奥斯特与电磁现象

奥斯特实验、比奥·萨伐尔定律的建立一、奥斯特实验的重大发现1、奥斯特实验1820年7月21日，丹麦物理学家奥斯特（Hans Christian Oersted，1777～1851年）向科学界宣布他发现了电流的磁效应。

这一重大发现第一次揭示了电与磁的联系，突破了长期以来认为电与磁互不相干的僵固观念，开创了电磁学研究的新纪元，电磁学作为一个统一的学科从此正式宣告诞生，对科学技术的发展起着难以估量的巨大作用。

早在18世纪30年代，就有人描述过雷电能使刀、叉、钢针磁化的现象。

18世纪50年代，人们发现莱顿瓶放电可使焊条、缝衣针磁化。

在这些事实的启示下，有些自然哲学家曾猜想电与磁之间可能有某种联系。

但从18世纪80年代到19世纪初，一些著名的物理学家却坚持认为电与磁是截然不同、并无关系的两回事。

发现电力定律和磁力定律的库仑在1780年指出，电和磁是两个完全不同的东西，尽管它们的作用力的规律在数学形式上相同，但它们的本质却完全不同。

1820年，安培认为，电现象和磁现象是由两种彼此独立的不同流体产生的。

1807年，托马斯·扬（T．Young）说，没有任何理由去设想电与磁之间存在任何直接的联系。

在这种思想的支配下，当然不会去寻找电与磁之间的联系。

然而，深受康德（Kant）哲学影响的奥斯特却相信电与磁之间存在着联系，经过努力的寻找，终于获得成功。

开始时，奥斯特沿着电流的方向放置磁针，试图寻找电流对磁针的作用，均以失败告终。

于是他猜想电流对磁针的作用是否可能是横向的。

1820年4月，奥斯特在讲授电、伽伐尼电和磁的课程时，做了一个实验，他使一个小伽伐尼电池的电流通过一条细铂丝，铂丝放在一个带玻璃罩的指南针上，结果盒中的磁针被扰动了，尽管效应很弱，看上去也不规则，并未给听众留下强烈的印象，但却是可贵的新发现。

