第16章电磁感应和电磁波08
第16章 交流电电磁场电磁波
第十六章 交流电 电磁场和电磁波高考热点本部分共有7个考点，分别是交流发电机及其产生正弦交流电的原理，正弦式电流的图象和三角函数表达，最大值与有效值，周期与频率;电阻,电感和电容对交变电流的作用：变压器的原理，电压比和电流比；电能的输送；电磁场电磁波，电磁波的周期、频率、波长和波速；无线电波的发射和接收；电视，雷达。
交流电部分以理解运用为主，电磁场和电磁波以了解为主，题型以选择题为主，重点考查交流电的产生原理、“四值”及变压器原理。
这部分内容的最大特大是与生产、生活、科技联系紧密，如发电机、变压器、互感器、远距离输电、漏电保护器、日光灯电路、滤波整流电路、通讯、雷达等，有些要求较高，如发电机模型、变压器模型工、远距离输电模型，大部分要求较低，如雷达、电视、滤波整流、麦克斯韦电磁场理论、电磁波谱、电磁波的发射和接收等。
在复习过程中，应注意抓住基本概念和基本原理，该识记的识记，该理解的理解，并加强联系实际，提高综合应用能力的相关训练。
知识和方法提要一、交流电的基础知识1、交流电：强度和方向随时间做周期性变化的电流叫做交流电2、正弦交流电及产生当闭合线圈在匀强磁场中匀速转动时，线圈中产生的感应电动势随时间而变化。
若线圈从中性面开始转动，则感应电动势的表达式为e =E m sin ωt ，其中E m =nBS ω，这就是正弦交流电。
3、中性面：线圈与匀强磁场垂直时线圈所在的平面。
线圈处于中性面时，线圈的磁通量最大，磁通量变化率为零，此时交流电瞬时值为零，线圈经过中性面时，线圈中交流电的方向发生变化。
4、表征交流电的物理量：（1）有效值交流电的有效值是根据电流的热效应规定的：让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交流电的有效值。
（2）瞬时值：某一时刻交流电的电流或电压值，如e = nBS ωsin ωt ，它反映了交流电的变化规律。
（3）最大值：交流电在一个周期内所有达到的最大瞬时值，如E m =nBS ω，它反映了交流电的变化范围。
电磁感应与电磁波的基本特性
电磁感应与电磁波的基本特性在我们生活的这个科技飞速发展的时代，电磁感应和电磁波扮演着至关重要的角色。
从日常使用的手机通信，到医疗领域的磁共振成像（MRI），从电力的传输到卫星导航，电磁感应和电磁波的应用无处不在。
那么，究竟什么是电磁感应？电磁波又具有哪些基本特性呢？让我们先来聊聊电磁感应。
电磁感应是指当导体在磁场中运动或者磁场发生变化时，导体中会产生电动势的现象。
这就好比在一个流淌的河流中放置一个水车，水流的运动带动水车转动。
在这里，磁场就如同水流，而导体就像是水车。
想象一下，有一根导线在磁场中做切割磁感线的运动。
当导线切割磁感线时，导线内的自由电子会受到磁场的力的作用，从而发生定向移动，在导线两端产生电压。
这就是电磁感应的一个简单例子。
电磁感应的发现，是人类认识电磁现象的一个重大突破。
它为发电机的发明奠定了基础。
发电机就是利用电磁感应原理，将机械能转化为电能。
当我们转动发电机的转子时，转子中的导体在磁场中不断切割磁感线，从而产生了电能。
说完电磁感应，我们再来看看电磁波。
电磁波是由同相且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射的振荡粒子波，是以波动的形式传播的电磁场。
电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播。
光就是一种电磁波。
我们每天都能感受到光的存在，却很少去思考光是如何传播的。
其实，光就是电磁波的一种形式，它以极快的速度在空间中传播。
电磁波具有很多特性，其中频率和波长是两个非常重要的参数。
频率是指电磁波在单位时间内振动的次数，而波长则是电磁波在一个周期内传播的距离。
它们之间的关系可以用公式：速度＝频率×波长来表示。
电磁波的速度在真空中是恒定的，约为 3×10^8 米每秒。
不同频率的电磁波具有不同的性质和应用。
例如，频率较低的无线电波，常用于广播、通信和导航等领域。
我们通过收音机收听的广播节目，就是通过无线电波传输的。
而频率较高的 X 射线和伽马射线，则在医学诊断和治疗、工业探伤等方面发挥着重要作用。
高二物理知识点总结电磁感应与电磁波的关系
高二物理知识点总结电磁感应与电磁波的关系高二物理知识点总结：电磁感应与电磁波的关系电磁感应与电磁波是高中物理中的两个重要概念。
电磁感应是指在磁场的作用下，导体中会产生感应电动势并产生感应电流的现象；而电磁波是指由振动的电场和磁场所组成的波动现象。
本文将对电磁感应与电磁波的关系进行总结。
一、电磁感应1. 法拉第电磁感应定律根据法拉第电磁感应定律，当导体与磁场相对运动或磁场发生变化时，导体内将会产生感应电动势。
这个定律表明了电磁感应的基本原理。
2. 感应电动势的大小与方向感应电动势的大小与导体与磁场的相对速度、磁感应强度以及导体本身的长度有关。
感应电动势的方向由楞次定律决定，即感应电流方向总是使磁场与导体的相对运动趋势减弱。
3. 磁场中的感应电流当导体中存在感应电动势时，如果导体形成闭合回路，就会产生感应电流。
