2.2 法拉第电磁感应定律 课件-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

该高中物理课件聚焦“法拉第电磁感应定律”，涵盖感应电动势、磁通量变化率及切割磁感线电动势计算等核心知识。通过磁体插入线圈快慢、匝数影响等探究实验导入，前承电磁感应产生条件，后接定律应用，搭建递进式学习支架。 其亮点在于以科学探究为主线，通过实验数据表格（如匝数与感应电流关系）和Φ、ΔΦ、ΔΦ/Δt对比表，培养科学思维与物理观念。结合图像分析例题及电路问题训练，助力学生深化规律理解，教师可依托系统内容提升教学效率。

2.2法拉第电磁感应定律 选修二 第二章 第二节 1．在电磁感应现象中，产生感应电流的条件是什么？ （1）闭合电路；（2）磁通量变化。 N S 甲 乙 产生电动势的那部分导体相当于电源 存在电动势 一、感应电动势 有感应电动势，不一定有感应电流 有感应电流，一定有感应电动势 1、产生感应电动势的那部分导体相当于电源 线圈相当于电源； ab边相当于电源； 探究二： 如图所示，将条形磁体从同一高度插入线圈的实验中。 (1)快速插入和缓慢插入，磁通量的变化量ΔΦ相同吗？指针偏转角度相同吗？ 磁通量的变化量ΔФ相同，但磁通量变化的快慢不同，快速插入比缓慢插入时指针偏转角度大。 (2)分别用同种规格的一根磁体和并列的两根磁体以相同速度快速插入，磁通量的变化量ΔΦ相同吗？指针偏转角度相同吗？ 用并列的两根磁体快速插入时磁通量的变化量较大，磁通量变化率也较大，指针偏转角度较大。 (3)如果在条形磁体插入线圈的过程中，将线圈与电流表断开，线圈两端的电动势是否随着电流一起消失？ 如果电路没有闭合，电动势依然存在。 (4)在线圈匝数一定的情况下，感应电动势的大小取决于什么？ 在线圈匝数一定的情况下，感应电动势的大小取决于的大小。 探究三：感应电流大小与线圈匝数的关系 线圈匝数 感应电流最大值 100     15  31  200 磁铁个数：2个 下落高度：30厘米 在其他条件都相同的条件下， 匝数越多感应电流越大 100匝 200匝 条件 线圈匝数：200；下落高度：30cm 磁铁个数 1 2 指针刻度 探究一：感应电流大小与相同时间内磁感应强度变 化大小的关系 15 30？ 感应电流大小是否与磁铁个数成正比？ 条件 线圈匝数：200；磁铁个数：2个 下落高度 10cm 40cm 指针刻度 探究二：感应电流大小与磁铁运动速度的关系 20 40? 感应电流大小是否与磁铁运动速度成正比？ 新课讲授 条件 磁铁个数：2个；下落高度：30cm 线圈匝数 100 200 指针刻度 探究三：感应电流大小与线圈匝数的关系 15 30? 感应电流大小是否与线圈匝数的关系？ 德国物理学家纽曼、韦伯在对理论和实验资料进行严格分析后，于 1845 年和 1846 年先后指出：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。因法拉第对电磁感应现象研究的巨大贡献，后人称之为法拉第电磁感应定律 11 二、法拉第电磁感应定律 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 定律内容 取适当单位则k=1 线圈由1匝 n 例1、一个匝数为100、面积为10的线圈垂直磁场放置, 在0.5s内穿过它的磁场从2T增加到9T。求线圈中的感应电动势。 若从9T变为2T呢 12 电磁感应定律 1.感应电动势 在 现象中产生的电动势叫作感应电动势。产生感应电动势的那部分导体相当于 。 2.法拉第电磁感应定律 (1)内容：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的__________ 成正比。 (2)公式：E= ，其中n为线圈的匝数。 电磁感应 电源 磁通量的 变化率 n 电磁感应定律 (3)在国际单位制中，磁通量的单位是 ，感应电动势的单位是 。 注意：公式只表示感应电动势的大小。至于感应电流的方向，可由楞次定律判定。 3.表达式E=n求解的是一个回路中某段时间内的平均电动势，只有在磁通量随时间均匀变化时，瞬时电动势才等于平均电动势。 