事后，奥斯特的作用力是横向力，这是奥斯特实验的又一重大发现。

它突破了以往关于非接触物体之间的作用力均为有心力的局限，拓宽了作用力的类型。

奥斯特实验：探究电磁感应现象的教案。

一、实验原理奥斯特实验是探究电磁感应现象的经典实验之一。

实验基于法拉第电磁感应定律，即磁通量的变化会产生感应电动势。

在奥斯特实验中，我们需要使用一个线圈和一个磁铁进行实验。

二、实验步骤1.将一根铁杆放置在一个线圈中，铁杆没有触碰线圈，因此线圈中并没有电流流过。

2.将线圈连接到一个万用表上，读取电流表的值。

3.移动铁杆，使其靠近线圈。

由于铁杆是铁制品，具有磁导率，因此当铁杆靠近线圈时，磁感线会从铁杆流过，从而切割线圈。

切割线圈的磁通量发生变化，电动势会由线圈发出，从而在电流表上产生一个电流。

4.再次移动铁杆，使其靠近线圈。

当铁杆离线圈较近时，电流表的读数会变大，表示电磁感应现象的强度增强。

当铁杆距离线圈较远时，电流表的读数会减小，表示电磁感应现象的强度减弱。

5.移动铁杆，让它离开线圈。

由于铁杆上的磁场消失，因此线圈中的电流也会消失。

6.将铁杆翻转，并再次执行该实验。

当铁杆靠近线圈时，电流的方向与之前相反。

这样，我们可以了解到电流方向与磁场方向的关系。

三、实验过程中需要注意的事项1.应使用直流电源作为电源。

2.铁杆不应与线圈直接接触，其距离应保持在一定范围内。

3.实验过程中应注意电流表的读数，并记录下实验数据。

四、进行实验的教学目的1.让学生了解磁感线、磁通量和电动势的基本知识。

2.让学生理解电磁感应定律，并能够应用该定律进行计算。

3.让学生了解电流方向与磁场方向之间的关系。

4.通过实验，让学生掌握奥斯特实验的实验方法、实验步骤和实验过程，培养学生的实验操作能力。

五、总结奥斯特实验是一种常用于电磁感应教学的实验方法。

通过这种实验方法，可以帮助学生更好地理解电磁感应现象，并能够应用法拉第电磁感应定律进行计算。

在实验过程中，需要注意实验方法和实验步骤，并记录下实验数据。

实验结果可以帮助学生更好地掌握相关的知识，提高其实验操作能力。

奥斯特实验说明了什么?奥斯特实验原理奥斯特实验1820年4月的一天，丹麦科学家奥斯特在上课时，无意中让通电的导线靠近指南针，他突然发现了一个现象。

这个现象并没有引起在场其他人的注意，而奥斯特却是个有心人，他非常兴奋，紧紧抓住这个现象，接连三个月深入地研究，反复做了几十次实验。

通过实验，奥斯特发现通电导线周围存在着磁场的实验。

如果在直导线附近（导线需要南北放置），放置一枚小磁针，则当导线中有电流通过时，磁针将发生偏转。

在此基础上，通过了解环形电流、通电螺线管磁场的磁感线，以及条形磁体和马蹄形磁体磁场的磁感线，进一步认识磁场的方向性。

在奥斯特实验中，当电路闭合时，电路中有电流，导线下边的小磁针发生偏转，受到磁场作用。

电路断开时，电路中无电流，小磁针不发生偏转。

所以得到的结论是：电流周围存在磁场。

同时，电路中电流方向相反时，小磁针偏转方向发生也相反，说明小磁针受到的磁场作用相反。

所以得到的结论是：磁场方向跟电流的方向有关。

奥斯特实验的两个典型结论就是：电流周围存在磁场；磁场方向跟电流的方向有关。

奥斯特研究电流磁效应的过程丹麦物理学家汉斯·奥斯特(H．C．Oersted，1777－1851)是康德哲学思想的信奉者，深受康德等人关于各种自然力相互转化的哲学思想的影响，奥斯特坚信客观世界的各种力具有统一性，并开始对电、磁的统一性的研究。

1751年富兰克林用莱顿瓶放电的办法使钢针磁化的发现对奥斯特启发很大，他认识到电向磁转化不是可能不可能的问题，而是如何实现的问题，电与磁转化的条件才是问题的关键。

开始奥斯特根据电流通过直径较小的导线会发热的现象推测：如果通电导线的直径进一步缩小那么导线就会发光如果直径进一步缩小到一定程度，就会产生磁效应。

但奥斯特沿着这条路子并未能发现电向磁的转化现象。

奥斯特没有因此灰心，仍在不断实验，不断思索，他分析了以往实验都是在电流方向上寻找电流的磁效应，结果都失效了，莫非电流对磁体的作用根本不是纵向的，而是一种横向力，于是奥斯特继续进行新的探索。

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。

13.3 电磁感应现象及应用知识点1：电磁感应现象及应用1、划时代的发现“电生磁”的发现：1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应。

“磁生电”的发现：1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象。

电磁感应：法拉第把由他发现的磁生电的现象叫做电磁感应。

感应电流：由电磁感应现象产生的电流。

2、产生感应电流的条件实验：探究感应电流产生的条件。

实验实验过程实验图例实验结论实验一导体棒AB做切割磁感线运动时，线路中有电流产生；当导体棒AB顺着磁感线运动时，线路中无电流产生。

导体棒做切割磁感线运动，回路的有效面积发生变化，从而引起了磁通量的变化，产生了感应电流。

实验二当条形磁体插入或拔出线圈时，线圈中有电流产生；当条形磁体在线圈中静止不动时，线圈中无电流产生。

磁体插入或拔出线圈时，线圈中的磁场发生变化，从而引起了磁通量的变化，产生了感应电流。

实验三将小线圈A插入大线圈B中不动，当开关S闭合或断开时，电流表中有电流通过；当开关S一直闭合，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表中有电流通过；当开关S一直闭合，滑动变阻器的滑动触头不动时，电流表中无电流通过。

开关闭合、断开或滑动变阻器的滑动触头移动时，小线圈A中电流变化，从而引起穿过大线圈B的磁通量变化，产生了感应电流。

三个实验共同特点是：产生感应电流时闭合回路的磁通量都发生了变化。

产生感应电流的条件：当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中就产生感应电流。

不论什么情况，只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条件，就必然会产生感应电流；反之，只要产生了感应电流，那么电路一定是闭合的，且穿过该电路的磁通量也一定发生了变化。

磁通量的变化大致可分为以下几种情况：磁通量变化情况磁感应强度B不变，有效面积S发生变化面积S不变，磁感应强度B 发生变化磁感应强度B和面积S都不变，它们之间的夹角发生变化面积S变化，磁感应强度B 也变化电路闭合和磁通量发生变化是产生感应电流的两个条件，二者缺一不可。