感应电流的方向也由楞次定律决定，总是使磁场与导体的相对运动朝着减弱的方向。
二、电磁波1. 麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组是描述电磁场的一组偏微分方程。
其中，麦氏方程是描述电场随时间和空间的变化规律，以及电磁感应定律相互结合而得出的。
同时，麦克斯韦方程还表明电磁波是电场和磁场通过时间和空间的相互变化而产生的。
2. 电磁波的性质电磁波是一种横波，即电场和磁场的振动方向垂直于波的传播方向。
电磁波在真空以及各种介质中都能传播，并且传播速度等于光速。
根据波长的不同，电磁波可以分为不同的类型，包括射线、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
三、电磁感应与电磁波的关系1. 电磁感应产生电磁波根据麦克斯韦方程组和电磁感应的原理，当导体中产生感应电流时，周围就会形成相应的电场和磁场。
这些电场和磁场通过时间和空间的变化而相互影响，产生电磁波。
2. 电磁波感应电磁感应与此同时，电磁波也可以产生电磁感应。
当电磁波与导体相交时，电磁波的电场和磁场对导体产生作用，导致感应电动势的产生。
这个过程常用于无线通信、无线充电等技术中。
第十六章+电磁感应和电磁波
f
f'
e
v' f
B v V
F
'
F V f v f v evBv ev Bv 0
F 洛仑兹力对电子做功的代数和为零
§16.2 动生电动势
结论：洛仑兹力的作用并不提供能量，而只是传递能量， 即外力克服洛仑兹力的一个分量 f‘所做的功，通过另一个 分量 f转换为动生电流的能量。实质上表示能量的转换和
i
m
R
sin 2 ft I m sin 2 ft
感应电流的振幅
§16.1 法拉第电磁感应定律
结论：在均匀磁场中匀速转动的线圈内的感应电动势、 感应电流均是时间的正弦函数。这种电流叫做正弦交 变电流，简称：交流电。
§16.2 动生电动势
引起磁通量变化的原因有两种： 1．磁场不变，回路全部或局部在稳恒磁场中运动——动 生电动势 2．回路不动，磁场随时间变化——感生电动势 当上述两种情况同时存在时，则同时存在动生电动势与感生 电动势。
NBS cos NBS cos t
§16.1 法拉第电磁感应定律
由电磁感应定律可得线圈中的感应电动势为：
d i NBS sin t m sin t dt 电动势的
2 f
振幅
i m sin 2 ft
若负载R>>线圈的电阻Ri时,闭合回路中的感应电流为：
1834年楞次提出一种判断感应电流的方法，再由感应电流 来判断感应电动势的方向。
§16.1 法拉第电磁感应定律
1．内容 闭合回路中感应电流的方向总是使得它所激发的磁场来阻碍引 起感应电流的磁通量的变化。
电磁感应与电磁波
电磁感应与电磁波电磁感应和电磁波是电磁学中的两个重要概念，它们在现代科学技术和日常生活中都扮演了重要角色。
本文将从理论和应用层面来探讨电磁感应和电磁波的相关知识。
一、电磁感应电磁感应是指导体中的电流产生的磁场会对相邻的导体产生感应电动势的现象。
根据法拉第电磁感应定律，当一个导体在磁场中运动或当磁场相对于导体变化时，导体两端将产生感应电动势。
这就是著名的发电机原理。
电磁感应的重要应用之一是发电。
通常，通过将导体线圈置于磁场中，并使导体线圈与磁场相对运动，就可以利用电磁感应产生电流。
这是电力供应系统中的基本原理，也是工业和家庭中使用的电能转换方式。
电磁感应还广泛应用于变压器和感应加热等领域。
变压器基于电磁感应原理，通过变换导线的匝数来改变电压和电流的比例。
感应加热则是将感应电流通过电阻导体中产生的热量用于加热材料。
二、电磁波电磁波是指由电场和磁场相互耦合并以垂直方向传播的波动现象。
根据麦克斯韦方程组，变化的电场和磁场之间会互相激发，形成传播的电磁波。
电磁波的频率和波长决定了它的特性，比如可见光就是一种电磁波。
电磁波包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等不同频率范围的波动。
这些电磁波在通信、遥感、医学、科研等领域得到了广泛应用。
通信技术是电磁波应用的一个主要领域。
从无线电到移动通信，电磁波的传播和调制都是通信技术中不可或缺的部分。
卫星通信、无线网络和移动电话等现代通信系统都基于电磁波的传输。
此外，电磁波还在医学领域发挥着重要作用。
医学影像学中的X射线和磁共振成像（MRI）利用电磁波与人体组织的相互作用，帮助医生进行诊断和治疗。
三、电磁感应和电磁波的联系电磁感应和电磁波密切相关，都基于电场和磁场的相互作用。
电磁波的产生和传播可以通过电磁感应来解释，而电磁感应也可以利用电磁波进行检测和测量。
例如，无线电接收器利用电磁感应原理将电磁波信号转换为声音信号。
当无线电波进入天线时，电磁波的能量会在天线中产生感应电流，进而通过电路传输并转化为可听的声音。
第十六章电磁感应
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。
16 电磁感应和电磁波
i
负号说明电动势方 向与所设方向相反
第16章 电磁感应和电磁波
d 动
(V B) dl
磁场中的运动导线成为电源，非静电力是洛伦兹力 一般情况 ˆ
