第11章电磁感应[修正版]
第11章 变化的磁场和变化的电场
v
B
A
FK
据电动势定义： B EK dl
∴ 动生电动势
i EK dl(vB)源自dl应用i
(v
B)
dl
a
b vBdl
vBl
B
a l dlv
b
磁场中的运动导线成为电源，非静电力是洛伦兹力
讨论
d
(v
B) dl
dl
(1) 注意矢量之间的关系
v
B
0
i 0
v
B
O
i
(v B) dl
A
R
O vBdl
B v
O dl l A
R
R
O (R l)Bdl
方向
R2B R2 B BR 2 0
2
2
A O
例 在匀强磁场 B 中，长 R 的铜棒绕其一端 O 在垂直于 B 的
平面内转动，角速度为
求 棒上的电动势
解 方法三(法拉第电磁感应定律):
在 dt 时间 dΦ B dS
第11章 变化的磁场和变化的电场
M.法拉第(1791~1869)伟大的物理学家、化学家、19世纪最伟大的 实验大师。右图为法拉第用过的螺绕环
本章内容
11. 1 电磁感应 dΦ
dt
11. 2 感应电动势 11. 3 自感和互感 简介 11. 4 磁场能量 简介 11. 5 麦克斯韦电磁场理论 简介
求 线框中的感应电动势。
入手：从所求问题入手！
解
dΦ
dt
dΦ B dS I
通过导体线框的每个位置的 B 不同，
l
v a
取面积元 dS 如图：
b
Φ B dS Bcos dS
大学物理第11章习题答案(供参考)
因此
即
又
表明 中电动势方向为 .
所以半圆环内电动势 方向沿 方向，
大小为
点电势高于 点电势，即
例2如图所示，长直导线通以电流 =5A，在其右方放一长方形线圈，两者共面．线圈长 =0.06m，宽 =0.04m，线圈以速度 =0.03m·s-1垂直于直线平移远离．求： =0.05m时线圈中感应电动势的大小和方向．
．
解: 设给两导线中通一电流 ,左侧导线中电流向上,右侧导线中电流向下.
在两导线所在的平面内取垂直于导线的坐标轴 ,并设其原点在左导线的中心,如图所示,由此可以计算通过两导线间长度为 的面积的磁通量.
两导线间的磁感强度大小为
取面积元 ,通过面积元的磁通量为
则穿过两导线间长度为 的矩形面积的磁通量为
故
２动生电动势：仅由导体或导体回路在磁场中的运动而产生的感应电动势。
３感生电场 ：变化的磁场在其周围所激发的电场。与静电场不同，感生电场的电
场线是闭合的，所以感生电场也称有旋电场。
４感生电动势：仅由磁场变化而产生的感应电动势。
５自感：有使回路保持原有电流不变的性质，是回路本身的“电磁惯性”的量度。
自感系数 ：
第11章 电磁感应
11.１ 基本要求
１理解电动势的概念。
２掌握法拉第电磁感应定律和楞次定律，能熟练地应用它们来计算感应电动势的大小，判别感应电动势的方向。
３理解动生电动势的概念及规律，会计算一些简单问题中的动生电动势。
４理解感生电场、感生电动势的概念及规律，会计算一些简单问题中的感生电动势。
５理解自感现象和自感系数的定义及物理意义，会计算简单回路中的自感系数。
第十一章电磁感应精品PPT课件
电量：qtt12Idttt12(R 1d d)tdt
1 R
2 d
1
1 R(2 1)
四、楞次定律
感应电流的方向是这样的，感应电流 所产生的磁通量总是力图反抗或抵消外 磁场的磁通量变化。
强调三点：
1、用此定律来确定感应电流的方向.
步骤： 首先判断原磁通量的方向，由它的变 化情况确定附加磁通量的方向，最后用 右手定则确定感应电流的方向。
t=0时，感应电动势的大小为：
i
0I0clnab
2
a
由楞次定律知感生电动势的方向为逆时针。
14-2 动生电动势和感生电动势
一、动生电动势
1、定义:磁场不变,导体在磁场中运动
因而产生的感应电动势。
.
.
.
.
.
v.t .
.
.
..
B
.
.
.
.
. . . . . . . . . . l. . v. . .
...............
4、应用
b
...............
. . . . . . . l. . v. . . . . . ...............
