普通物理二 第十二章 电磁感应.

大学物理《普通物理学简明教程》第十二章电磁感应电磁场(总18页)页内文档均可自由编辑，此页仅为封面2第十二章 电磁感应 电磁场 问题12-1 如图,在一长直导线L 中通有电流I ,ABCD 为一矩形线圈,试确定在下列情况下，ABCD 上的感应电动势的方向：(1)矩形线圈在纸面内向右移动；(2)矩形线圈绕AD 轴旋转；（3）矩形线圈以直导线为轴旋转. 解 导线在右边区域激发的磁场方向垂直于纸面向里，并且由2I B rμ0=π可知，离导线越远的区域磁感强度越小，即磁感线密度越小．当线圈运动时通过线圈的磁通量会发生变化，从而产生感应电动势．感应电动势的方向由楞次定律确定．（1）线圈向右移动，通过矩形线圈的磁通量减少，由楞次定律可知，线圈中感应电动势的方向为顺时针方向．（2）线圈绕AD 轴旋转，当从0到90时，通过线圈的磁通量减小，感应电动势的方向为顺时针方向．从90到180时，通过线圈的磁通量增大，感应电动势的方向为逆时针. 从180到270时，通过线圈的磁通量减少，感应电动势的方向为顺时针．从270到360时，通过线圈的磁通量增大，感应电动势的方向为逆时针方向.（2）由于直导线在空间激发的磁场具有轴对称性，所以当矩形线圈以直导线为轴旋转时，通过线圈的磁通量并没有发生变化，所以，感应电动势为零.12-2 当我们把条形磁铁沿铜质圆环的轴线插入铜环中时,铜环内有感应电流和感应电场吗 如用塑料圆环替代铜质圆环,环中仍有感应电流和感应电场吗解 当把条形磁铁沿铜质圆环的轴线插入铜环过程中，穿过铜环的磁通量增加，铜环中有感应电流和感应电场产生；当用塑料圆环替代铜质圆环，由于塑料圆环中的没有可以移动的自由电荷，所以环中无感应电流和感应电场产生.12-3 如图所示铜棒在均匀磁场中作下列各种运动，试问在哪种运动中的铜棒上会有感应电动势其方向怎样设磁感强度的方向铅直向C I3下．（１）铜棒向右平移［图(a)］；（２）铜棒绕通过其中心的轴在垂直于B 的平面内转动［图(b)］；（３）铜棒绕通过中心的轴在竖直平面内转动［图(c)］．解 在磁场中运动的导体所产生的感应电动势为()d L ε=⨯⎰v B l ⋅，在图(a)与(c)中的运动情况中，⨯v B 的方向与d l 方向垂直，铜棒中没有感应电动势．在图(b)中，铜棒绕中心轴运动，左右两段产生的感应电动势大小相等，方向相反，所以铜棒中总的感应电动势为零．12-4 有一面积为S 的导电回路，其n e 的方向与均匀磁场的B 的方向之间的夹角为θ．且B 的值随时间变化率为d d B t .试问角θ为何值时，回路中i ε的值最大；角θ为何值时，回路中i ε的值最小？请解释之．解 由i d d d cos S S dt dtεθ=--⎰B B S =⋅，可得当0θ=时，回路中i ε的值最大，当90θ=时，回路中i ε的值最小.12-5 有人认为可以采用下述方法来测量炮弹的速度．在炮弹的尖端插一根细小的永久磁铁，那么，当炮弹在飞行中连续通过相距为r的(a)(b)(c)B4两个线圈后，由于电磁感应，线圈中会产生时间间隔为t ∆的两个电流脉冲．您能据此测出炮弹速度的值吗？如0.1m r =，4=210s t -∆⨯，炮弹的速度为多少？解 带有小磁铁的炮弹飞向线圈，线圈中会产生感应电流， 测得的两个电流脉冲产生的时间间隔即炮弹飞过这两个线圈间距所用的时间. 由题意可知, 炮弹的速度为1500m s r v t -==⋅∆ 12-6 如图所示,在两磁极之间放置一圆形的线圈,线圈的平面与磁场垂直.问在下述各种情况中，线圈中是否产生感应电流？并指出其方向．（１）把线圈拉扁时；（２）把其中一个磁极很快地移去时；（３）把两个磁极慢慢地同时移去时．解 这三种情况中, 通过的磁通量均减小,线圈中均会产生感应电流, 从上往下看, 感应电流的方向沿顺时针方向.12-7 如图所示,均匀磁场被限制在半径为R 的圆柱体内,且其中磁感强度随时间的变化率d d B t =常量,试问: 在回路1L 和2L 上各点的d d B t 是否均为零？各点的k E 是否均为零？1k d L ⋅⎰E l 和2k d L ⋅⎰E l 各为多少？ R2L 1L5解 由于磁场只存在于圆柱体内，在回路1L 上各点d d B t 为常量，在回路2L 上各点d d B t 为零.空间中各点的感生电场分布为r R < k d 2d r B E t= r R > 2k d 2d R B E r t= 可见在回路1L 和2L 上各点的k E 均不为零.对于在回路1L 11k d d d d d d L L S S t t ⋅=-=-⎰⎰B B E l S ⋅ 对于回路2L 22k d d 0d L tΦ⋅=-=⎰E l 12-8 一根很长的铜管铅直放置，有一根磁棒由管中铅直下落．试述磁棒的运动情况．解 长直铜管可以看作由许多铜线圈组成，当磁棒下落，每通过一个线圈，线圈中的磁通量都会发生变化，在下落过程中，铜管中始终会有感应电流产生，并且感应电流产生的磁场的方向与磁棒磁场方向相反，因此，磁棒始终受到铜管对它的阻碍作用.12-9 有一些矿石具有导电性，在地质勘探中常利用导电矿石产生的涡电流来发现它，这叫电磁勘探．在示意图中，A 为通有高频电流的初级线圈，Ｂ为次级线圈，并连接电流计Ｇ，从次级线圈中的电流变化可检测磁场的变化．当次级线圈Ｂ检测到其中磁场发生变化时，技术人员就认为在附近有导电矿石存在．你能说明其道理吗利用问题12-9图相似的装置，还可确定地下金属管线和电缆的位置，你能提供一个设想方案吗解该检测方法利用的原理是电磁感应。