线元 dl 扫过的矢量面元为 ds (Vdt ) dl
n
dl Vdt
穿过面元 S 的磁通为
B
L
1) 任设回路的电动势方向(简称计算方向L)；
2) 磁通量的正负与所设计算方向的关系： 当磁力线方向与计算方向成右手螺旋关系时
磁通量的值取正，
否则 磁通量的值取负； 3) 计算结果的正负给出了电动势的方向：
0 说明电动势的方向就是所设的计算方向； 0 说明电动势的方向与所设计算方向相反。
求 与其共面的N匝矩形回路中的感应电动势。 解 已知
I I 0 sin t
其中 I0 和 是大于零的常数
设当I 0时 电流方向如图 设回路L方向
建坐标系如图
L
在任意坐标x处取一面元
N N
S
ds B dS
d a
I
d
ds l
N BdS N S
(2) 感应电流 若闭合回路中电阻为R
q 与过程 进行的速 度无关 感应电荷
6
dΦ dqi Ii R Rdt dt
得,磁通 计的原理
qi I i dt
t1
t2
Φ2
Φ1
第16章 电磁感应和电磁波
1 dΦ Φ1 Φ2 / R R
例1 直导线通交流电，置于磁导率为 的介质中。
＝？
例2 在空间均匀的磁场 B Bz 中， ˆ 导线ab绕z轴以 匀速旋转，导线ab与z轴夹角为。
电磁感应和电磁波的关系
电磁感应和电磁波的关系电磁感应和电磁波是电磁学中两个重要的概念，它们之间存在着密切的联系。
本文将详细介绍电磁感应和电磁波的定义、特性以及它们之间的关系。
一、电磁感应的定义和特性电磁感应指的是磁场相对于一定的导体或回路发生变化时，由于磁通量的变化而在导体或回路中产生感应电动势的现象。
电磁感应是法拉第电磁感应定律的基础，即当一个闭合回路中的磁通量发生变化时，该回路中就会产生感应电流。
电磁感应的特性主要包括：1. 磁通量的变化率与感应电动势成正比：根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比。
即当磁通量发生较大变化时，感应电动势也会相应增大。
2. 感应电动势的方向和磁通量的变化方向相反：感应电动势的方向遵循楞次定律，即感应电动势的方向总是使得感应电流的磁场与原磁场相反。
3. 导体的形状和位置对电磁感应的影响：导体的形状和位置会改变磁通量的变化率，从而影响感应电动势的大小。
当导体环绕磁场的面积增大时，磁通量的变化率也会相应增大。
二、电磁波的定义和特性电磁波是指电场和磁场在空间中传播的波动现象。
电磁波是由振荡的电场和磁场相互耦合产生的，它们以光速在真空中传播。
电磁波的特性主要包括：1. 电场和磁场的方向垂直：在电磁波传播的过程中，电场和磁场的方向垂直于彼此，并且垂直于波的传播方向。
这种垂直关系被称为电磁波的横波性质。
2. 电磁波的频率和波长关系：电磁波的频率与波长之间存在一个固定的关系，即频率乘以波长等于光速。
这个关系由著名的麦克斯韦方程组确定。
3. 电磁波的传播速度：在真空中，电磁波的传播速度等于光速，即约为3×10^8米/秒。
光速是一个常数，不会受到介质的影响。
三、电磁感应与电磁波的关系电磁感应和电磁波之间存在着紧密的联系，主要表现在以下几个方面：1. 电磁波的发射和接收：电磁波是由振荡的电场和磁场相互耦合产生的，在发射和接收电磁波的过程中，常常涉及到电磁感应的现象。
例如，无线电和电视台在发射电磁波时，通过感应线圈产生的感应电动势将电能转化为电磁波的能量。
电磁感应与电磁波
电磁感应与电磁波电磁感应和电磁波是电磁学中的两个重要概念。
电磁感应是指通过改变磁场或者电流产生电场的现象，而电磁波则是指由变化的电场和磁场相互作用所形成的波动现象。
本文将从电磁感应和电磁波的基本原理、应用以及未来发展等方面进行论述。
一、电磁感应的基本原理电磁感应是法拉第所发现的一种重要现象，它揭示了磁场与电场之间的相互作用。
根据法拉第的理论，当一个闭合回路中的磁通量发生变化时，回路内会产生感应电流。
这表明磁场的变化可以通过感应电流的产生来传输能量。
根据电磁感应的原理，我们可以应用于许多实际的技术中。
例如，电磁感应的原理被应用在发电机中，通过旋转的磁场和线圈之间的相互作用，可以将机械能转化为电能。
此外，电磁感应还被广泛应用于变压器、感应炉、电磁铁等电子设备中。
二、电磁波的基本原理电磁波是电场和磁场在空间中传播的波动现象。
根据麦克斯韦方程组的理论，当电场和磁场发生变化时，它们会相互作用并在空间中形成一种波动。
这种波动的传播速度等于光速，因此电磁波也被称为光波。
电磁波的频率和波长决定了电磁波的性质。
电磁波的频率越高，波长越短，能量越强。
根据频率，电磁波可以分为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等不同的波段。
电磁波具有多种应用。
无线通信技术中的无线电波是通过电磁波的传播实现的。
红外线被广泛应用于遥控器、红外线测温仪等设备中。
可见光是人眼可见的范围内的电磁波，它是我们日常生活中的主要视觉感知来源。
此外，医学中的X射线和γ射线也是电磁波的一种，它们被广泛应用于诊断和治疗。
三、电磁感应与电磁波的关联电磁感应和电磁波有着密切的关系。
根据法拉第的理论，变化的磁场可以产生感应电流，而变化的电流则可以产生变化的磁场。