电生磁的发现电生磁是谁发现的？电生磁是奥斯特发现的。

磁生电是英国科学家法拉第发现的。

1、电生磁原理：通电导体周围存在磁场。

可以判定磁场方向和电流的关系。

电和磁是不可分割的，它们始终交织在一起。

简单地说，就是电生磁、磁生电。

2、磁生电原理是闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，在导体上就会产生电流的现象叫电磁感应现象，产生的电流叫做感应电流。

发电机便是依据此原理制成。

3、因磁通量变化产生感应电动势的现象，闭合电路的一部份导体在磁场里做切割磁感线的运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫电磁感应。

闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中就会产生电流。

这种现象叫电磁感应现象。

产生的电流称为感应电流。

扩展资料感应电流的条件：产生感应电流的条件是：①一部分导体在磁场中做切割磁感线运动．即导体在磁场中的运动方向和磁感线的方向不平行；②电路闭合．在磁场中做切割磁感线运动的导体两端产生感应电压，是一个电源。

若电路闭合，电路中就会产生感应电流．若电路不闭合，电路两端有感应电压，但电路中没有感应电流。

磁生电是英国科学家法拉第发现的。

磁生电原理是闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，在导体上就会产生电流的现象叫电磁感应现象，产生的电流叫做感应电流，发电机便是依据此原理制成。

发现过程：1831年电学大师法拉第发现了磁能够生电。

他找来两根长约62米的铜导线和一根粗长木棍,分别把两根铜导线缠绕在木棍上，铜导线的两端分别与电流计电源相联。

然后他把电源开关合上，这时，他似乎感到电流计指针跳动了一下，然后指又回到0点，难道在开关合的瞬时产生了感应电流？法拉第把开关拉掉，准备重复合后再看一次，当开关刚拉开时，他又看到指针跳荡了一下，然后回到0点。

他反复把开关拉开、合上，都发现了相同的结果。

根据这个实验，法拉第总结出电磁感应的规律：当穿过感应回路中的磁通量发生变化时，回路中就会产生感应电流，感应电流方向总是阻碍回路中磁通量的变化，大小与单位时间内的磁通量变化成正比。

电磁感应定律奥斯特的发现和有关电流磁效应的研究成果，促使科学家开始设法寻找其逆效应。

在英国科学界也普遍认为，作用总应伴随反作用。

奥斯特的发现是“电生磁”，其逆效应是“磁生电”。

1821年，英国《哲学年鉴》杂志主编邀请著名化学家戴维撰写一篇文章，综合评述奥斯特电流磁效应发现以来的电磁学发展概况，戴维将这一工作交给了他当时的助手法拉第，这大大激起了法拉第研究电磁学的兴趣和热情，促使他将研究方向从化学研究转向了物理中的电磁学研究。

在迄今的科学史上，法拉第以他准确和可靠的一系列重大发现和技术发明而著称于世，他把一生献给科学，被誉为“实验家之王”和“自然哲学家”。

一、电磁感应现象的发现法拉第和奥斯特深信“各种自然力的统一性”，并追求这种统一，这是法拉第进行科学研究的哲学思想基础。

1831年8月，法拉第把两个线圈绕在一个铁环上，线圈A接直流电源，线圈B接电流表，他发现，当线圈A的电路接通或断开的瞬间，线圈B中产生瞬时电流。

法拉第发现，铁环并不是必须的。

拿走铁环，再做这个实验，上述现象仍然发生。

只是线圈B中的电流弱些。

为了透彻研究电磁感应现象，法拉第做了许多实验。

1831年11月24日，法拉第向皇家学会提交的一个报告中，把这种现象定名为“电磁感应现象”，并概括了可以产生感应电流的五种类型：变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体。

