电磁感应和楞次定律(老师讲义)要点

法拉第电磁感应定律与楞次定律法拉第电磁感应定律和楞次定律是电磁学中两个关键的物理定律，它们描述了电磁感应现象和电磁场的相互作用。

这两个定律的提出和发展对于电磁学的发展产生了深远的影响。

本文将介绍法拉第电磁感应定律和楞次定律的原理、应用以及它们之间的关系。

一、法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律是由英国物理学家迈克尔·法拉第于1831年提出的。

该定律描述了导体中电磁感应现象的产生。

根据法拉第电磁感应定律，当导体中的磁通量发生变化时，导体中就会产生电动势（即电压），从而产生电流。

具体来说，法拉第电磁感应定律可以用如下公式表示：ε = -dΦ/dt其中，ε表示感应电动势，Φ表示磁通量，t表示时间，d/dt表示对时间的导数。

根据该公式，当磁通量的变化率增大时，感应电动势的大小也会增大。

而当磁通量的变化率减小或保持不变时，感应电动势的大小也会相应减小或保持不变。

法拉第电磁感应定律的应用十分广泛。

例如，感应电动势的产生是电感器、变压器等电子设备工作的基础原理之一。

另外，发电机的工作原理也是基于法拉第电磁感应定律。

当发电机中的导线在磁场中旋转时，磁通量的变化就会引起导线中的感应电动势，进而产生电流，从而实现转化机械能为电能的过程。

二、楞次定律楞次定律是由法国物理学家亨利·楞次于1834年提出的。

该定律描述了电磁感应现象中的一个重要规律，即感应电流的产生会产生一个与产生它的磁场方向相反的磁场。

楞次定律可以简述为：感应电流产生的磁场方向总是尽可能地抵消引起它的磁场的变化。

具体来说，当磁场发生变化时，感应电流将会在闭合回路中产生。

根据楞次定律，这个感应电流会产生一个磁场，其方向与原来的磁场方向相反，从而抵消了原来的磁场变化。

这一定律使得磁场变化时系统能够自我调节，保持了磁场的相对稳定性。

楞次定律的应用也非常广泛。

一个重要的应用是电感器。

当电流通过电感器时，电感器中会产生一个磁场，该磁场会抵消电流产生的磁场变化，从而使电感器的电流保持稳定。

第3节楞次定律1.楞次定律的内容：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。

2．楞次定律可广义地表述为：感应电流的“效果”总是要反抗(或阻碍)引起感应电流的“原因”，常见的有三种：①阻碍原磁通量的变化(“增反减同”)；②阻碍导体的相对运动(“来拒去留”)；③通过改变线圈面积来“反抗”(“增缩减扩”)。

3．闭合导体回路的一部分做切割磁感线运动时，可用右手定则判断感应电流的方向。

一、楞次定律1．探究感应电流的方向(1)实验器材：条形磁铁、电流表、线圈、导线、一节干电池(用来查明线圈中电流的流向与电流表中指针偏转方向的关系)。

(2)实验现象：如图所示，在四种情况下，将实验结果填入下表。

(3)实验分析：①线圈内磁通量增加时的情况②线圈内磁通量减少时的情况表述一：当穿过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场的方向相反；当穿过线圈的磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场的方向相同。