而根据麦克斯韦方程组的理论，变化的电场和磁场相互作用并形成电磁波的传播。
因此，可以说电磁感应是电磁波产生的一个重要原因。
在许多应用中，我们利用电磁感应来产生电磁波，例如在无线电通信中，通过改变电流的方向和大小来产生无线电波。
九年级下册十六章电磁转换知识点
九年级下册十六章电磁转换知识点电磁转换是物理学中的一个重要概念，也是九年级下册物理学习的重点内容之一。
通过学习电磁转换，我们可以更深入地了解电磁波和电磁感应的原理，以及它们在日常生活中的应用。
一、电磁波电磁波是电场和磁场在空间中传播的一种波动现象。
电磁波的产生是由于电场和磁场的相互作用而产生的。
电场和磁场交替变化，形成一个正弦曲线的波动形态，这就是电磁波。
电磁波具有辐射性、传播性和波动性等特点，在无介质条件下的传播速度约为光速。
二、电磁感应电磁感应是指导体中出现感应电流或感应电动势的现象。
当导体与磁场相互作用时，其中的自由电子受到磁场力的作用，导致电子在导体中运动产生感应电流。
根据法拉第电磁感应定律，磁场变化会引起感应电动势的产生，从而产生感应电流。
三、电磁转换电磁转换是指将电能转换为磁能，或将磁能转换为电能的过程。
在电磁转换过程中，电场和磁场相互转换，能量也在电场和磁场之间相互转换。
在电磁转换中，两者是相互依存的，电场的变化导致磁场的变化，磁场的变化又会引起电场的变化。
四、电磁感应的应用电磁感应在生活中有着广泛的应用。
电磁感应的最重要应用之一是变压器。
变压器通过电磁感应的原理，将交流电的电压升高或降低，以在电力输送和电子设备中提供合适的电压。
此外，电磁感应还被应用在感应电磁炉、电磁制动器、电动发电机等方面。
五、电磁波的应用电磁波在通信领域有着广泛的应用，特别是无线通信。
无线电、电视、雷达等设备都利用了电磁波的传播特性进行信息传递。
此外，电磁波还在医学诊断中扮演重要角色，例如核磁共振成像技术（MRI）和X射线技术等。
六、电磁转换的能量损耗在电磁转换过程中，能量的转换并不完全可逆，存在能量损耗。
能量损耗主要体现在导线电阻、电磁辐射以及铁损和涡流损耗等方面。
为了提高能量转换的效率，我们需要采取相应的措施，如减小电阻、利用屏蔽技术减少电磁辐射等。
七、电磁转换与可持续能源电磁转换相关技术的发展对可持续能源的利用起到了重要的推动作用。
九年级物理16章的知识点
九年级物理16章的知识点九年级物理第16章主要涉及电磁感应和电磁波两个主题。
本章中，我们将学习有关电磁感应和电磁波的基本概念、原理和应用。
以下是本章的主要知识点：一、电磁感应1. 法拉第电磁感应定律：当导体内的磁通量发生变化时，在导体两端会产生感应电动势。
2. 感应电动势的大小与磁通量的变化速率成正比，与导线长度、导线位置以及磁场方向有关。
3. 楞次定律：产生感应电动势的方向使得通过该导体的电流产生的磁场抵消变化磁场的影响。
4. 互感和自感：当两个线圈紧密相连时，通过其中一个线圈的电流变化会在另一个线圈中感应出电动势。
二、电磁感应的应用1. 电磁感应的应用包括电磁感应发电、电磁感应制动、电磁感应传感器等。
2. 发电机的工作原理是通过转动磁场感应出导线中的电动势，从而产生电流。
3. 电磁感应制动主要利用感应电流的生成磁场与运动物体磁场相互作用，实现制动目的。
4. 电磁感应传感器可以感应到物体的位置、速度和形状等信息。
三、电磁波1. 电磁波的基本概念：电磁波是由电场和磁场相互作用而产生的能量传递。
2. 电磁波的特点包括幅度、频率、波长和传播速度等。
3. 电磁波谱：根据频率的不同，电磁波谱可分为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等七个区域。
四、电磁波的应用1. 无线电通信：利用无线电波传输信息，包括广播、电视、手机通信等。
2. 微波炉和雷达：利用微波的加热效应，实现食物加热和物体检测等功能。
3. 红外线应用广泛，如红外线遥控器、夜视仪、红外线传感器等。
4. 光的反射、折射和成像：光的传播是基于电磁波理论的，因此与光相关的现象和仪器均涉及电磁波的原理。
综上所述，九年级物理第16章主要涵盖了电磁感应和电磁波两个主题。
通过学习本章，我们可以深入了解电磁感应的原理以及电磁波的生成和传播特点，为我们进一步探索电磁学领域的知识打下基础。
同时，我们也应注意电磁感应和电磁波在日常生活中的应用，如发电、通信、无线电设备等，进一步加深对这一领域的认识和理解。
法拉第电磁感应定律
Φ1 Φ2
/R
第16章 电磁感应和电磁波
例1 直导线通交流电，置于磁导率为 的介质中。
求 与其共面的N匝矩形回路中的感应电动势
解 已知 I I0 sin t 其中 I0 和 是大于零的常数
设当I 0时 电流方向如图
L
设回路L方向 建坐标系如图
在任意坐标x处取一面元 dsr
I
dsr l
rr
N N S B dS
1
第16章 电磁感应和电磁波
§16.1 法拉第电磁感应定律
一、电磁感应现象
第一类
第二类
G
××××××××
v ×××r×××××
××B××××××
1）分析上述两类产生电磁感应现象的共同原因是回路 中磁通Φ 随时间发生了变化。 2）电磁感应现象的本质是电动势。 3）第一类装置产生的电动势称感生电动势；
B、S、θ 变
Φ变
产生电磁感应
3