高中物理：电磁感应知识点归纳一、电磁感应的发现1.“电生磁”的发现奥斯特实验的启迪：丹麦物理学家奥斯特发现电流能使小磁针偏转，即电流的磁效应2.“磁生电”的发现(1)电磁感应现象的发现法拉第根据他的实验，将产生感应电流的原因分成五类：①变化的电流；②变化的磁场；③运动中的恒定电流；④运动中的磁铁；⑤运动中的导线。

(2)电磁感应的发现使人们找到了“磁生电”的条件，开辟了人类的电气化时代。

二、感应电流产生的条件1. 探究实验实验一：导体在磁场中做切割磁感线的运动实验二：通过闭合回路的磁场发生变化2. 感应电流产生的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化时，这个闭合电路中就有感应电流产生三、感应电动势1. 定义：由电磁感应产生的电动势，叫感应电动势。

产生电动势的那部分导体相当于电源。

2. 产生条件：只要穿过电路的磁通量发生变化，无论电路是否闭合，电路中都会有感应电动势。

3. 方向判断：在内电路中，感应电动势的方向是由电源的负极指向电源的正极，跟内电路中的电流的方向一致。

产生感应电动势的那部分导体相当于电源。

【关键一点】感应电流的产生需要电路闭合，而感应电动势的产生电路不一定需要闭合四、法拉第电磁感应定律1. 定律内容：感应电动势的大小，跟穿过这个电路的磁通量的变化率成正比。

2. 表达式：说明：①式中N为线圈匝数，是磁通量的变化率，注意它与磁通量以及磁通量的变化量的区别。

②E与无关，成正比③在图像中为斜率，所以斜率的意义为感应电动势五、导体切割磁感线时产生的电动势公式中的l为有效切割长度，即导体与v垂直的方向上的投影长度．图中有效长度分别为：甲图：l＝cdsin β(容易错算成l＝absin β)．乙图：沿v1方向运动时，l＝MN；沿v2方向运动时，l＝0.丙图：沿v1方向运动时，沿v2方向运动时，l＝0；沿v3方向运动时，l＝R.六、右手定则1. 内容：将右手手掌伸平，使大拇指与其余并拢的四指垂直，并与手掌在同一平面内，让磁感线从手心穿入，大拇指指向导体运动方向，这时四指的指向就是感应电流的方向，也就是感应电动势的方向2. 适用情况：导体切割磁感线产生感应电流七、楞次定律1.内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