韦伯(Wb) 伏(V)   物理意义 与电磁感应关系 磁通量Ф 穿过回路的磁感线的条数多少 无直接关系 磁通量变化△Ф 穿过回路的磁通量变化了多少 磁通量变化率 穿过回路的磁通量变化的快慢   决定感应电动势的大小 1、理解:Φ、△Φ、ΔΦ/Δt的意义 产生感应电动势的条件 （可以类比速度、速度的变化和加速度。） 【例1】如图甲所示，有一个圆形线圈，匝数n=1 000匝，面积S=200 cm2，线圈的电阻r=1 Ω，线圈外接一个阻值R=4 Ω的电阻，其余电阻不计，把线圈放入一方向垂直于线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度大小随时间变化的规律如图乙所示(规定垂直线圈平面向里为磁感应强度的正方向)，求： (1)前4 s内的感应电动势的大小以及 通过电阻R的电流方向； (2)前5 s内的平均感应电动势。 拓展　(1)0~4 s内感应电动势E1及4~6 s内感应电动势E2的大小关系为　　　　；  (2)t=6 s时，穿过线圈的磁通量　　 　，线圈中的感应电动势_________ (均选填“等于零”或“不等于零”)。  E1<E2 等于零 不等于零 图像的斜率正负-----电流方向 图像的斜率大小-----电流大小 针对训练1　(2024·眉山彭山一中高二月考)穿过同一闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图像分别如图中的①~④所示，下列关于回路中感应电动势的说法正确的是 A.图①回路产生恒定不变的感应电动势 B.图②回路产生的感应电动势一直在变大 C.图③回路0~t1时间内产生的感应电动势 大于t1~t2时间内产生的感应电动势 D.图④回路产生的感应电动势先变大后变小 √ 2.若已知Φ-t图像，则图线上某一点的切线斜率的绝对值与该时刻的感应电动势大小成正比。 3.(1)当ΔΦ仅由B的变化引起时，E=n·S，其中S为线圈在磁场中的有效面积，其中叫作磁感应强度的变化率，等于B-t图像上对应点的切线的斜率。 (2)当ΔΦ仅由S的变化引起时，E=nB。 (3)当B、S同时变化时，=n≠n。 提炼与总结 三、导线切割磁感线时的感应电动势 ①垂直切割时： 如图所示，闭合电路中的一部分导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度为B，两平行导轨的间距为l，导体ab以速度v匀速切割磁感线，其中B、l、v两两垂直。 1.导体平动切割磁感线 20 ②速度方向与磁场方向成θ角时：如图所示，将v分解为垂直B和平行B的两个分量，其中： 对切割有贡献． 对切割无贡献． 所以： ①垂直切割时： 21 ③速度方向与L方向成θ角时：如图所示，将L分解为垂直v和平行v的两个分量，其中： 对切割有贡献． 对切割无贡献． 所以： L1 L2 L θ v × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × ①垂直切割时： ②速度方向与磁场方向成θ角时： 22 注意：若导线是弯折的，或l与v不垂直时，E＝Blv中的l为导体切割磁感线的有效切割长度． 如果导线是弯曲的，应取与B、V垂直的等效直线的长度。 2.导体转动垂直切割磁感线 如图所示，导体棒长为L，磁感应强度为B，垂直于纸面向里。以O为圆心转动，角速度ω，求E。 O A L v × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × 三、导线切割磁感线时的感应电动势 相对位置 转轴位置 端点 中点 任意位置 导体棒ab长为l，垂直放于磁感应强度为B的匀强磁场，匀速转动的角速度为ω Eab=Bl=Blv中 =Bl2ω Eab=0 Eab=Bω-Bω 4.1831年，法拉第展示了人类历史上第一台发电机——法拉第圆盘发电机，其原理图如图所示，水平匀强磁场B垂直于盘面，圆盘绕水平轴C以角速度ω匀速转动，铜片D与圆盘的边缘接触，圆盘、导线和电阻R组成闭合回路，圆盘半径为L，圆盘接入C、D间的电阻也为R，其他电阻均可忽略不计。下列说法正确的是 A.C点电势高于D点电势 B.C、D两端的电压为BL2ω C.圆盘转动过程中，电流的大小为 D.