16 《电磁感应》讲义

高中物理电磁感应讲义一、电磁感应现象1、电磁感应现象与感应电流.（1）利用磁场产生电流的现象，叫做电磁感应现象。

（2）由电磁感应现象产生的电流，叫做感应电流。

二、产生感应电流的条件1、产生感应电流的条件：闭合电路．．．．．．．。

．．．．中磁通量发生变化2、产生感应电流的方法.（1）磁铁运动。

（2）闭合电路一部分运动。

（3）磁场强度B变化或有效面积S变化。

注：第（1）（2）种方法产生的电流叫“动生电流”，第（3）种方法产生的电流叫“感生电流”。

不管是动生电流还是感生电流，我们都统称为“感应电流”。

3、对“磁通量变化”需注意的两点.（1）磁通量有正负之分，求磁通量时要按代数和（标量计算法则）的方法求总的磁通量（穿过平面的磁感线的净条数）。

（2）“运动不一定切割，切割不一定生电”。

导体切割磁感线，不是在导体中产生感应电流的充要条件，归根结底还要看穿过闭合电路的磁通量是否发生变化。

4、分析是否产生感应电流的思路方法.（1）判断是否产生感应电流，关键是抓住两个条件：①回路是闭合导体回路。

②穿过闭合回路的磁通量发生变化。

注意：第②点强调的是磁通量“变化”，如果穿过闭合导体回路的磁通量很大但不变化，那么不论低通量有多大，也不会产生感应电流。

（2）分析磁通量是否变化时，既要弄清楚磁场的磁感线分布，又要注意引起磁通量变化的三种情况：①穿过闭合回路的磁场的磁感应强度B发生变化。

②闭合回路的面积S发生变化。

③磁感应强度B和面积S的夹角发生变化。

三、感应电流的方向1、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是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

①凡是由磁通量的增加引起的感应电流，它所激发的磁场阻碍原来磁通量的增加。

②凡是由磁通量的减少引起的感应电流，它所激发的磁场阻碍原来磁通量的减少。

（2）楞次定律的因果关系：闭合导体电路中磁通量的变化是产生感应电流的原因，而感应电流的磁场的出现是感应电流存在的结果，简要地说，只有当闭合电路中的磁通量发生变化时，才会有感应电流的磁场出现。

第十六章电磁感应第十六章电磁感应电磁感应定律——感应电流的方向学案一课堂学习目标1.通过实验归纳总结出楞次定律的内容2掌握用楞次定律解题的思路二创设情境提出问题1.直线电流的方向跟它的磁感线方向之间的关系？2.通电螺线管的电流方向跟它的磁感线方向之间的关系？3.产生感应电流的条件是什么？三观察实验发现规律【实验目的】研究闭合电路中感应电流的方向与引起感应电流的磁通量变化的关系。

【实验器材】演示电流计、线圈（导线有绕向标志）、条形磁铁、导线。

【实验步骤】1、查明电流表指针偏转方向与电流方向的关系：电流由正接线柱流入，指针向左偏转。

2、判明螺线管的绕线方向，将线圈和电流计用导线连成闭合电路。

3、把条形磁铁N（或S）极向下插入线圈，并从线圈中拔出，记录下每次操作电流表指针偏转方向，然后判定出感应电流方向，从而可以确定出感应电流的磁场方向。

四合作探究总结规律楞次定律内容五理解规律领会内涵对楞次定律“阻碍”含义的理解：1、谁阻碍谁？2、怎样阻碍？3、“阻碍”等同于“阻止”吗？六反馈练习巩固新知1、根据楞次定律知：感应电流的磁场一定是（）A、阻碍引起感应电流的磁通量B、阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化C、与引起感应电流的磁场方向相同D、与引起感应电流的磁场方向相反2、如图所示，圆形单匝线圈中有一方向垂直线圈向内变化的磁场，下列说法正确的是A、磁场逐渐增强时，线圈中有顺时针方向感应电流B、磁场逐渐增强时，线圈中有逆时针方向感应电流C、磁场逐渐减弱时，线圈中有顺时针方向感应电流D、磁场逐渐减弱时，线圈中有逆时针方向感应电流3、如图所示，矩形线圈由位置1通过一个匀强磁场区域运动到位置2，下列说法正确的是（）A、线圈进入磁场时，有逆时针方向感应电流B、整个线圈在磁场中运动时，有逆时针方向感应电流C、整个线圈在磁场中运动时，有顺时针方向感应电流D、线圈出磁场时，有顺时针方向感应电流4、光滑固定导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q垂直于M、N而放于导轨上，形成一个闭合回路，当条形磁铁从高处下落接近回路时（）A、P与Q两导体相互远离B、P与Q两导体相互靠近C、磁铁的加速度将大于gD、磁铁的加速度将小于g七课堂小结通过本节课，主要学习了以下几点：1、楞次定律：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。