高中物理必修二目录第一章：电磁感应与电磁场1.1 电磁感应的基本概念• 1.1.1 磁通量的概念• 1.1.2 法拉第电磁感应定律• 1.1.3 感生电动势和感应电流的方向1.2 电磁感应现象的实际应用• 1.2.1 电磁感应现象在发电机中的应用• 1.2.2 电磁感应现象在变压器中的应用• 1.2.3 电磁感应现象在感应炉中的应用1.3 磁场的基本概念与电荷的运动规律• 1.3.1 磁感线与磁场的方向• 1.3.2 磁场与电荷受力的关系• 1.3.3 电荷在磁场中运动的轨迹1.4 磁场中电荷的运动与电流的感生• 1.4.1 线圈在磁场中的转动• 1.4.2 通过直线导线的电流感生电动势• 1.4.3 磁感应强度与磁场强度的关系第二章：磁性与电磁感应2.1 磁性材料及其分类• 2.1.1 磁性材料的基本特征• 2.1.2 磁性材料的分类及特点2.2 磁场的产生与判断• 2.2.1 没有电流的直导线在空间产生磁场• 2.2.2 直导线及其线圈的磁场判断2.3 电流产生的原因• 2.3.1 磁感线切割导线产生感生电流• 2.3.2 闭合回路中感生电流的时间变化规律2.4 电磁铁、电磁铁门和电磁继电器的工作原理• 2.4.1 电磁铁的工作原理• 2.4.2 电磁铁门的工作原理• 2.4.3 电磁继电器的工作原理第三章：电磁感应的应用3.1 发电机• 3.1.1 发电机的基本构造和工作原理• 3.1.2 正常情况下的发电机输出电流• 3.1.3 发电机的效率和功率3.2 变压器• 3.2.1 变压器的基本构造和工作原理• 3.2.2 变压器的性能参数• 3.2.3 变压器的利用和应用范围3.3 感应炉• 3.3.1 感应炉的原理和结构• 3.3.2 感应炉的应用场景和优点• 3.3.3 感应炉的能效特点第四章：电磁振荡和交流电4.1 电磁振荡的基本概念• 4.1.1 电磁振荡的基本特征• 4.1.2 电磁振荡的频率和周期4.2 电磁振荡的实例及其应用• 4.2.1 LC振荡电路的特点• 4.2.2 电磁振荡在无线通信中的应用4.3 交流电的基本概念• 4.3.1 交流电的基本特征• 4.3.2 交流电的各种表示方法4.4 交流电的相关电参数• 4.4.1 交流电电压的幅值、频率和相位• 4.4.2 交流电电流的幅值、频率和相位第五章：电磁波及其应用5.1 电磁波的基本特征• 5.1.1 电磁波的产生和传播• 5.1.2 电磁波的传播速度和频率5.2 电磁波谱• 5.2.1 电磁波的分类• 5.2.2 不同频段电磁波的应用5.3 无线电技术的基本原理和应用• 5.3.1 无线电技术的基本原理• 5.3.2 无线电技术的应用场景5.4 雷达和光纤通信的基本原理• 5.4.1 雷达的工作原理和应用• 5.4.2 光纤通信的工作原理和应用以上为《高中物理必修二》的目录大纲，涵盖了电磁感应与电磁场、磁性与电磁感应、电磁感应的应用、电磁振荡和交流电、电磁波及其应用等五个章节。

高三物理第十二章知识点高三物理的第十二章主要涉及电磁感应和电磁波两个方面的知识点。

在这一章节中，我们将学习电磁感应的基本原理、法拉第电磁感应定律以及应用于发电机和变压器的相关知识；同时，我们还将了解电磁波的概念、性质以及波长和频率的关系等内容。