第16章 电磁感应和电磁波
二、 规律
1. 法拉第电磁感应定律 感应电动势的大小 2. 楞次定律
i
d dt
闭合回路中感应电流的方向，总是使它所激发的磁场来阻
止引起感应电流的磁通量的变化。楞次定律是能量守恒定
律在电n磁Φ感应 0现象上的n 具Φ体体0现。 n Φ 0
n Φ 0
第 16章 电磁感应和电磁波
§16.1 法拉第电磁感应定律
§16.2 动生电动势
§16.3 感生电动势 感生电场 §16.4 自感 互感现象 §16.5 磁场能量
M.法拉第(1§71961.~61位86移9)电伟流 感生磁法场拉第用过的螺绕环
大的物理学家、化学家、
19世纪最伟§大1的6.实7 麦验大克师斯。韦电磁场方程组
电磁感应和电磁波的产生
电磁感应和电磁波的产生电磁感应是指通过磁场的变化来诱发电流的现象，而电磁波则是指由振荡的电场和磁场组成的波动，它们在物理学中扮演着重要的角色。
本文将探讨电磁感应和电磁波的产生，并阐述它们在科学和技术领域中的应用。
1. 电磁感应的原理电磁感应的原理是由法拉第电磁感应定律提出的。
根据它的表述，当导体中的磁通量发生变化时，会在导体中产生感应电流。
这意味着当磁场与导体的相对运动导致磁通量发生变化时，导体中就会产生电流。
2. 应用：发电机和变压器电磁感应的应用之一是发电机。
发电机通过转动磁场与导体之间的相对运动来产生感应电流，从而将机械能转化为电能。
这一原理被广泛应用于发电站和小型发电设备中。
另一个重要的应用是变压器。
变压器利用电磁感应的原理来实现电压的升降。
当通过一个线圈的电流发生变化时，会在另一个线圈中诱导出电流。
通过调整输入线圈和输出线圈的匝数比例，变压器可以将电压从高压端升高或降低到低压端，实现电能的传输和分配。
3. 电磁波的产生和特性电磁波是由振荡的电场和磁场组合而成的波动。
当电子在一个电场中振荡时，就会激发出相应的电磁波。
这些电磁波在空间中传播，并且以光速（即299,792,458米/秒）传播。
电磁波根据频率的不同可以分为不同的类别，包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。
它们的频率从低到高逐渐增加，对应的能量也越来越高。
4. 应用：通信和医学成像电磁波的传播特性使得它在通信领域中起着不可或缺的作用。
无线电波、微波和红外线等不同类型的电磁波被用于无线通信、卫星通信和雷达系统中。
它们通过空间中的传播来传递信息，实现远程通讯和数据传输。
此外，电磁波在医学领域中也有重要的应用。
X射线被用于诊断疾病和检查骨骼，而γ射线被用于放射治疗和肿瘤治疗。
此外，磁共振成像（MRI）利用强磁场和射频脉冲来获取人体内部的高分辨率图像，为医生提供宝贵的诊断信息和指导。
总结：本文介绍了电磁感应和电磁波的产生以及它们在科学和技术领域中的应用。
Ch 16 电磁感应和电磁波
2、 3
Ei
d 1 dt
d 2 dt
磁链:
1 2 3
Ei
d dt
d (1 2 3 ) dt
若每匝磁通量相同
Ei
d dt
N
d dt
感应电动势的两种类型
A. 磁场保持不变，导体运动切割磁力线，
磁通量增加。感应电动势的方向与绕行
正方向相反，相应的感应电流激发的磁 场与原磁场反向，阻止磁通量的增加。
楞次定律：感应电动势总具有这样的方向，即使得由
它产生的感应电流在回路中产生的感应磁场，总是力图阻碍 原磁场磁通量的变化。
5. 磁链
若有 N 匝线圈，它们彼此串联，总电动势等于各
匝线圈所产生的电动势之和。令每匝的磁通量为
Er
左手螺旋关系
的闭合线涡旋电场。其对电荷的作
用力是产生感生电动势的非静电力。
涡旋电场的存在已为实验事实所证 实。
利用涡旋电场加速电子的加速器已在核物理和医 学上得到广泛的应用。 金属导体中涡旋电场以涡电流的形式表现出来。
3. 感生电动势的计算
两种方法
② 法拉第定律
a . 闭合回路
① 非静电力(感生电场)作功
a
B
L2 L1
c
由于V B , V B方向与dl 方向一致。
所以 V B ) dl VBdl Bldl (
E ac (V B) dl
c a L1
L3
Bldl
0
1 2
BL1
2
b
a c
电磁感应和电磁波的产生
电磁波的能量与频率成正比 电磁波的功率与振幅成正比 电磁波的能量和功率都可以通过电磁波的强度来衡量 电磁波的能量和功率都可以通过电磁波的波长和频率来计算
极化定义：电磁波电场强度矢量的空间取向 极化类型：线极化、圆极化和椭圆极化 极化方向：垂直极化、水平极化和45度极化 极化效应：影响电磁波的传播和接收，影响通信系统的性能
均匀平面波的定义：在均匀介质中传播的电磁波 产生条件：电场和磁场相互垂直，且与传播方向垂直 传播特性：电场和磁场的振幅和相位都与距离成正比 应用：无线电波、微波、红外线、可见光等都属于均匀平面波
电磁波谱包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ
01
射线等
02 电磁波谱中的各种波段具有不同的特性和应用
电磁兼容性的改进措施：优化设备设计、选用低噪声器件、增加屏蔽措施等
电磁污染的定 义和来源
电磁污染的危 害：对人体健 康、电子设备、 环境等方面的
影响
电磁污染的防 治措施：屏蔽、 滤波、吸收、