法拉第之所以能够取得这一卓越成就，是同他关于各种自然力的统一和转化的思想密切相关的。

正是这种对于自然界各种现象普遍联系的坚强信念，支持着法拉第始终不渝地为从实验上证实磁向电的转化而探索不已。

这一发现进一步揭示了电与磁的内在联系，为建立完整的电磁理论奠定了坚实的基础。

二、磁感线和场的概念（一）磁感线假设把小磁针放在磁铁的磁场中，小磁针受磁场的作用，静止时它的两极指向确定的方向。

在磁场中的不同点，小磁针静止时指的方向不一定相同。

这个事实说明，磁场是有方向性的，我们约定，在磁场中的任意一点，小磁针N极的受力方向，为那一点的磁场方向。

高中物理学案：电磁感应现象[学科素养与目标要求]科学探究：1.通过实验探究产生感应电流的条件.2.通过实验探究决定感应电动势大小的因素. 物理观念：1.知道什么是电磁感应现象，掌握产生感应电流的条件.2.理解磁通量的概念.3.掌握法拉第电磁感应定律，并会进行有关计算.一、电磁感应现象1.划时代的发现(1)奥斯特在1820年发现了电流磁效应，即“电能生磁”.(2)1831年，法拉第发现了电磁感应现象，即“磁能生电”.2.电磁感应现象：闭合导体回路的一部分在磁场中做切割磁感线的运动时，闭合导体回路中就产生电流.物理学中把这类现象叫做电磁感应.3.感应电流：由电磁感应产生的电流叫做感应电流.二、电磁感应的产生条件1.磁通量：用“穿过一个闭合导体回路的磁感线条数的多少”来形象地理解“穿过这个闭合导体回路的磁通量”.2.感应电流的产生条件只要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.三、感应电动势1.感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势.在闭合回路中，产生感应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改变，在电路中就产生感应电动势.3.磁通量的变化量：ΔΦ＝Φ2－Φ1.4.磁通量的变化率：磁通量的变化量跟产生这个变化所用时间的比值，即单位时间内磁通量的变化量.四、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，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比.2.公式：E＝ΔΦΔt，若有n匝线圈，则产生的感应电动势为：E＝nΔΦΔt.3.国际单位：ΔΦ的单位是韦伯(Wb)，Δt的单位是秒(s)，E的单位是伏特.1.判断下列说法的正误.(1)只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生.( ×)(2)闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流.( √)(3)感应电动势的大小与磁通量的变化量成正比.( ×)(4)感应电动势的大小与磁通量变化的快慢有关，磁通量变化越快，感应电动势越大.( √) 2.某线圈共10匝，已知通过线圈的磁通量在20s内由30Wb均匀增大到40Wb，则线圈产生的感应电动势为________V.答案 5一、磁通量1.定义：物理学中把磁场中穿过某一面积S的磁感线条数定义为穿过该面积的磁通量.2.单位：韦伯，符号：Wb.3.公式：Φ＝BS(B⊥S).4.意义：表示穿过某一面积的磁感线条数的多少.5.引起磁通量变化的原因(1)B变S不变.(2)B不变S变(如闭合电路的一部分在磁场中做切割磁感线运动).(3)B不变S不变而B与S夹角θ变(如线圈转动).(4)B、S、θ中有两个量或三个量同时变.例1关于磁通量的概念，下列说法中正确的是( )A.磁场中某处的磁感应强度越大，面积越大，则穿过线圈的磁通量一定就越大B.放在某处的一个平面，穿过它的磁通量为零，则该处磁感应强度一定为零C.磁通量的变化不一定是由于磁场的变化而引起的D.磁场中某处的磁感应强度不变，放在该处线圈的面积也不变，则磁通量一定不变答案 C解析磁通量的大小与磁感应强度的大小、面积的大小以及磁场和平面的夹角有关，所以A、B、D错，C对.针对训练1 磁通量可以形象地理解为“穿过一个闭合电路的磁感线的条数”.在图1所示磁场中，S1、S2、S3为三个面积相同的相互平行的线圈，穿过S1、S2、S3的磁通量分别为Φ1、Φ2、Φ且都不为0.下列判断正确的是( )3图1A.Φ1最大B.Φ2最大C.Φ3最大D.Φ1、Φ2、Φ3相等答案 A解析磁通量表示穿过一个闭合电路的磁感线条数的多少，从题图中可看出穿过S1的磁感线条数最多，穿过S3的磁感线条数最少.二、产生感应电流的条件1.实验探究感应电流产生的条件(1)闭合电路的部分导体切割磁感线在初中学过，当闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流，如图2所示.