1. 电磁感应电磁感应是指当磁通量穿过一个闭合回路时，该回路中会产生电动势。

根据法拉第电磁感应定律，产生的电动势的大小与磁通量的变化率成正比。

这一定律可以表示为U=-dΦ/dt，其中U表示电动势，Φ表示磁通量，t表示时间。

2. 磁通量和磁感应强度磁通量是指磁场穿过一个给定区域的总磁力线的数量。

磁感应强度则表示单位面积上垂直通过的磁力线的数量，单位为特斯拉(T)。

根据安培环路定律，磁感应强度的大小与环路上的电流以及环路围成的面积成正比。

3. 发电机发电机是利用电磁感应产生电动势，将机械能转化为电能的装置。

其工作原理是通过一个旋转的导体线圈与磁场相互作用，使线圈中产生交流电。

4. 变压器变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电的电压大小的装置。

变压器由两个互相绕制的线圈组成，其中一个线圈称为高压线圈，另一个线圈称为低压线圈。

通过改变线圈的匝数比，可以改变电压的大小。

5. 电磁波电磁波是一种由电场和磁场相互作用而形成的波动现象。

它具有无线传输的特性，可以在真空中传播，且速度为光速。

电磁波的频率范围非常广泛，从无线电波到可见光、红外线、紫外线、X 射线和γ射线等。

6. 波长和频率波长是指电磁波一个完整周期所占据的空间距离，用λ表示，单位为米。

频率则表示单位时间内电磁波的周期个数，用f表示，单位为赫兹(Hz)。

波长和频率之间的关系可以用光速c来表示，λ=c/f。

通过对这些知识点的学习，我们可以深入了解电磁感应和电磁波的原理和应用，从而更好地理解电磁现象在日常生活中所起到的作用。

同时，这些知识也为我们进一步学习和研究电磁学提供了坚实的基础。

电磁感应教学设计（多篇）(一)创设问题的情境，引入新课音乐：狼爱上羊图片：鱼和猫图片中采用了什么样的思维方式？逆向思维。

（司马光砸缸）展示图片回忆奥斯特实验，问：奥斯特实验说明了什么？奥斯特实验说明电流的周围存在磁场，即电流能够产生磁场，请同学们利用逆向思维思考：既然电流能够产生磁场，反过来，你有什么猜想？磁场是不是也能产生电流呢？介绍历史知识：十九世纪初，受康德等人哲学思想的影响，人们坚信不同自然现象之间是有着联系的。

奥斯特的电流磁效应在科学界引起极大反响，科学家想既然“电能生磁”，反过来“磁也能生电”。

可以说，想实现“磁生电”是当时许多科学家的愿望，例如，安培、科拉顿等人都曾为之努力过，但是都失败了。

(二)新授【活动一】观察“磁生电”现象演示电风扇通电转动观察微型电风扇的结构。

通电线圈在磁场中受到力的作用发生偏转。

如果用手捏紧插头的两极，旋转叶片，你有什么感觉?在微型电风扇的插头处接一个发光二极管，用手旋转叶片，你发现了什么? 这些实验现象说明了什么？说明风扇叶片在旋转时产生了电流。

法拉第经过十年的努力，终于成功地证明了磁也能产生电。

后世的人们，选择了法拉作为电容的国际单位，以纪念这位物理学大师。

一、电磁感应：利用磁场产生电流的现象电磁感应产生的电流叫感应电流同学们想不想知道磁怎样才会产生了电，下面我们一起来探究这个问题。

我们刚才是用电风扇做的实验，那么在实验室里我们怎么样来模拟是个实验？需要什么器材？【活动二】探究感应电流产生的条件讨论主要实验器材：磁铁和闭合线圈如果实验中产生了电流，我们又该如何检测呢？（先用电流表做）要有电流表。

但本实验产生的电流很小，用我们实验室常用的电流表是不容易观察的。

我们需要更灵敏的电流表，这就是灵敏电流计。

请阅读课本的“信息快递”了解灵敏电流计组装器材猜想：导体AB在磁场中要处于怎样状态，才能使回路中产生电流呢？静止？运动？如何运动？演示实验：（先用直导线做，然后再用线圈做）讨论：并利用多媒体帮助学生分析导体切割磁感线的情况，最后引导学生通过实验事实，归纳概括出结论：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流，这种现象叫电磁感应现象，产生的电流叫感应电流。