隔离等方法
电磁污染的法 律法规和标准： 相关法律法规、 标准和政策要
求
感谢您的观看
汇报人：XX
电磁波的安全与防 护
电磁辐射对人体 健康的影响
电磁辐射对神经 系统的影响
电磁辐射对生殖 系统的影响
电磁辐射对免疫 系统的影响
电磁辐射对眼睛 的影响
电磁辐射对皮肤 的影响
增加距离：尽量远离电磁辐 射源，如微波炉、电视等
屏蔽防护：使用电磁屏蔽材 料，如金属网、金属箔等
吸收防护：使用电磁吸收材料， 如吸波材料、电磁屏蔽涂料等
减少电磁辐射源：尽量减少使 用电子设备，如手机、电脑等
健康防护：保持良好的生活习 惯，如合理饮食、适量运动、
【精品】高二物理 (人教大纲版)第二册 第十六章 电磁感应 一、电磁感应现象(第一课时)
第一节电磁感应现象●本节教材分析为了引起学习兴趣和使学生更好地理解电磁感应现象，可介绍法拉第发现电磁感应现象的历史，使学生了解发现这一现象的历史背景和思路，进行科学思想的教育.法拉第发现电磁感应现象的指导思想和坚韧不拔的意志对学生有很大的启示和教育.他坚信电与磁有密切的联系，把导线放在磁场中想得到电流，试验失败了，这表明利用磁场得到电流需要一定的条件，法拉第试验了10年才找到这个条件.这样就把学生的注意力引导到下面要讲的重点内容——产生感应电流的条件上来.导体在磁场中做切割磁感线运动时，闭合电路中有感应电流产生的现象，学生在初中已经学过.教材用学生在初中已学过的实验，通过分析得出：穿过闭合回路所围面积的磁通量发生变化是产生感应电流的条件.然后，再做一系列实验，验证上述结论的正确，使学生认识到这一条件是感应电流产生的普遍规律.教材编写的思路清晰，条理分明.使学生领略到物理规律形成的一条途径.这样安排也有利于与初中知识的联系，使学生不感到陌生，便于接受.在讲授产生感应电流的条件时，可采用以下两种方法：其一，教材中的几个实验，都由教师在课堂上进行，一边演示，一边引导学生观察、讨论，最后归纳得出结论.其二，在有条件的学校，可采用随堂实验的方式，让学生自己动手实验，并把观察研究的结果向全班报告，最后由教师归纳总结.为了使学生理解磁通量发生变化的几种原因，可以联系Φ= BS cosθ（θ为回路面积与B的夹角），由此看出，只要回路面积S大小、磁感应强度B的大小、以及磁场方向与面积的夹角θ三者之一有变化，都有可能引起磁通量的变化.在引导学生分析教材中几个演示实验的磁通量变化情况时，首先要让学生明确研究对象，搞清楚要分析的是穿过哪个闭合电路所包围的面积的磁通量，因为有的实验装置中不止包括一个闭合电路.然后再判断它的磁通量是否发生变化，以及磁通量变化的原因.●教学目标一、知识目标1.知道磁通量定义,知道Φ=BS的适用条件,会用这一公式进行计算.2.知道什么是电磁感应现象.3.理解“不论用什么方法,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.”4.知道电磁感应现象中能量守恒定律的运用.二、能力目标1.通过讲磁通量概念,培养学生空间想象能力.2.通过演示实验,培养学生观察能力,分析、概括能力.三、德育目标介绍法拉第不怕困难,顽强奋战十年,终于发现了电磁感应现象.激发学生为科学献身的精神.●教学重点、难点电磁感应现象的产生及其条件的归纳——磁通量改变.●教学方法演示法、归纳法.●教学用具灵敏电流计,蹄形磁铁,线框,条形磁铁,大小线圈各一个,电源,滑动变阻器,导线,幻灯片,投影仪.●课时安排1课时●教学过程一、引入新课“科学技术是第一生产力.”在漫漫的人类历史长河中，随着科学技术的进步，一些重大发现和发明的问世，极大地解放了生产力，推动了人类社会的发展，特别是我们刚刚跨过的二十世纪，更是科学技术飞速发展的时期.经济建设离不开能源，人类发明也离不开能源，而最好的能源是电能，可以说人类离不开电.饮水思源，我们忘不了为发现和使用电能做出卓越贡献的科学家——法拉第.1820年奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第由此受到启发，开始研究由磁生电的探索，经过十年坚持不懈的努力，于1831年发现了由磁生电的条件和规律，开辟了人类的电气化时代.本节课我们就来学习电磁感应现象的知识.二、新课教学1.磁通量［师］用磁通量概括电磁感应规律，有必要先介绍磁通量的概念：设在匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面，磁场的磁感应强度为B，平面的面积为S，如图所示，物理上把磁感应强度B与面积S的乘积，叫做穿过这个面的磁通量.通常用Φ表示磁通量，则Φ=BS［生］如果平面跟磁场方向不垂直，如何计算磁通量呢？［师］我们可以作出它在垂直于磁场方向上的投影平面，从下图可以看出穿过斜面和投影面的磁感线条数相等，即磁通量相等.故Φ=BS cosθ［生］磁通量的单位是如何定义的？［师］在国际单位制中，B的单位是T，S的单位是m2，Φ的单位是Wb.1 W b=1T·m2=1 V·s2.电磁感应现象［师］在什么条件下才能产生电磁感应现象呢？让我们一起来做下面的演示实验.［实验1］如下图所示，把导体AB和灵敏电流计组成闭合电路，观察在下述各种情况中，是否有电流产生？穿过闭合回路的磁通量如何变化？a.