图2导体棒左右平动、前后平动、上下平动，观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表1中.表1(2)向线圈中插入磁铁，把磁铁从线圈中拔出如图3所示，把磁铁的某一个磁极向线圈中插入，或从线圈中抽出，或静止地放在线圈中.观察电流表的指针，把观察到的现象记录在表2中.图3表2(3)模拟法拉第的实验如图4所示，线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端与电流表连接，把线圈A装在线圈B的里面.观察以下四项操作中线圈B中是否有电流产生.把观察到的现象记录在表3中.图4表32.结论不论用什么方法，不论何种原因，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产生.3.产生感应电流的条件(1)闭合电路；(2)磁通量发生变化.例2线圈在长直导线电流的磁场中做如图5所示的运动：A向右平动，B向下平动，C绕轴转动(ad 边向里)，D垂直于纸面向纸外做平动，E向上平动(E线圈有个缺口)，判断线圈中有没有感应电流.图5答案A、E中无感应电流；B、C、D中有感应电流解析在直导线电流磁场中的五个线圈，原来磁通量都是垂直纸面向里的.对直线电流来说，离电流越远，磁场就越弱.A向右平动，穿过线圈的磁通量没有变化，故线圈中没有感应电流.B向下平动，穿过线圈的磁通量减少，必产生感应电流.C绕轴转动，穿过线圈的磁通量变化(开始时减少)，必产生感应电流.D离纸面越远，线圈中磁通量越少，线圈中有感应电流.E向上平动，穿过线圈的磁通量增加，但由于线圈没有闭合，因此无感应电流.判断是否产生感应电流的关键是明确电路是否闭合，分清磁感线的疏密分布，从而判断磁通量是否变化，而不是看磁通量的有无.三、法拉第电磁感应定律如图是探究电磁感应的实验装置1.图甲中观察磁铁N极插入或抽出线圈的过程中电流表指针的偏转情况，它说明什么问题？2.电流表指针的偏转程度与感应电动势的大小有什么关系？3.图乙中，闭合回路中部分导线以不同速度水平切割磁感线，观察电流表指针偏转角度有何不同？答案 1.说明电路中产生了感应电动势.2.指针偏转程度越大，感应电动势越大.3.速度越大，指针偏转角度越大.1.感应电动势(1)由电磁感应产生的电动势叫感应电动势.在闭合电路中，产生感应电动势的那部分导体相当于电源.(2)当电路闭合时，回路中有感应电流；当电路断开时，回路中没有感应电流，但感应电动势仍然存在.2.磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ、磁通量的变化率ΔΦΔt的比较(1)Φ是状态量，是闭合回路在某时刻(某位置)穿过回路的磁感线的条数，当磁场与回路平面垂直时Φ＝BS.(2)ΔΦ是过程量，它表示回路从某一时刻到另一时刻磁通量的改变量，即ΔΦ＝Φ2－Φ1.(3)ΔΦΔt表示磁通量的变化快慢，即单位时间内磁通量的变化量，又称为磁通量的变化率.(4)Φ－t图象上某点切线的斜率表示磁通量的变化率ΔΦΔt.3.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，跟穿过该电路的磁通量的变化率成正比.(2)公式：E＝n ΔΦΔt.n为线圈的匝数，ΔΦ是磁通量的变化量.电动势的大小决定于穿过电路的磁通量的变化率ΔΦΔt.而与Φ的大小、ΔΦ的大小没有必然联系.(3)单位：ΔΦ的单位是韦伯(Wb)，Δt的单位是秒(s)，E的单位是Wb/s，E的国际单位是V.(4)电磁感应现象的本质：在电磁感应现象中，一定产生感应电动势，不一定产生感应电流.能否产生感应电动势是电磁感应现象的本质.例3关于感应电动势的大小，下列说法中正确的是( )A.穿过线圈的磁通量Φ最大时，所产生的感应电动势就一定最大B.穿过线圈的磁通量的变化量ΔΦ增大时，所产生的感应电动势也增大C.穿过线圈的磁通量Φ等于0时，所产生的感应电动势就一定为0D.穿过线圈的磁通量的变化率ΔΦΔt越大，所产生的感应电动势就越大 答案 D解析 根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势的大小与磁通量的变化率ΔΦΔt成正比，与磁通量Φ及磁通量的变化量ΔΦ没有必然联系.当磁通量Φ很大时，感应电动势可能很小，甚至为0.当磁通量Φ等于0时，其变化率可能很大，产生的感应电动势也会很大，而ΔΦ增大时，ΔΦΔt 可能减小.如图所示，t 1时刻，Φ最大，但E ＝0；0～t 1时间内ΔΦ增大，但ΔΦΔt 减小，E 减小；t 2时刻，Φ＝0，但ΔΦΔt最大，E 最大.故D 正确.例4 如图6所示，将一条形磁铁插入某一闭合线圈，第一次用0.05s ，第二次用0.1s.设插入方式相同，试求：图6(1)两次线圈中平均感应电动势之比； (2)两次线圈中电流之比. 