表述二：当磁铁靠近线圈时，两者相斥；当磁铁远离线圈时，两者相吸。

2．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。

二、右手定则1．内容伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向。

如图所示。

2．适用范围适用于闭合电路部分导体切割磁感线产生感应电流的情况。

1．自主思考——判一判(1)感应电流的磁场总与原磁场方向相反。

(×)(2)感应电流的磁场总是阻碍原磁场的磁通量。

(×)(3)感应电流的磁场有可能阻止原磁通量的变化。

(×)(4)导体棒不垂直切割磁感线时，也可以用右手定则判断感应电流方向。

(√)(5)凡可以用右手定则判断感应电流方向的，均能用楞次定律判断。

(√)(6)右手定则即右手螺旋定则。

(×)2．合作探究——议一议(1)楞次定律中“阻碍”与“阻止”有何区别？提示：阻碍不是阻止，阻碍只是延缓了磁通量的变化，但这种变化仍将继续进行。

电磁感应现象楞次定律一、磁通量1.定义:磁感应强度与面积的乘积,叫做穿过这个面的磁通量.2.定义式:Φ=BS.说明：该式只适用于匀强磁场的情况,且式中的S是跟磁场方向垂直的面积;若不垂直,则需取平面在垂直于磁场方向上的投影面积,即Φ=BS⊥=BSsinθ,θ是S与磁场方向的夹角.3.磁通量Φ是标量,但有正负.Φ的正负意义是:从正、反两面哪个面穿入,若从一面穿入为正,则从另一面穿入为负.4.单位:韦伯,符号:Wb.5.磁通量的意义:指穿过某个面的磁感线的条数.6.磁通量的变化:ΔΦ=Φ2-Φ1,即末、初磁通量之差.(1)磁感应强度B不变,有效面积S变化时,则ΔΦ=Φ2-Φ1=B·ΔS.(2)磁感应强度B变化,磁感线穿过的有效面积S不变时,则ΔΦ=Φ2-Φ1=ΔB·S.(3)磁感应强度B和有效面积S同时变化时,则ΔΦ=Φ2-Φ1=B2S2-B1S1.二、电磁感应现象1.电磁感应现象:当穿过闭合电路的磁通量发生变化时,电路中有感应电流产生,这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应.2.产生感应电流的条件表述1:闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动.表述2:穿过闭合电路的磁通量发生变化,即ΔΦ≠0,闭合电路中就有感应电流产生.3.产生感应电动势的条件穿过电路的磁通量发生变化.电磁感应的实质是产生感应电动势.如果回路闭合,则有感应电流;如果回路不闭合,则只有感应电动势而无感应电流.说明:产生感应电动势的那部分导体相当于电源.三、感应电流方向的判断1.右手定则:伸开右手,让大拇指跟其余四指垂直,并且都跟手掌在同一平面内,让磁感线从手心垂直进入,大拇指指向导体运动方向,其余四指所指的方向就是感应电流的方向.2.楞次定律内容:感应电流具有这样的方向,就是感应电流产生的磁场,总是要阻碍引起感应电流的磁通量变化.3.判断感应电流方向问题的思路运用楞次定律判定感应电流方向的基本思路可归结为:“一原、二感、三电流”,即为(1)明确原磁场:弄清原磁场方向及磁通量的变化情况;(2)确定感应磁场:根据楞次定律中的“阻碍”原则,结合原磁场磁通量变化情况,确定出感应电流产生的感应磁场的方向;(3)判定感应电流方向:即根据感应磁场的方向,运用安培定则判断出感应电流的方向.即据原磁场(Φ原方向及ΔΦ情况) 确定感应磁场(B感方向) 判断感应电流(I感方向).说明:1.楞次定律是普遍规律,适用于一切电磁感应现象,而右手定则只适用于导体切割磁感线运动的情况,此种情况用右手定则判定比用楞次定律判定更简便.2.右手定则与左手定则的区别:抓住因果关系才能无误.“因动而电”——用右手;“因电而动”——用左手.1 在水平面上有一不规则的多边形导线框,面积为S=20cm2,在竖直方向加以如图所示的磁场,则下列说法中正确的是(方向以竖直向上为正) ( )A.前2s内穿过线框的磁通的变化为ΔΦ=0B.前1s内穿过线框的磁通的变化为ΔΦ=-30WbC.第二个1s内穿过线框的磁通的变化为ΔΦ=-3x10-3W bD.第二个1s内穿过线框的磁通的变化为ΔΦ= -1x10-3W b2 某实验小组用如图所示的实验装置来验证楞次定律.当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时,通过电流计的感应电流方向是( )A.a→G→bB.