电磁感应的综合问题万山★知识精讲近几年高考中对本专题内容的考查，命题频率较高的是感应电流的产生条件、方向判定和导体切割磁感线产生感应电动势的计算.电磁感应现象与磁场、电路、力和运动、能量等知识相联系的综合题及感应电流(或感应电动势)的图象问题在近几年高考中也时有出现，复习中应引起重视.一、电磁感应与力学综合电磁感应中切割磁感线的导体要运动，感应电流又要受到安培力的作用，因此，电磁感应问题往往和力学问题联系在一起，解决电磁感应中的力学问题，一方面要考虑电磁学中的有关规律；另一方面还要考虑力学中的有关规律，要将电磁学和力学的知识综合起来应用.1、平衡类解决平衡类问题的基本方法是：确定研究对象；进行受力分析；根据平衡条件建立方程；结合电磁感应规律求解具体问题2、加速类解决加速类问题的基本方法是：确定研究对象（一般为在磁场中做切割磁感线运动的导体）；根据牛顿运动定律和运动学公式分析导体在磁场中的受力与运动情况．如果导体在磁场中受的磁场力变化了，从而引起合外力的变化，导致导体的加速度、速度等发生变化，进而又引起感应电流、磁场力、合外力的变化，最终可能使导体达到稳定状态二、电磁感应电路分析与模型转换电磁感应问题与电路问题的综合.电磁感应提供电路中的电源，解决这类电磁感应中的电路问题，一方面要考虑电磁学中的有关规律如右手定则、法拉第电磁感应定律等；另一方面还要考虑电路中的有关规律，如欧姆定律、串并联电路的性质等，有时可能还会用到力学的知识. 解决电磁感应的问题其基本解题步骤是：（1）通过多角度的视图，把磁场的空间分布弄清楚。

（2）在求感应电动势时，弄清是求平均电动势还是瞬时电动势，选择合适的公式解题。

（3）进行电路计算时要画出等效电路图作电路分析，然后求解。

三、电磁感应中的能量转化：电磁感应过程也是能的转化和守恒的过程，分析电磁感应中能的转化和守恒情况是解决能量类问题的关键．电磁感应现象中，其他能向电能转化是通过安培力的功来量度的，感应电流在磁场中受到的安培力作了多少功就有多少电能产生，而这些电能又通过电流做功转变成其他能，如电阻上产生的内能、电动机产生的机械能等。

电磁感应辅导讲义教学内容例1. 恒定的匀强磁场中有一圆形闭合导体线圈，线圈平面垂直于磁场方向，要使线圈在此磁场中能产生感应电流，则：A. 线圈沿自身所在平面做匀速运动B. 线圈沿自身所在平面做加速运动C. 线圈绕任意一条直径做匀速转动D. 线圈绕任意一条直径做变速转动分析与解：要使闭合的线圈中产生感应电流，必须闭合线圈内的磁通量发生变化，当线圈在垂直于磁场的平面内平动时，其磁通量应保持最大不变；而当它绕垂直于磁场的任一条直径转动时，磁通量发生改变，产生感应电流。

由上分析可知：正确选项是C、D。

例2. 一个共有10匝的闭合矩形线圈，总电阻为10Ω、面积为0.04m2，置于水平面上。

若线框内的磁感强度在0.02s内，由垂直纸面向里，从1.6T均匀减少到零，再反向均匀增加到2.4T。

则在此时间内，线圈内导线中的感应电流大小为______A。

解析：根据法拉第电磁感应定律注意错解：由于磁感强度均匀变化，使得闭合线圈中产生感应电流，根据法拉第电磁感应定律，感应电动势注意磁通量是标量，却有正负之分。

当我们规定从平面的一面穿进的磁感线条数为正通量，则从另一面穿进的磁感线条数为负通量，磁通量的运算遵从代数法则。

练一练：有一面积为S=100cm 2金属环，电阻为R=0.1Ω，环中磁场变化规律如图所示，且磁场方向垂直环面向里，在21t t 到时间内，通过金属环的电量为多少？解析：由图可知，磁感应强度的变化率为1212t t B B t B --=∆∆…………（1） 线圈中的磁通量的变化率为S t t B B S t B t E 1212⋅--=⋅∆∆=∆∆Φ=…………（2） 环中形成感应电流为tR R t /R E I ∆∆Φ=∆∆Φ==........................（3） 通过环中的电量为Q=t I ∆ (4)由式（1）（2）（3）（4）解得C 01.01.010)1.02.0(R S )B B (Q 212=⨯-=-=-通过金属环的电量为0.01C 。