答案 (1)2∶1 (2)2∶1解析 (1)由法拉第电磁感应定律得：E 1E 2＝ΔΦΔt 1·Δt 2ΔΦ＝Δt 2Δt 1＝21. (2)由欧姆定律可得：I 1I 2＝E 1R ·R E 2＝E 1E 2＝21.[学科素养] 分析本题时要紧抓法拉第电磁感应定律的表达式E＝n ΔΦΔt.两次ΔΦ相同，因此平均感应电动势之比等于时间的反比.通过本题的训练，进一步巩固了对法拉第电磁感应定律的理解，体现了“物理观念”的学科素养.针对训练2 如图7甲所示，某线圈共有50匝，若穿过该线圈的磁通量随时间的变化如图乙所示，则a、b两点间的电压是多少？图7答案50V解析求a、b两点间的电压就是求线圈中的感应电动势由题图乙得ΔΦΔt＝0.5－0.10.4V＝1V故E＝n ΔΦΔt＝50V所以a、b两点间的电压为50V.1.(磁通量的计算)如图8所示，面积为S的线圈平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，一半在磁场中，则穿过线圈的磁通量为( )图8A.0B.1 2 BSC.BSD.2BS 答案 B解析根据磁通量公式Φ＝BS，因为题图中有效面积为12S，所以B项正确.2.(磁通量变化的定性分析)如图9所示，一环形线圈沿条形磁铁的轴线，从磁铁N极的左侧A 点运动到磁铁S极的右侧B点，A、B两点关于磁铁的中心对称，则在此过程中，穿过环形线圈的磁通量将( )图9A.先增大，后减小B.先减小，后增大C.先增大，后减小、再增大，再减小D.先减小，后增大、再减小，再增大答案 A3.(产生感应电流的条件)(多选)某学生做观察电磁感应现象的实验时，将电流表、线圈A和B、蓄电池、开关，用导线连接成如图10所示的实验电路，闭合开关，下列说法正确的是( )图10A.线圈A插入线圈B的过程中，有感应电流B.线圈A从线圈B拔出的过程中，有感应电流C.线圈A停在线圈B中，有感应电流D.线圈A拔出线圈B的过程中，线圈B的磁通量在减小答案ABD解析由感应电流产生的条件知A、B选项正确，C选项错误；在线圈A从线圈B拔出的过程中线圈B的磁通量减小，D选项正确.4.(感应电动势的计算)穿过某单匝线圈的磁通量随时间的变化关系如图11所示，在线圈内产生的感应电动势的最大值是( )图11A.2VB.0.5VC.3VD.2.5V答案 C解析由E＝n ΔΦΔt可知，0～2s内E1＝4－02V＝2V2～4s内，E2＝|3－4|2V＝0.5V4～5s内E3＝|0－3|1V＝3V，故C正确.5.(感应电动势的计算)一个有10匝的闭合导体线圈，若在0.01s内，通过线圈的磁通量由0.04Wb均匀地减小到零，则在这段时间内线圈产生的感应电动势为多大？答案40V解析E＝n ΔΦΔt＝10×0.040.01V＝40V.一、选择题考点一磁通量的理解与计算1.如图1所示，虚线框内有匀强磁场，1和2为垂直磁场方向放置的两个圆环，分别用Φ1和Φ表示穿过两环的磁通量，则有( )2图1A.Φ1>Φ2B.Φ1＝Φ2C.Φ1<Φ2D.无法确定答案 B解析由题图知，穿过圆环1、2的磁感线条数相等，故Φ1＝Φ2.2.如图2所示，在同一平面内有四根彼此绝缘的直导线，分别通有大小相同、方向如图所示的电流，要使由四根直导线所围成的面积内的磁通量增加，则应切断哪一根导线中的电流( )图2A.切断i1B.切断i2C.切断i3D.切断i4答案 D解析根据安培定则判断出四根通电直导线中电流在所围面积内的磁场方向，可知只有i4中电流产生的磁场垂直于纸面向外，则要使磁通量增加，应切断i4.3.磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图3所示，通有恒定电流的导线MN与闭合线框共面，第一次将线框由位置1平移到位置2，第二次将线框绕cd边翻转到位置2，设先后两次通过线框的磁通量变化量的大小分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则( )图3A.ΔΦ1>ΔΦ2B.ΔΦ1＝ΔΦ2C.ΔΦ1<ΔΦ2D.无法确定答案 C解析设闭合线框在位置1时穿过闭合线框的磁通量为Φ1，平移到位置2时穿过闭合线框的磁通量为Φ2，导线MN中的电流产生的磁场在位置1处的磁感应强度比在位置2处强，故Φ>Φ2.1将闭合线框从位置1平移到位置2，穿过闭合线框的磁感线方向不变，所以ΔΦ1＝|Φ2－Φ1|＝Φ1－Φ2；将闭合线框从位置1绕cd边翻转到位置2，穿过闭合线框的磁感线反向，所以ΔФ2＝|(－Φ2)－Φ1|＝Φ1＋Φ2(以原来磁感线穿过的方向为正方向，则后来从另一面穿过的方向为负方向)，故正确选项为C.考点二感应电流的产生条件4.如图4所示，线圈两端接在电流表上组成闭合电路.在下列情况中，电流表指针不发生偏转的是( )图4A.线圈不动，磁铁插入线圈B.线圈不动，磁铁从线圈中拔出C.磁铁不动，线圈上、下移动D.