先a→G→b,后b→G→aC.先b→G→aD.先b→G→a,后a→G→b3 如图所示,用一根长为L质量不计的绝缘细杆与一个上弧长为l0、下弧长为d0的金属线框的中点连结并悬挂于O点,悬点正下方存在一个上弧长为2l0、下弧长为2d0的方向垂直纸面向里的匀强磁场,且d0<<L.先将线框拉开到如图所示位置,松手后让线框进入磁场,忽略空气阻力和摩擦力,下列说法正确的是( )A.金属线框进入磁场时感应电流的方向为a→b→c→d→aB.金属线框离开磁场时感应电流的方向为a→d→c→b→aC.金属线框dc边进入磁场与ab边离开磁场的速度大小总是相等D.金属线框最终将在磁场内做简谐运动4 如图所示,ab是一个可以绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导体线圈,当滑动变阻器R滑片自左向右滑的过程中,线圈ab将( )A.静止不动B.顺时针转动C.逆时针转动D.发生转动,但电源的极性不明,无法确定转动方向5 两圆环A、B置于同一水平面上,其中A为均匀带电绝缘环,B为导体环.当A以如所示的方向,绕中心转动的角速度发生变化时,B中产生如图所示的感应电流,则( )A.A可能带正电且转速减小B.A可能带正电且转速增大C.A可能带负电且转速减小D.A可能带负电且转速增大6 电阻R、电容器C与一线圈连成闭合回路,条形磁铁静止于线圈的正上方,N极朝下,如图所示.现使磁铁开始自由下落,在N极接近线圈上端的过程中,流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是( )A.从a到b,上极板带正电B.从a到b,下极板带正电C.从b到a,上极板带正电D.从b到a,下极板带正电7 如图所示,a、b、c三个闭合线圈,放在同一平面内,当a线圈中有电流I通过时,它们的磁通量分别为Фa、Фb、Фc下列说法中正确的是( )A.Φa＜Φb＜ΦcB.Φa＞Φb＞ΦcC.Φa＜Φc＜ΦbD.Φa＞Φc＞Φb8 如图所示,面积为S的线圈放在磁感应强度为B的竖直向上的匀强磁场中,若线圈平面与水平面所成的夹角为θ,那么穿过线圈的磁通量为( )A.Φ=BScosθB.Φ=BSsinθC.Φ=BStanθD.Φ=BScotθ9 在水平面上有一固定的U形金属框架,上置一金属杆ab,如图所示(纸面即水平面),在垂直纸面方向有一匀强磁场,则( )A.若磁感应强度方向垂直纸面向外并增大时,杆ab将向右移动B.若磁感应强度方向垂直纸面向外并减小时,杆ab将向右移动C.若磁感应强度方向垂直纸面向里并增大时,杆ab将向右移动D.若磁感应强度方向垂直纸面向里并减小时,杆ab将向右移动10 如图所示,水平放置的两条光滑轨道上,有可自由移动的金属棒PQ、MN,当PQ在外力作用下运动时,MN在磁场力作用下向右运动,则PQ所做的运动可能是( )A.向右加速运动B.向左加速运动C.向右减速运动D.向左减速运动11 如图所示,线框面积为S,线框平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直.则穿过线框平面的磁通量为 ;若使线框绕轴OO´转过600的角,则穿过线框平面的磁通量为 ;若从初始位置转过900角,则穿过线框平面的磁通量为 ;若从初始位置转过1800角,则穿过线框平面的磁通量变化量大小为 .若将单匝线框换成50匝线框,上述各空的结果将 (填“变化”或“不变”).12 用如图所示的电路来研究电磁感应现象.A、B为规格相同的电流表,D是两个套在一起的大小线圈, 绕线方向如图.小线圈与A构成回路,大线圈与B构成闭合电路.闭合电键K,稳定后电流表A 指针位置如图.当电键K突然断开时,电流表B指针将向偏(填“左”或“右”).13 面积为S的矩形线框abcd,处在磁感应强度为B的匀强磁场中(磁场区域足够大),磁场方向与线框平面成θ角,如图所示,当线框以ab为轴顺时针转900过程中,穿过abcd 的磁通量变化量ΔΦ= .14 磁感应强度为B的匀强磁场仅存在于边长为2L的正方形范围内,有一个电阻为R、边长为L的正方形导线框abcd,沿垂直于磁感线方向,以速度v匀速通过磁场,如图所示,从ab进入磁场时开始计时,到线框离开磁场为止.(1)画出穿过线框的磁通量随时间变化的图象;(2)判断线框中有无感应电流.若有,答出感应电流的方向.15 在图中，CDEF为闭合线圈，AB为电阻丝.当滑动变阻器的滑动头向下滑动时，线圈CDEF中的感应电流在G处产生的磁感强度的方向是“·”时，电源的哪一端是正极？。