普通物理学教程：电磁学引言电磁学是物理学的一个重要分支，研究电荷在空间中的分布和相互作用。

本教程旨在介绍电磁学的基本概念和原理，帮助读者理解电磁学的基本知识和应用。

1. 电荷和电场1.1 电荷电荷是物质的一种属性，它分为正电荷和负电荷。

电荷之间存在相互作用力，这种力称为电荷间的库仑力。

1.2 电场电场是电荷在周围空间产生的一种物理量，它可以用来描述电荷之间相互作用的方式。

电场可以通过电场线来直观地表示，电场线指示了电场的强度和方向。

在电场中，电荷会受到电场力的作用。

2. 静电场和电势2.1 静电场静电场是指所有电荷都处于静止状态时产生的电场。

静电场的特点是电场强度只与电荷的分布有关，与电荷的运动状态无关。

2.2 电势电势是描述电场能量的一种物理量，它表示单位正电荷在电场中所具有的能量。

电势可以通过电势线来表示，电势线距离越近，电势越高。

3. 电容和电容器3.1 电容电容是描述物体存储电荷能力的物理量，它与物体的几何形状和介质的性质密切相关。

3.2 电容器电容器是存储电荷的装置，常见的电容器有平行板电容器和球面电容器。

电容器的电容可以通过电容公式计算。

4. 电流和电阻4.1 电流电流是描述电荷运动情况的物理量，它表示单位时间内通过导体横截面的电荷量。

4.2 电阻电阻是物体对电流流动的阻碍程度，它是导体材料的一种性质。

电阻与导体的长度、横截面积和电阻率有关。

5. 磁场和磁感应5.1 磁场磁场是磁荷在周围空间产生的一种物理量，它可以用来描述磁荷之间相互作用的方式。

磁场可以通过磁力线来直观地表示，磁力线指示了磁场的强度和方向。

在磁场中，磁荷会受到磁场力的作用。

5.2 磁感应磁感应是指物体受到磁场作用后表现出的一种物理现象，它可以通过磁感应线来表示。

6. 电磁感应和法拉第定律6.1 电磁感应电磁感应是指导体中的电磁感应现象，当导体中的磁通量发生变化时，会在导体中产生感应电流。

6.2 法拉第定律法拉第定律描述了电磁感应现象的定量关系，它表明感应电动势等于磁通量的变化率。

普通高中教科书物理选择性必修2
第一章：安培力与洛伦磁力
第一节、磁场对通电导线的作用力
第二节、磁场对运动电荷的作用力
第三节、带电粒子在匀强磁场中的运动
第四节、质谱仪与回旋加速器
第二章：电磁感应
第一节、楞次定律
第二节、法拉第电磁感应定律
第三节、涡流、电磁阻尼和电磁驱动
第四节、互感和自感
第三章：交变电流
第一节、交变电流
第二节、交变电流的描述
第三节、变压器
第四节、电能的输送
第四章：电磁振荡与电磁波
第一节、电磁振荡
第二节、电磁场与电磁波
第三节、无线电波的发射和接收
第四节、电磁波普
第五章：传感器
第一节、认识传感器
第二章、常见传感器的工作原理及应用
第三节、利用传感器制作简单的自动控制装置。

实验十二 用电磁感应法测磁场分布在工业、国防、科研中都需要对磁场进行测量，测量磁场的方法不少，如冲击电流计法、霍耳效应法、核磁共振法、天平法、电磁感应法等等。

本实验介绍电磁感应法测磁场的方法，它具有测量原理简单、测量方法简便及测试灵敏度较高等优点。

【实验目的】1、了解用电磁感应法测交变磁场的原理和一般方法，掌握FB-201型交变磁场实验仪及测试仪的使用方法。

2、测量载流圆形线圈和亥姆霍兹线圈的轴向上的磁场分布。

3、了解载流圆形线圈（或亥姆霍兹线圈）的径向磁场分布情况。

4、研究探测线圈平面的法线与载流圆形线圈（或亥姆霍兹线圈）的轴线成不同夹角时所产生的感应电动势的值的变化规律。

【实验原理】一、载流圆线圈与亥姆霍兹线圈的磁场（1）载流圆线圈磁场一半径Ｒ，通以电流I 的圆线圈，轴线上磁场分布的公式为：2/322200)(2X R IR N B +=μ （12-1）式中N 0为圆线圈的匝数，X 为轴上某一点到圆心O '的距离。

H/m 10470-⨯=πμ，它的分布图如图图12-1 载流圆线圈磁场分布图12-2 亥姆霍兹线圈的磁场分布本实验取:, m 105.0 ,A 060.0 ,4000===R I N 匝 圆心'O 处0=X ，可算得圆心O'处磁感应强度为：0.1436mT =B（2）亥姆霍兹线圈(图12-2)两个相同圆线圈彼此平行且共轴，通以同方向电流I ，理论计算证明：线圈间距a 等于线圈半径R 时，两线圈合磁场在轴上（两线圈圆心连线）附近较大范围内是均匀的，这样的一对线圈称为亥姆霍兹线圈。

这种均匀磁场在科学实验中应用十分广泛，例如，显像管中的行、场偏转线圈就是根据实际情况经过适当变形的亥姆霍兹线圈。

二、用电磁感应法测磁场的原理设均匀交变磁场为（由通交变电流的线圈产生）:t B B m sin ω=磁场中一探测线圈的磁通量为：Φ=NSB m cosθsinωt ，式中：Ｎ为探测线圈的匝数，S 为该线圈的截面积，θ为B与线圈法线夹角，如图12-3所示。