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1、第十章 电磁感应一、考纲要求(一)知识点1、电磁感应现象。感应电流的方向。右手定则。法拉第电磁感应定律。楞次定律。(以上要 求程度为B)。2.自感现象。自感系数。(要求程度为A)。(二)说明1、导体切割磁感线时感应电动势的计算，只限于垂直于B、v的情况。2.不要求用自感系数计算自感电动势。3.在电磁感应现象中不要求判断内电路中各点电势的高低。4.自感现象，可介绍磁场能量的概念。二、知识结构1、电磁感应现象借助磁场(或磁场的变化)产生电流的现象。其产生的方式有：闭合回路 的一部分导体切割磁感线和穿过闭合回路的磁通量发生了变化等。2.产生感应电动势(感应电流)的条件：(1)当闭合回路的一部分导体切
2、割磁感线时，可单边(或双边)以平动(转动、扫动)方式做 切割磁感线的运动。(2)穿过闭合回路中磁通量发生变化。又可分为改变磁场固定线圈和恒定磁场，转动线圈 两种。3.感应电流的方向：用楞次定律判断。(1)因为导体运动而产生电流，可用右手定则判定。(2)感应电流的磁场永远阻碍原来的磁场的变化。4.感应电动势的大小(1)“动生型”：BLsin(2)“感生型”：Nt。(法拉第电磁感应定律)其中BS或 BS(对自感电动势Lit)5.电磁综合现象：“动电动”，“电动电”6.应用：(1)应用牛顿第二定律解决导体切割磁感线运动的问题。(2)应用动量定理、动量守恒定律解决导体切割磁感线的运动问题。(3)应用能
3、的转化和守恒定律解决电磁感应问题。三、知识点、能力点提示1.产生感应电动势、感应电流的条件：导体在切割磁感线运动时，导体中就产生感应电动 势：穿过线圈的磁通量发生变化时，线圈中就产生感应电动势。如果导体是闭合电路的一部 分，或者线圈是闭合的，就产生感应电流。实质上，上述两种说法是一致的。归纳为：穿过 闭合回路的磁通量发生了变化。2.当闭合电路的磁通量发生变化引起感应电流时，可用楞次定律判断感应电流的方向。应用楞次定律判断感应电流的方向的具体步骤：(1)查明原磁场的方向和磁通量的变化情况 ；(2)根据楞次定律中的“阻碍”确定感应电流产生的磁场方向；(3)然后由感应电流产生的 磁场方向，用安培定则
4、判断出感应电流的方向。3.运动导体切割磁感线产生感应电流是磁通量发生变化引起感应电流的特例，可用右手定 则方便地判断。能用右手定则判断的，一定可用楞次定律判断。4.应正确理解楞次定律中的“感应电流的方向总是阻碍原磁通量的变化”。简单地说是“ 阻碍”的“变化”，而不是阻碍原磁场。具体地说是：当原磁场的磁通量增加时，感应电流 的磁场方向就与原磁场的方向相反以示阻碍增加；当原磁场磁通量减少时，感应电流的磁 场方向与原磁场方向相同以示阻碍减少。还应注意，阻碍并不是阻止，即原来的磁通量如 果增加，感应电流的磁场只是阻碍它的增加，而不是阻止它的增加，即原来的磁通量还是要 增加。5.在闭合电路中产生感应电流
5、时，感应电流与原磁场或原来产生磁场的电流间就要产生相 互作用的力，因而会使它们之间发生相对运动。如图，当条形磁铁N极插入闭合回路时，穿过abcd回路的磁通量增加，线圈面积应减小，以示阻碍磁通量的 增加，知ab棒应向左运动。也可依磁体N极的插入，回路中产生的感应电流的磁场阻碍磁体 的插入，知abcd回路中的感应电流的磁场方向向上，ab中的电流方向由b到a，由此可判断感 应电流的方向。6.楞次定律说明电磁感应现象同样符合能量守恒定律。楞次定律的含义可推广为“感应 电流对引起它产生的原因都有阻碍作用”，这些原因包括外磁场的变化、相对位置的变化、 相对面积的变化和导体中电流的变化。例如当磁铁N极突然向
