦兹力有关。（3）切割导体的切割导体的特点特点运动的导体是电源，所在的电路是内
11、电路（1）动动生生电动势电动势动生电动势：导体在磁场中切割磁感线运动时产生的电动势。归纳：（2）产生产生原因原因由于导体中的自由电子受到洛伦兹力作用引起的，使自由电荷做定向移动的非静电力是洛伦兹力。下列说法中正确的是()A动生电动势是洛伦兹力的一个分力对导体中自由电荷做功而引起的B因为洛伦兹力对运动电荷始终不做功，所以动生电动势不是由洛伦兹力而产生的C动生电动势的方向可以由右手定则来判定D导体棒切割磁感线产生感应电流，受到的安培力一定与受到的外力大小相等、方向相反解析选AC.洛伦兹力的一个分力对导体中自由电荷做功是产生动生电动势的本质，A、C正确，B错误；只有在导体棒做匀速切割时，除安培力以外
12、的力的合力才与安培力大小相等、方向相反，做变速运动时不成立，故D错误小结小结在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势电磁感应定律闭合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导线切割磁感线时的感应电动势 2 是磁通量的变化量量为有效长度为与磁感线方向的夹角为导线和磁场间的相对速度感生电动势感生电场变化的磁场周围所产生的电场感生电场中的导体正是在感生电场的作用下，自由电荷发生定向移动，形成感应电流或感应电动势非静电力就是感生电场对自由电荷的作用动生电动势导体在磁场中切割磁感线运动时产生的电动势产生原因：由于导体中的自由电子受到洛伦兹力作用引起的，使自由电荷做定向移动的非静电力是洛伦兹力运动的导体是电源，所在的电路是内电路切割导体的特点感应电动势感生电动势：由感生电场产生的感应电动势称为感生电动势动生电动势:由于导体运动而产生的感应电动势对比对比