导体AB在磁场中向左移动.［生］有电流，Φ增加.b.导体棒AB在磁场中向右移动.［生］有电流，Φ减少.c.导体AB平行于磁感线向上运动.［生］无电流，Φ不变.d.导体AB平行于磁感线向下运动.［生］无电流，Φ不变.e.导体AB在磁场中不动.［生］无电流，Φ不变.［师］通过上面的实验，同学们有什么启示？［生］当闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线运动时，穿过闭合回路的磁通量发生了变化，电路中就有了电流.［师］在实验1中，导体AB是运动的，如果反过来让磁体运动，而导体不动，会不会在电路中产生电流呢？请同学们来观察下面的实验.［实验2］如下图所示，让螺线管B与灵敏电流计组成闭合电路，观察在下述各种情况中是否有电流产生？穿过线圈B的磁通量是否发生变化？a.将条形磁铁插入螺线管.［生］有电流，Φ增加.b.条形磁铁插进去稳定不动.［生］无电流，Φ不变.c.将条形磁铁从螺线管中拔出来.［生］有电流，Φ减少.［师］如果导体和磁体不发生相对运动，而让穿过闭合回路的磁场发生变化，从而引起闭合回路中磁通量发生变化，会不会也在闭合回路中产生电流呢？请同学们看下面的实验.［实验3］如下图所示，让螺线管B与灵敏电流计组成闭合电路，观察在下述各种情况中是否有电流产生？穿过线圈B的磁通量是否发生变化？a.合上开关瞬间.［生］有电流，Φ增加.b.合上开关稳定后.［生］无电流，Φ不变.c.断开开关瞬间.［生］有电流，Φ减少.d.合上开关稳定后，改变变阻器滑片位置.［生］有电流，Φ增加（或减少）［师］通过上述的几个实验，同学们能归纳出什么结论呢？［生］无论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有电流产生.［师］物理上把利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应.在电磁感应现象中产生的电流叫感应电流.3.电磁感应现象中的能量转化［师］在电磁感应现象中能量守恒吗？［生］能量守恒定律是一个普遍适用的定律，同样适用于电磁感应现象.［师］既然能量守恒，那么能量是如何转化的呢？［生1］在实验1中，外力移动导体AB时做了功，消耗了机械能，转化为电能.［生2］在实验2中，外力移动磁铁做了功，也消耗了机械能，转化为电能.［生3］在实验3中，也是机械能转化为电能.［生4］不对.在实验3中，电能由螺线管A中转移到螺线管B中.［师］第四位同学说得对.变压器就是利用这个原理制成的.在这种转化和转移中能量保持不变.三、小结本节课主要学习了以下几个问题：1.为了研究电磁感应，引入了磁通量.2.感应电流产生的两个条件：（1）闭合电路.（2）磁通量发生变化.3.电磁感应现象中能量保持守恒.四、布置作业1.阅读“法拉第关于电磁感应现象的实验”.2.练习一写在作业本上.五、板书设计⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧=Φ⊥守恒定律电磁感应遵循能量转化产生感应电流结论磁通量发生变化条件闭合电路对象电磁感应在匀强磁场中磁通量电磁感应现象:::)(BS六、本节优化训练设计1.关于产生感应电流的条件,下述说法正确的是A.位于磁场中的闭合线圈,一定能产生感应电流B.闭合线圈和磁场发生相对运动,一定能产生感应电流C.闭合线圈做切割磁感线运动一定能产生感应电流D.穿过闭合线圈的磁感线条数发生变化,一定能产生感应电流2.如下图，磁感应强度B 垂直于线框平面S A 和S B ,那么通过平面S A 和S B 的磁通量大小关系?是什么？3.如左下图磁感应强度为B 的匀强磁场中，面积为S 的闭合线圈abcd 垂直磁场放置，现在将线圈绕对称轴转过180°，求这个过程中磁通量的变化量ΔΦ=?4.如右上图，小金属环和大金属环重叠在同一平面内，两环绝缘，小环有一半面积在大环内，当大环接通电流瞬间，小环中是否存在感应电流？5.如图所示,两个同心放置的同平面金属圆环,条形磁铁穿过圆心且与两环平面垂直,则比较通过两圆环的磁通量Φa 、Φb ，则A.Φa ＞ΦbB.Φa ＜ΦbC.Φa=ΦbD.不能比较参考答案：1.D2.ΦA=ΦB3.ΔΦ=2BS4.有感应电流5.A。
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B
B感
I感 B感
fm >0
fm<0
I感
2.判断感应电流方向
步骤 例
① 判断原磁场 B 的方向
②根据回路中 m 的变化 由楞次定律确定 B感 方向 与 反向
B感
S
N
Ii
B
与
同向
S
N
Ii
③ 由右手法则判断 I i 的方向
S
N
G
a
B 变化
b
一、电磁感应现象
S
N
G
a
B 变化
b
一、电磁感应现象
S
N
G
a
B 变化
b
一、电磁感应现象
S
N
G
a
B 变化
b
一、电磁感应现象
S
N
G
a
B 变化
b
一、电磁感应现象
S
N
G
a
B 变化
l
d i ( v B ) dl
vBdl sin
2
cos vBdl
L
v o
L B
导体棒的动生电动势为:
L
i 方向指向 o 点。
1 i d i vBdl lBdl BL2 2 0 0
若违背楞次定律
?