6、铜环运动时，如图二示，铜环 的运动情况的判断可以是：(1)用楞次定律判断：穿过铜环向右的磁 通量增加，铜环中产生的感应电流的磁场方向向左，感应电流的方向从左向右看为逆时针方 向，(2)亦可用“阻碍相对位置的变化”来判断：磁铁向右运动时，铜环中的感应电流将阻 碍磁铁的靠近，即铜环的左边的磁性与条形磁铁右端的磁性相同，由右手螺旋定则可知感应 电流的方向从左向右看为逆时针方向。7.法拉第电磁感应定律：在电磁感应现象中产生的感应电动势的大小，与穿过这一回路的 磁通量的变化率成正比。公式Nt。此公式计算的是t时间内的平均电动 势。此公式中涉及到磁通量的变化量的计算，对的计算，高中阶段一般遇到的只有两 种
7、情况：(1)回路与磁场垂直的面积S不变，磁感应强度发生变化，则BS，此时 N(Bt)S，式中的Bt叫磁感应强度的变化率。若Bt是恒定的，即磁场是 均匀变化的，那幺，产生的感应电动势就是恒定电动势。(2)磁感应强度B不变，回路与磁场 垂直的面积S发生变化，则BS，线圈绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动产生交变电 动势就属于这种情况。8.若回路中只有一部分导体切割磁感线运动，产生的感应电动势计算公式BLSin ，式中为导体运动方向与磁感线方向的夹角。此式中的为导体的运动速度。(1)若导体 的运动方向与磁场方向垂直，90，则BL，中学中这种情况讨论的较多。(2)若 导体的各部分切割磁感线运动的速度不同，如
8、图，一长为l的导体棒OA绕O点在纸面内以 角速度匀速转动，转动的区域内有垂直纸面向内的匀强磁场，磁感应强度为B，求OA产生的感应电动势。由于OA各部分切割磁感线的速度不相等，O 0，Al，而且OA上各点的速度大小与半径成为正比，所以OA切割磁感线的速度可用 其平均速度(OA)2A2l2，故可用BL22来计算。 9.注意区别磁通量，磁通量的变化量及磁通量的变化率t。磁通量表示 穿过某一平面的磁感线条数，磁通量的变化量2-1表示磁通量的变化，磁通量的变化率t表示磁通量的变化快慢。较大，及t不一定大。 t大，及也不一定大。10、对自感现象，应注意看线圈的自身电流是否发生变化，若变化，则线圈的本身就产
9、生感 应电动势(若线圈闭合，就产生感应电流)。这个自感电动势(或自感电流)总是阻碍原电流的 变化。自感电动势的大小可用公式Lit来计算，L是由线圈本身的特性决定。线圈 中的磁通量的变化率t与线圈中电流的变化率it成正比，自感电动势公式与 法拉第电磁感应定律是一致的。如图所示，L1、L2是两个相同的小电灯，L是一个自感系数很大的线圈，其电阻与R 相等 ，当电键K接通时，由于自感现象，流过线圈的电流从零变大时，线圈中产生自感电动势的 方向是左边正极，右边负极，从而使通过线圈的电流受阻碍而缓慢增加，所以此时瞬间电流几乎全部从L1通过，而该电流又将同时分成两路从L2和R通过 ，所以L1先达最亮，稍后L
10、1和L2两灯达到一样亮。同理，当K断开时，因电源电 流立即为零，因此灯L2立即熄灭，而对L1，由于通过线圈的电流突然减弱，线圈中产生 自感电动势(右端为正，左端为负)，从而使L和灯L1组成的回路中有感应电流。所以L2 先熄灭，L1后熄灭。此例中，在线圈中磁场变化的起因不是外加的，而为线圈中的电流发 生变化，即i，因此，分析自感现象关键是抓住电流的变化方向，而不是电流的方向。11.电磁感应中产生的感应电流在磁场中将受到安培力的作用，因此，电磁感应问题常常与 力学问题联系在一起，解决这类电磁感应现象中的力学问题，不仅要应用电磁学中的有关规 律，如楞次定律、法拉第电磁感应定律、左右手定则、安培力的计