圆盘转动过程中，产生的电功率为 √ 圆盘切割磁场 n个导体棒转动切割磁场 n个电源并联 2.2.2法拉第电磁感应定律 选修二 第二章 第二节 专题：电磁感应中的 电路、电荷量问题问题 如图所示，边长为L的正方形均匀导体框以速度v0匀速进入右侧的匀强磁场(磁感应强度大小为B)，导体框的总阻值为R，_____ (选填“ab边”或“da边”)相当于电源，电动势大小为　　　。请作出等效电路图，Uab为等效电路中的　 　　　 (选填“电动势”“内电压”或“路端电压”)，大小为　　　　。  ab边 BLv0 路端电压 BLv0 1.“电源”的确定方法：“切割”磁感线的导体(或磁通量发生变化的线圈)相当于“电源”，该部分导体(或线圈)的电阻相当于“内电阻”。 2.电流的流向：在“电源”内部电流从负极流向正极，在“电源”外部电流从正极流向负极。 电磁感应中的电路问题 如图所示，边长为L的正方形均匀导体框以速度v0匀速进入右侧的匀强磁场(磁感应强度大小为B)，导体框的总阻值为R，_____ (选填“ab边”或“da边”)相当于电源，电动势大小为　　　。请作出等效电路图，Uab为等效电路中的　 　　　 (选填“电动势”“内电压”或“路端电压”)，大小为　　　　。  ab边 BLv0 路端电压 BLv0 ①感应电流的大小和方向？ ②导体框进入磁场的过程中，通过导体棒ab的电荷量是多少？ 在Δt内通过某一截面的电荷量(感应电荷量)q=·Δt=·Δt=n··Δt= 可见q 仅由线圈匝数、电路中总电阻和磁通量的变化量决定，与发生磁通量变化的时间无关。 处理电磁感应中电路问题的一般思路 (1)明确“角色”：确定“电源”和外电路。哪部分电路或导体产生感应电动势，该部分电路或导体就相当于 ，其他部分是 (选填“外”或“内”)电路。 (2)画等效电路图：分清内、外电路。 (3)求感应电动势：用法拉第电磁感应定律E=n或E=Blv确定感应电动势的大小，用 定律或 定则确定感应电流的方向。 (4)对闭合回路进行分析、计算：运用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点，计算电流、电压、电功率、电热、电荷量等物理量。 提炼与总结 电源 外 楞次 右手 半径为a的圆形区域内有匀强磁场，磁感应强度为B=0.2 T，磁场方向垂直纸面向里，半径为b的金属圆环与磁场同心地放置，磁场与环面垂直，其中a=0.4 m，b=0.6 m，金属环上分别接有灯L1、L2，两灯的电阻均为R=2 Ω，一金属棒MN与金属环接触良好，棒与环的电阻均忽略不计。 (1)若棒以v=5 m/s的速率在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直径OO'的瞬间(如图所示)MN中的电动势和流过灯L1的电流； 例1 (2)撤去中间的金属棒MN，将右面的半圆环以OO'为轴向上翻转90°，若此时磁场随时间均匀变化，其变化率为= T/s，求灯L1的功率。 如图甲所示，10匝铜导线制成的线圈两端点M、N与一阻值R=4.5 Ω的电阻相连，已知线圈总电阻为0.5 Ω，线圈内磁场方向垂直纸面向里，线圈中磁通量随时间变化的规律如图乙所示。规定图甲中B的方向为正方向，电压表为理想电表，下列说法中正确的是 A.线圈中磁通量的变化率为1.5 Wb/s B.φM<φN C.M、N两端电压UMN=-4.5 V D.电压表的读数为4.5 V 例2 √ 如图所示，用粗细相同的铜丝做成边长分别为d和2d的单匝闭合线框a和b，以相同的速度将线框从磁感应强度为B的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外。若此过程中通过两线框某一横截面的电荷量分别为qa、qb，则qa∶qb为 A.1∶4 B.1∶2 C.1∶1 D.不能确定 例3 √ 如图(a)所示，一个总电阻值为R、匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路。线圈的半径为r1，在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图(b)所示，图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0，导线的电阻不计，求0至t1时间内： (1)磁感应强度的变化率； 例4 (2)通过电阻R1上的电流大小和方向； (3)通过电阻R1上的电荷量q。 Lavf58.29.100 Lavf58.29.100 $