楞次定律、电磁感应定律1、楞次定律（1）楞次定律：感应电流的磁场，总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

楞次定律适用于一般情况的感应电流方向的判定，而右手定则只适用于导线切割磁感线运动的情况，此种情况用右手定则判定比用楞次定律判定简便。

（2）对楞次定律的理解①谁阻碍谁---感应电流的磁通量阻碍产生感应电流的磁通量。

②阻碍什么---阻碍的是穿过回路的磁通量的变化，而不是磁通量本身。

③如何阻碍---原磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；当原磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，即“增反减同”。

④阻碍的结果---阻碍并不是阻止，结果是增加的还增加，减少的还减少。

（3）楞次定律的另一种表述：感应电流总是阻碍产生它的那个原因，表现形式有三种：①阻碍原磁通量的变化；②阻碍物体间的相对运动；③阻碍原电流的变化（自感）。

2、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。

表达式E=nΔΦ/Δt。

当导体做切割磁感线运动时，其感应电动势的计算公式为E=BLvsinθ。

当B、L、v 三者两两垂直时，感应电动势E=BLv。

（1）两个公式的选用方法E=nΔΦ/Δt计算的是在Δt时间内的平均电动势，只有当磁通量的变化率是恒定不变时更多学习内容尽在简单学习网，它算出的才是瞬时电动势。

E=BLvsinθ中的v若为瞬时速度，则算出的就是瞬时电动势：若v为平均速度，算出的就是平均电动势。

（2）公式的变形①当线圈垂直磁场方向放置，线圈的面积S保持不变，只是磁场的磁感强度均匀变化时，感应电动势：E=nSΔB/Δt。

②如果磁感强度不变，而线圈面积均匀变化时，感应电动势E=Nbδs/Δt。

电磁感应现象、楞次定律考点一电磁感应现象的理解和判断1．磁通量(1)Φ＝BS.(2)适用条件：①匀强磁场．②S为垂直磁场的有效面积．(3)磁通量是标量(填“标量”或“矢量”)．(4)物理意义：相当于穿过某一面积的磁感线的条数．如图1所示，矩形abcd、abb′a′、a′b′cd的面积分别为S1、S2、S3，匀强磁场的磁感应强度B与平面a′b′cd垂直，则：图1①通过矩形abcd的磁通量为BS1cos θ或BS3.②通过矩形a′b′cd的磁通量为BS3.③通过矩形abb′a′的磁通量为0.(5)磁通量变化：ΔΦ＝Φ2－Φ1.2．电磁感应现象(1)当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中有感应电流产生，这种利用磁场产生电流的现象叫作电磁感应．(2)感应电流产生的条件穿过闭合电路的磁通量发生变化．3．实质产生感应电动势，如果电路闭合，则有感应电流．如果电路不闭合，则只有感应电动势而无感应电流．技巧点拨1．(多选)如图2所示，一轻质绝缘横杆两侧各固定一金属环，横杆可绕中心点自由转动，老师拿一条形磁体插向其中一个小环，后又取出插向另一个小环，同学们看到的现象及现象分析正确的是()图2A．磁体插向左环，横杆发生转动B．磁体插向右环，横杆发生转动C．磁体插向左环，左环中不产生感应电动势和感应电流D．磁体插向右环，右环中产生感应电动势和感应电流2．如图3所示，一个U形金属导轨水平放置，其上放有一个金属导体棒ab，有一磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面，且与竖直方向的夹角为θ.在下列各过程中，一定能在轨道回路里产生感应电流的是()图3A．ab向右运动，同时使θ减小B．使磁感应强度B减小，θ角同时也减小C．ab向左运动，同时增大磁感应强度BD．ab向右运动，同时增大磁感应强度B和θ角(0°<θ<90°)考点二感应电流方向的判定1．楞次定律(1)内容：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化．(2)适用范围：一切电磁感应现象．2．右手定则(1)内容：如图4，伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向．