磁铁插在线圈内不动答案 D解析产生感应电流的条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化，线圈和电流表已经组成闭合电路，只要穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中就产生感应电流，电流表指针就偏转.在A、B、C三种情况下，线圈和磁铁发生相对运动，穿过线圈的磁通量发生变化，产生感应电流；而当磁铁插在线圈中不动时，线圈中虽然有磁通量，但磁通量不变化，不产生感应电流，电流表指针不发生偏转.5.在如图所示的条件下，闭合的矩形线圈中能产生感应电流的是( )答案 B解析A、C中线圈内的磁通量始终等于零，D中磁通量不发生变化，故均没有感应电流. 6.如图5所示，在竖直向下的匀强磁场中(磁场范围足够大)，有一闭合导体环，环面与磁场方向垂直，当导体环在磁场中完成下述运动时，可能产生感应电流的是( )图5A.导体环保持水平方位在磁场中向上或向下运动B.导体环保持水平方位向左或向右加速平动C.导体环绕垂直环面、通过环心的轴转动D.导体环以一条直径为轴，在磁场中转动答案 D7.(多选)实验装置如图6所示，在铁芯F上绕着两个线圈A、B.如果线圈A中的电流i和时间t的关系如下图所示，在t～t2这段时间内，A、B、C、D四种情况中，在线圈B中观察到感应1电流的是( )图6答案BCD解析当线圈A中的电流发生变化，它产生的磁场也就发生变化，穿过闭合电路的线圈B的磁通量也发生改变，从而产生感应电流.考点三法拉第电磁感应定律8.(多选)如图7所示，让线圈由位置1通过一个匀强磁场的区域运动到位置2，下列说法中正确的是( )图7A.在线圈进入匀强磁场区域的过程中，线圈中有感应电流，而且进入时的速度越大，感应电流越大B.整个线圈在匀强磁场中匀速运动时，线圈中有感应电流，而且电流是恒定的C.整个线圈在匀强磁场中加速运动时，线圈中有感应电流，而且电流越来越大D.在线圈穿出匀强磁场区域的过程中，线圈中有感应电流，而且穿出时的速度越大，感应电流越大答案AD解析线圈在进入和穿出磁场时，线圈中有感应电流，且运动速度越大，磁通量变化越快，产生的感应电流越大，故A、D正确；当线圈全部进入磁场后，穿过线圈的磁通量始终不变，没有感应电流，故B、C错误.9.穿过一个单匝线圈的磁通量始终保持每秒钟均匀地增加6Wb，则( )A.线圈中感应电动势每秒钟增加6VB.线圈中感应电动势每秒钟减少6VC.线圈中感应电动势保持不变D.线圈中无感应电动势答案 C解析由E＝n ΔΦΔt知，磁通量均匀变化，产生的感应电动势恒定，为6V.10.如图8所示为穿过某一闭合回路的磁通量随时间变化的图象，则( )图8A.2～4s内感应电动势最大B.4～5s内感应电动势小于0～2s内的感应电动势C.0～2s内感应电动势为1VD.2～4s内感应电动势为2V答案 C解析由E＝ΔΦΔt知，2～4s内感应电动势为0,0～2s内感应电动势为1V,4～5s内感应电动势为2V，选项C正确，A、B、D错误.二、非选择题11.如图9所示，桌面上放一单匝线圈，线圈中心上方一定高度处有一竖立的条形磁体.当磁体竖直向下运动时，穿过线圈的磁通量将________(选填“变大”或“变小”).在上述过程中，穿过线圈的磁通量变化了0.1Wb，经历的时间为0.5s，则线圈中的感应电动势为________V.图9答案变大0.2解析当磁体竖直向下运动时，磁场增强，穿过线圈的磁感线的条数增多，磁通量将变大；感应电动势E＝n ΔΦΔt＝0.10.5V＝0.2V.12.一个200匝、面积为20cm2的线圈，放在磁场中，磁场的方向与线圈平面垂直，若磁感应强度在0.05s内由0.1T增加到0.5T，在此过程中穿过线圈的磁通量的变化量是________Wb；磁通量的平均变化率是________Wb/s；线圈中的感应电动势的大小是________V.答案8×10－4 1.6×10－2 3.2解析ΔΦ＝(B2－B1)S＝0.4×20×10－4Wb＝8×10－4WbΔΦΔt ＝8×10－40.05Wb/s＝1.6×10－2 Wb/sE＝n ΔΦΔt＝200×1.6×10－2V＝3.2V.13.如图10所示，一单匝线圈从左侧进入磁场.在此过程中，图10(1)线圈的磁通量将如何变？(2)若上述过程所经历的时间为0.1s，线圈中产生的感应电动势为0.2V，则线圈中的磁通量变化了多少？答案(1)变大(2)0.02Wb解析(1)线圈从左侧进入磁场的过程中，穿过线圈的磁感线的条数增加，线圈的磁通量变大.(2)由E＝n ΔΦΔt得ΔΦ＝EΔt＝0.2×0.1Wb＝0.02Wb.14.一面积S＝4×10－2m2、匝数n＝100匝的线圈放在匀强磁场中，磁感线垂直于线圈平面，磁感应强度随时间的变化率ΔBΔt＝2T/s.穿过线圈的磁通量的变化率是多少？线圈中产生的感应电动势是多少？答案8×10－2Wb/s 8V解析穿过线圈的磁通量的变化率与匝数无关，故ΔΦΔt＝ΔBΔtS＝2×4×10－2Wb/s＝8×10－2 Wb/s由法拉第电磁感应定律得E ＝n ΔΦΔt＝100×8×10－2V ＝8V.。