...............
i
b a
b
(vB)dlBv dlBvl
a
a
方向 b指向 a
二、感生电动势 有旋电场
1、感生电动势:导体不动,因磁场变化而 产生的感应电动势。
第十一章电磁感应 电磁场
主要内容：
电磁感应定律 动生电动势和感生电动势 自感和互感 磁场的能量 电磁场的基本理论
教学要求：
一、掌握用法拉第定律和楞次定律计算 感生电动势，能判明其方向。
高考物理一轮复习课件 第十一章 专题强化二十四 电磁感应中的动力学和能量问题
F合
考向1 “单棒＋电阻”模型
例1 (多选)(2021·全国甲卷·21)由相同材料的导线绕成边长相同的甲、乙两个正方 形闭合线圈，两线圈的质量相等，但所用导线的横截面积不同，甲线圈的匝数是乙 的2倍.现两线圈在竖直平面内从同一高度同时由静止开始下落，一段时间后进入一 方向垂直于纸面的匀强磁场区域，磁场的上边界水平，如图所示.不计空气阻力，已 知下落过程中线圈始终平行于纸面，上、下边保持水平.在线圈下边进入磁场后且上 边进入磁场前，可能出现的是
由牛顿第二定律有mg－F＝ma 联立解得 a＝g－mF＝g－1B6ρ2vρ0
加速度和线圈的匝数、横截面积无关，则甲
和乙进入磁场时，具有相同的加速度. 当 g>1B6ρ2vρ0时，甲和乙都加速运动， 当 g<1B6ρ2vρ0时，甲和乙都减速运动， 当 g＝1B6ρ2vρ0时，甲和乙都匀速运动，故选 A、B.
例2 如图甲所示，MN、PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成θ＝30° 角固定，间距为L＝1 m，质量为m的金属杆ab垂直放置在轨道上且与轨 道接触良好，其阻值忽略不计.空间存在匀强磁场，磁场方向垂直于轨道 平面向上，磁感应强度为B＝0.5 T.P、M间接有阻值为R1的定值电阻， Q、N间接电阻箱R.现从静止释放ab， 改变电阻箱的阻值R，测得最大速 度为vm，得到v1m与R1的关系如图乙所 示.若轨道足够长且电阻不计，重力 加速度g取10 m/s2，则
当金属棒到达x0处时，金属棒产生的感应电动势为 E′＝2Bvx0tan θ 则此时电容器的电荷量为 Q′＝CE′＝2BCvx0tan θ，B错误； 由于金属棒做匀速运动， 则F＝F安＝BIL＝4B2Cv3tan2θ·t， F与t成正比，则F为变力，根据力做功的功率公式P＝Fv 可知功率P随力F变化而变化，D错误.
高中物理 第十一章电磁感应
第十一章电磁感应一、主要内容本章内容包括电磁感应现象、自感现象、感应电动势、磁通量的变化率等基本概念，以及法拉第电磁感应定律、楞次定律、右手定则等规律。
二、基本方法本章涉及到的基本方法，要求能够从空间想象的角度理解法拉第电磁感应定律。
用画图的方法将题目中所叙述的电磁感应现象表示出来。
能够将电磁感应现象的实际问题抽象成直流电路的问题；能够用能量转化和守恒的观点分析解决电磁感应问题；会用图象表示电磁感应的物理过程，也能够识别电磁感应问题的图像。
三、错解分析在本章知识应用的过程中，初学者常犯的错误主要表现在：概念理解不准确；空间想象出现错误；运用楞次定量和法拉第电磁感应定律时，操作步骤不规范；不会运用图像法来研究处理，综合运用电路知识时将等效电路图画错。
例1 长为a宽为b的矩形线圈，在磁感强度为B的匀强磁场中垂直于磁场的OO′轴以恒定的角速度ω旋转，设t= 0时，线圈平面与磁场方向平行，则此时的磁通量和磁通量的变化率分别是[ ]【错解】t=0时，线圈平面与磁场平行、磁通量为零，对应的磁通量的变化率也为零，选A。
【错解原因】磁通量Φ=BS⊥BS（S⊥是线圈垂直磁场的面积），磁通量的变化ΔΦ=Φ2-Φ1，两者的物理意义截然不同，不能理解为磁通量为零，磁通量的变化率也为零。
【分析解答】实际上，线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转动时，产生交变电动势e=εcosωt=Babωcosωt。
当t=0时，cosωt=1，虽然磁通量m可知当电动势为最大值时，对应的磁通量的变化率也最大，即【评析】弄清概念之间的联系和区别，是正确解题的前提条件。
在电磁感应中要弄清磁通量Φ、磁通量的变化ΔΦ以及磁通量的变化率ΔΦ/Δt之间的联系和区别。
例2 在图11－1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？【错解】当变阻器的滑动头在最上端时，电阻丝AB因被短路而无电流通过。
高一物理必修三11章知识点
高一物理必修三11章知识点【高一物理必修三11章知识点】导读：高一物理必修三11章是关于电磁感应的内容，主要涵盖了法拉第电磁感应定律、电动势的概念与计算、电磁感应定律的应用、交流发电和变压器等知识点。