F
b
三、法拉第电磁感应定律 a a
I i
Ii
v
i
b
电动势
R
形成
Ii
i
电磁感应现 象中产生感 应电动势
产
b
生
1.法拉第电磁感应定律 不论何种原因使通过回路的磁通量发生变化时，回路 中产生的感应电动势与磁通量对时间的变化率成正比。 d m SI制中表达式为： i dt 式中的负号反映了感应电动势的方向（楞次定律 的数学表现）。
d m 2.几点说明： i dt
N匝线圈:
------单匝线圈
N
i
d mk d N ik mn dt dt n1 k 1 k 1
mK
N
令
i
-----全磁通 -----磁链
对N匝相同线圈 N m 感应电流
d i dt
1 d m Ii R R dt
t2 t2
t2
m2
感应电量:q I i dt 1 d m dt 1 d m 1 ( m m ) 1 2
t1
R dt
由
q R
m
空间 B
R m
R
1
磁强计
四、应用法拉第电磁感应定律解题的方法
1.确定回路中的磁感应强度 B ； 2.由
4.由动生电动势定义求解。i d i
v B dl
例1：在均匀磁场 B 中，一长为 L 的导体棒绕一端 o 点以角速度 转动，求导体棒上的动生电动势。 解法1：由动生电动势定义计算 建立坐标系，分割导体元, l 导体元dl的速度为: v 导体元上的电动势为:
S S
结论
当穿过一个闭合导体回路所 围面积的磁通量发生变化时， 回路中就会产生电流，这一 现象叫电磁感应现象
B 变化
S
N
S 变化
变化
a
Ii
b
N
S
G
二、楞次定律
1.定律：
-----(判断感应电流方向)
闭合回路中感应电流产生的磁场总是阻碍引起感应 电流的磁通量的变化．
它驱使电子沿导线由a向b移动。
由于洛仑兹力的作用使 b 端出现过剩负电荷， a 端出现过剩正电荷 。a 端电势高，b 端电势低 。
洛仑兹力是产生动生电动势的根本原因 ------非静电力
2. 动生电动势的计算公式
非静电力
Fm Ek vB 定义 E k 为非静电场强 : e i Ek dl 由电动势定义:
G
a
B 变化
b
一、电磁感应现象
S
N
G
a
B 变化b一、电磁感应现象S
N
G
a
B 变化
b
一、电磁感应现象
电动势方向从负极到正极。
k
的夹角。
计 算 动 生 电 动 势
方 法
i
d m dt
i (v B) dl
L
3.解题方法及举例
1.建立坐标系，分割导体元dl。
2.确定导体元处磁场 B ；
3.计算导体元产生的动生电动势 d i (v B) dl
解2：利用法拉第电磁感 应定律计算 构成假想矩形回路， 请同学自己计算
I a
L
y
B
小 结
1.电源电动势
d m 2.法拉第电磁感应定律 i dt m B dS BdS cos
问题 若回路以速度v 水平 向右运动，回路中的 感应电动势如何？
I L
v
NI 0 l a d vt i sin( t )ln 2 d vt v v cos t a d vt d vt
§16-2. 动生电动势
感应电动势 d m i dt m B dS B dS cos S S m变化
dt
f BS
. . . . .L. .
S
i
dt
正号说明: 电动势的方向与所设绕行方向一致 两种绕行方向得到的结果相同
例2.直导线通交流电
(其中I0 和 是大于零的常数)置于磁导率为 的介质中 求：与其共面的N匝矩形回路中的感应电动势
I I 0 sin t
解：设当I 0时，电流方向如图 设回路L方向如图, 建坐标系如图
Fm e( B )
运动导线ab产生的动生电动势为: E dl ( v B ) dl vB sin1 cos 2dl
i
1 为 v 与 B 的夹角； d 2 为 v B ( 或E K ) 与 l
fm B dS 求回路中的磁通量fm ； s
回路的正法线方向的约定： （1）任意选定回路L的绕行方向。
n
（2）回路的绕行方向与回路的正法 线方向遵守右手螺旋关系。
dfm 3.由 i N 求出 i ； dt 若 i >0，表明 i的方向与L的绕行方向相同； 若 i <0，表明 i的方向与L的绕行方向相反。
B 变化
S变化
变化
回路运动
感应电动势 i
回路动引起的动生电动势 动i
磁场变引起的感生电动势 感i
一、动生电动势
1.动生电动势的成因 导线内每个自由电子受到的 洛仑兹力为
+ + + ++ a
Fm e( B )
v G i Fm
b
B
例1:均匀磁场 B
dB 0 dt
均匀磁场 B . . . . . . .
S . . . . . . .
求：面积S边界回路中的电动势 解：设绕行方向取如图的回路方向 L 按约定
df dB S < 0 由 i dt dt 负号说明:电动势的方向与所设的绕行方向相反 . . . . . .B 均匀磁场 . 若绕行方向取如图所示的方向 L S . . . . . . . 按约定 f BS dB df L S >0 由 i . . . . . . .
b
一、电磁感应现象
S
N
G
a
B 变化
S 变化 b
一、电磁感应现象
S
N
G
a
N
S
B 变化
S 变化
b
变化
m B dS B dS cos
NI0 l N Il d a d a sin t ln ln 2 d 2 d
d i dt NI0 l d a cos t ln 2 d
L
I
d
ds
a
l
o
x
cos t 0
i > 0 i
i
交变的 电动势
cos ωt 0 i <0
电源、电动势