经典电磁场理论的建立1820年4月，奥斯特发现了电流的磁效应，这标志着电磁学的开始。

法国数学家安培，借助于库仑定律与万有引力定律的惊人相似性，便把引力领域的超距论思想移接到电磁领域中来，并于1820～1827年创立了大陆派超距论电动力学体系。

1831年，法拉第发现电磁感应定律，对超距论电动力学提出了第一次挑战；安培运用自己建立的超距论电动力学对法拉第电磁感应现象解释时，显得力不从心。

1837～1838年，法拉第又初步提出场的概念，接着于1851年提出了电磁场论的思想。

1845～1846年，德国物理学家纽曼（F ．E ．Neumann ，1798～1895）和韦伯（W ．Weber ，1804～1890）发展了安培电动力学体系，并成功地解释了电磁感应现象。

1861～1865年，英国物理学家麦克斯韦（J ．C ．Maxwell ，1831～1879）提出电位移和位移电流的概念，对超距论电动力学提出了第二次挑战，并从理论上预言电磁波的存在，建立了著名的麦克斯韦方程组。

德国实验物理学家赫兹（H ．Hertz ，），于1886～1888年证实了麦克斯韦预言的所有方面，从而彻底否定电磁超距论思想，导致了无线电的诞生，开辟了电磁波通讯的新纪元。

1、大陆派超距作用电磁理论法国物理学家安培仿照力学的理论结构，建立电磁超距有心力作用理论，他把自己的理论取名为“电动力学”。

安培的电动力学解释当时所知道的一切电磁现象的确十分出色；但在运用于解释1831年法拉第发现的电磁感应现象时却遇到了麻烦。

1845年，德国的纽曼发展了安培电动力学的超距有心力思想，并成功地解释了电磁感应定律。

纽曼考虑了两个载流线圈的情况，他把其中一个叫施感线圈，另一个叫被感线圈。

当施感电流线圈运动时，两个线圈的相互作用将发生变化，他假设被感线圈中的感应电动势与两线圈相互作用能的变化率成正比，并根据楞次定律而加上一个负号，于是：⎰⋅∂∂-=l d tA ε （1） 式中dl 是被感电流的线元，积分沿被感电流回路l 进行，而矢量A 定义为：⎰''=rl d i A （2） 式中A 是一个电流的位置函数，纽曼称之为电动力学势。