图4(2)适用情况：导线切割磁感线产生感应电流．技巧点拨1．用楞次定律判断(1)楞次定律中“阻碍”的含义：(2)应用楞次定律的思路：2．用右手定则判断该方法只适用于导体切割磁感线产生的感应电流，注意三个要点：(1)掌心——磁感线穿入；(2)拇指——指向导体运动的方向；(3)四指——指向感应电流的方向．例题精练3．如图5所示，一个N极朝下的条形磁体竖直下落，恰能穿过水平放置的固定矩形导线框，则()图5A．磁体经过位置①时，线框中感应电流沿abcd方向；经过位置②时，线框中感应电流沿adcb 方向B．磁体经过位置①时，线框中感应电流沿adcb方向；经过位置②时，线框中感应电流沿abcd 方向C．磁体经过位置①和②时，线框中的感应电流都沿abcd方向D．磁体经过位置①和②时，线框中感应电流都沿adcb方向考点三楞次定律的推论磁体靠近线圈，B感与B原方向相反磁体靠近，是斥力磁体远离，是引力P、Q是光滑固定导轨，a、b是可动金属当开关S闭合时，左环向左摆动、右环向右摆动，远离通电线圈合上S，B先亮以上五种情况“殊途同归”，实质上都是例题精练4.如图6所示，粗糙水平桌面上有一质量为m的矩形金属线圈．当一竖直放置的、磁极不明的条形磁铁从线圈中线AB正上方快速经过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力F N及其在水平方向运动趋势的正确判断是()图6A．F N先小于mg后大于mg，运动趋势向右B．F N先小于mg后大于mg，运动趋势向左C．F N先大于mg后小于mg，运动趋势向右D．由于磁铁磁极极性不明，无法判断考点四“三定则、一定律”的应用1．“三个定则”“一个定律”的比较2.“三个定则”和“一个定律”的因果关系(1)因电而生磁(I→B)→安培定则；(2)因动而生电(v、B→I安)→右手定则；(3)因电而受力(I、B→F安)→左手定则；(4)因磁而生电(S、B→I安)→楞次定律．3．解题思路(1)应用楞次定律时，一般要用到安培定则来分析原来磁场的分布情况．(2)研究感应电流受到的安培力，一般先用右手定则确定电流方向，再用左手定则确定安培力的方向，或者直接应用楞次定律的推论确定．(3)“三定则、一定律”中只要是涉及力的判断都用左手判断，涉及“电生磁”或“磁生电”的判断都用右手判断，即“左力右电”．例题精练5.如图7所示，在同一水平面内有两根光滑平行金属导轨MN和PQ，在两导轨之间竖直放置通电螺线管，ab和cd是放在导轨上的两根金属棒，它们分别放在螺线管的左、右两侧，保持开关闭合，最初两金属棒处于静止状态．当滑动变阻器的滑片向左滑动时，两根金属棒与导轨构成的回路中感应电流方向(俯视图)及ab、cd两棒的运动情况是()图7A．感应电流为顺时针方向，两棒相互靠近B．感应电流为顺时针方向，两棒相互远离C．感应电流为逆时针方向，两棒相互靠近D．感应电流为逆时针方向，两棒相互远离拓展点实验：探究影响感应电流方向的因素1．实验设计如图8所示，通过将条形磁体插入或拔出线圈来改变穿过螺线管的磁通量，根据电流表指针的偏转方向判断感应电流的方向．图82．实验器材电流表、条形磁体、螺线管、电池、开关、导线、滑动变阻器等．3．实验现象向下向下向上4.实验结论当穿过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场的方向相反；当穿过线圈的磁通量减小时，感应电流的磁场与原磁场的方向相同．5．注意事项实验前应先查明电流的流向与电流表指针偏转方向之间的关系，判断的方法是：采用如图9所示的电路，把一节干电池与电流表串联，由于电流表量程较小，所以在电路中应接入滑动变阻器R，用限流接法，电池采用旧电池，开关S采用瞬间接触，记录指针偏转方向．图9例题精练6．如图10所示是“研究电磁感应现象”的实验装置．图10(1)将图中所缺导线补接完整．(2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后把线圈A迅速从线圈B中拔出时，电流计指针将________(选填“向右偏”“向左偏”或“不偏转”)．综合练习一．选择题（共7小题）1．（奉贤区二模）如图所示，一根光滑的水平绝缘杆，A处固定一个金属线圈，B处挂一个闭合铜环。