11、算公式等；还要应用力学 中的有关规律，如牛顿运动定律、动量定理、动量守恒定律、机械能守恒定律等，要将这些 知识综合起来应用。四、能力训练1.如图示，在竖直向下的匀强磁场中，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：( )A.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.导体环以垂直环面，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。(本题考查感应电流的产生条件)2.两根平行光滑的导轨上，有两根平行金属棒MN，如图示，当N棒向右运动时，M棒将( )A.向右运动，且MNB.向左运动，且MNC.向
12、右运动，且MND.仍静止不动。(本题考查感应电流的方向和通电导体受力方向的判断)3.如右图示，一水平放置的圆形通电线圈1固定，另一个较小的圆形线圈2从1的正上方下落，在下落的过程中两线圈平面绐终保持平行且共轴，则线圈2从1的正上方下落至1的正下方 的过程中，从上向下看线圈2，应是：( )A.无感应电流产生，B.有顺时针方向的感应电流，C.有先顺时针后逆时针方向的感应电流，D.有先逆时针后顺时针方向的感应电流。(本题考查感应电流的产生条件)4.当软铁棒沿螺线管轴线方向迅速插入螺线管时，如右图所示，下列判断正确的是：( )A.灯变亮，R中有向右的电流，B.灯变暗，R中有向右的电流，C.灯亮度不变，
13、R中无电流，D.灯变暗，R中有向左的电流。(本题考查感应电流的产生条件)5.如右图示，螺线管B置于闭合金属环A的轴线上，当B中通过的电流减小时， 则( )A.环A有缩小的趋势，B.环A有扩张的趋势，C.螺线管B有缩短的趋势，D.螺线管B有伸长的趋势。(本题考查楞次定律的应用)6.如下图示，闭合小金属环从高h处的光滑曲面上端无初速滚下， 又沿曲面的另一侧上升，则( )A.若是匀强磁场，环在左侧滚上的高度小于h，B.若是匀强磁场，环在左侧滚上的高度等于h，C.若是非匀强磁场，环在左侧滚上的高度等于h，D.若是非匀强磁场，环在左侧滚上的高度小于h。(本题考查电磁感应现象的应用)7.通电螺线管与电源相
14、连，与螺线管同一轴线上套有二个轻质闭合铝环，B在螺线管中央，A、C位置如右图所示，当S闭合时，(本题忽略三环感应电流之间的相互作用力)( )A.A向左，C向右运动，B不动；B.A向右，C向左运动，B不动；C.A、B、C都向左运动；D.A、B、C都向右运动。(本题讨论的是磁场对感应电流的作用)8.用均匀导线做成的正方形线框，每边长为0.2米，正方形的一半放在和纸面垂直向里的匀 强磁场中，如右图示，当磁场以每秒10特斯拉的变化率增强时， 线框中点a、b两点电势差是：( )A.Uab0.1伏；B.Uab0.1伏；C.Uab0.2伏；D.Uab0.2伏。9.如下图示，L是自感系数足够大的线圈，且设其自
15、身的直流电阻为零，D1和D2是两个相同的小灯泡。如果将开关S闭合，待灯泡亮度稳定后再断开，则下列说法正确的 是：( )A.合上S瞬间，D2很亮，D1不亮；B.S合上瞬间，D1立即很亮，D2逐渐亮，最后一样亮；S断开瞬间，D2立即熄灭，D1逐渐熄灭；C.S合上瞬间，D1、D2同时亮，然后D1逐渐变暗到熄灭，D2同时变得更亮；S断开瞬时，D2立即熄灭，D1闪亮一下再熄灭；D.S合上瞬间，D1、D2同时亮，然后D1逐渐变暗到熄灭，D2亮度不变；S断开瞬时，D2立即熄灭，D1闪亮一下后逐渐熄灭。(本题考查自感现象及应用)10、如右图，在水平面内放置的平行导轨宽L140cm，左端接有电阻碍R0 .1欧，轨道所在处有与水平面成30角斜向上的磁场，磁感强度的变化规律为B(2+0. 2t)