《电磁感应定律及其应用》讲义一、电磁感应现象的发现在 1831 年，英国科学家法拉第通过实验发现了电磁感应现象，这是电磁学领域中的一个重大突破。

当时，科学家们已经对电和磁有了一定的了解，知道电流可以产生磁场。

法拉第则致力于探索磁场是否能够产生电流。

经过多次实验和不懈的努力，他终于发现：当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，回路中就会产生感应电流。

这个发现不仅揭示了电与磁之间的内在联系，也为后来的电磁学理论和技术发展奠定了基础。

二、电磁感应定律电磁感应定律可以表述为：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。

如果用 E 表示感应电动势，ΔΦ 表示磁通量的变化量，Δt 表示变化所用的时间，那么电磁感应定律可以写成：E ＝nΔΦ/Δt （其中 n 为线圈的匝数）从这个公式我们可以看出，感应电动势的大小取决于磁通量变化的快慢。

即使磁通量的变化量很大，但如果变化所用的时间很长，感应电动势也可能很小；反之，即使磁通量的变化量较小，但如果变化迅速，感应电动势也可能较大。

三、楞次定律楞次定律是用来确定感应电流方向的重要规律。

楞次定律指出：感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

简单来说，如果磁通量增加，感应电流产生的磁场方向就与原磁场方向相反，以阻碍磁通量的增加；如果磁通量减少，感应电流产生的磁场方向就与原磁场方向相同，以阻碍磁通量的减少。

楞次定律的本质是能量守恒定律在电磁感应现象中的体现。

当磁通量发生变化时，产生感应电流，感应电流做功将其他形式的能量转化为电能。

如果感应电流的方向不是这样，就会违反能量守恒定律。

四、电磁感应定律的应用1、发电机发电机是利用电磁感应原理将机械能转化为电能的装置。

在发电机中，通常有一个可以旋转的线圈，放置在磁场中。

当线圈在外力作用下旋转时，穿过线圈的磁通量发生变化，从而在线圈中产生感应电动势。

通过闭合回路，就可以产生感应电流，向外输出电能。

现代社会中，无论是火力发电、水力发电还是核能发电，其核心原理都是利用各种方式驱动发电机的线圈旋转，从而产生电能。

电磁感应一、电磁感应现象1．产生感应电流的条件穿过闭合电路的磁通量发生变化。

当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，电路中有感应电流产生。

2．感应电动势产生的条件穿过电路的磁通量发生变化。

无论电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量变化了，就一定有感应电动势产生。

由磁场变化引起的感应电动势叫做感生电动势，其本质是变化的磁场在空间激发出电场；由导体切割磁感线产生的感应电动势叫做动生电动势，其本质与导体内部的自由电荷随导体运动时在磁场中运动受到的洛伦兹力有关。

3．磁通量和磁通量变化如果在磁感应强度为B的匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面，其面积为S，则定义B与S的乘积为穿过这个面的磁通量，用Φ表示，即Φ=BS。

Φ是标量，但是有方向（分进、出该面两种方向）。

单位为韦伯，符号为Wb。

1Wb=1Tm2=1kgm2/(As2)。

可以认为磁通量就是穿过某个面的磁感线条数。

在匀强磁场的磁感线垂直于平面的情况下，B=Φ/S，所以磁感应强度又叫磁通密度。

当匀强磁场的磁感应强度B与平面S的夹角为α时，磁通量Φ=BSsinα（α是B与S的夹角）。

磁通量的变化ΔΦ=Φ2-Φ1。

磁通量是有方向的，当初、末状态磁通量方向相同时，计算磁通量变化时应将初、末状态磁通量的大小相减；当初、末状态的磁通量方向相反时，计算磁通量变化时应将初、末状态磁通量的大小相加。

例1．如图所示，矩形线圈沿a →b →c在条形磁铁附近移动，试判断穿过线圈的磁通量如何变化？如果线圈M沿条形磁铁从N极附近向右移动到S极附近，穿过该线圈的磁通量如何变化？解：⑴矩形线框由上到下移动时，穿过线圈的磁通量由方向向下减小到零，再变为方向向上增大。

⑵M沿条形磁铁轴线向右移动，穿过线圈的磁通量先增大再减小，方向始终向左。

例2．如图所示，环形导线a中有顺时针方向的电流，a环外有两个同心导线圈b、c，与环形导线a在同一平面内。

穿过线圈b、c的磁通量各是什么方向？穿过哪个线圈的磁通量更大？解：b、c线圈所围面积内的磁通量有向里的也有向外的，但向里的更多，所以总磁通量都是向里的。