本文将围绕这些知识点展开讲解。
1. 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律又称为法拉第第一感应定律，它是指当电磁感应闭合线圈中的磁通量发生变化时，闭合线圈内产生感应电动势，大小与磁通量的变化率成正比。
其数学表达式为：ε = -N * ΔΦ/Δt其中，ε为感应电动势的大小，N为线圈的匝数，ΔΦ为磁通量的变化量，Δt为时间的变化量。
2. 电动势的概念与计算电动势是指单位正电荷所具有的能量，它可以通过导线两端的电压来表示。
在电磁感应中，电动势可以通过法拉第电磁感应定律来计算，即：ε = -N * ΔΦ/Δt其中，ε为电动势的大小，N为线圈的匝数，ΔΦ为磁通量的变化量，Δt为时间的变化量。
3. 电磁感应定律的应用电磁感应定律在生活中有着广泛的应用。
其中一个重要的应用是电磁感应刷卡技术。
磁卡中内置有一条铁磁材料制成的带有信息的磁带，当磁卡刷过读卡器时，读卡器中的线圈产生变化的磁通量，从而引起感应电动势，读取磁卡中的信息。
4. 交流发电交流发电是指利用电磁感应的原理产生交流电的过程。
交流发电的主要原理是通过转子在磁场中的旋转产生变化的磁通量，从而在线圈中感应出交流电。
交流发电具有成本低、传输距离远、效率高等优点，因而在现代电力系统中得到广泛应用。
5. 变压器变压器是一种利用电磁感应原理来改变交流电压大小的装置。
它由两个或多个线圈构成，通过变换线圈的匝数比例来改变输入输出电压。
变压器的工作原理是：当输入线圈中的交流电产生变化的磁通量时，变压器的输出线圈中就会感应出相应的电动势，并通过电磁感应定律来计算输出电压的大小。
结语：以上就是高一物理必修三第11章关于电磁感应的知识点的介绍。
掌握这些知识点对于理解电磁感应的原理及其在生活中和工业中的应用具有重要意义。
第11章 实验15 探究影响感应电流方向的因素
(3)穿过电路中的磁通量发生变化，即产生电磁感应现象；因电路不 闭合，无感应电流，但有感应电动势，且可以用楞次定律判断出感应电 动势的方向，要产生感应电流，电路必须闭合，B、D正确。
2．(2023·四川高三月考)为判断线圈绕向，可将灵敏电流计G与线圈 L连接，如图所示。已知线圈由a端开始绕至b端，当电流从电流计G左 端流入时，指针向左偏转。
(1)将条形磁铁的N极向下从线圈的上方竖直插入L时，发现指针向 左偏转。俯视线圈，其绕向为____顺__时__针____(选填“顺时针”或“逆时 针”)。
(3)在做“研究电磁感应现象”实验时，如果副线圈两端不接任何元 件，则副线圈电路中将___B_D__。
A．因电路不闭合，无电磁感应现象 B．有电磁感应现象，但无感应电流，只有感应电动势 C．不能用楞次定律判断感应电动势方向 D．可以用楞次定律判断感应电动势方向
[解析] (1)实物电路图如图所示。
A．螺线管不动，磁铁匀速插入或拔出螺线管 B．螺线管不动，磁铁加速插入或拔出螺线管 C．磁铁与螺线管保持相对静止，一起匀速向上运动 D．磁铁与螺线管保持相对静止，一起在水平面内做圆周运动
(2)在(1)的研究中，小红发现电流计指针偏转方向会有不同，也就是 感应电流方向不同，根据(1)中的操作，则感应电流方向与下列哪些因素 有关_C__(填选项前的字母)。
[答案] 见解析图
(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 上开关后可能出现的情况有：
①将原线圈迅速插入绕圈时，灵敏电流计指针将_向__右__偏__转__一__下___； ②原线圈插入副线圈稳定后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，灵 敏电流计指针___向__左__偏__转__一__下_____。
答案第十一章电磁感应和麦克斯韦电磁理论
班级学号 第十一次 电磁感应和麦克斯韦电磁理论 姓名基本内容和主要公式1．法拉第电磁感应定律和楞次定律 法拉第电磁感应定律：d dtεΦ=-， d d N dtdtφεψ=-=-（多匝线圈）楞次定律：感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因。
（楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体表现）2．动生电动势和感生电动势（1）动生电动势：导体在磁场中作切割磁力线运动所产生的感应电动势称 为动生电动势产生动生电动势的非静电力是洛伦兹力Dv B dl ε+-=⨯⋅⎰ （）（一段导体运动）、 D dl ε=⨯⋅⎰（v B ） （整个回路运动） （2）感生电动势：由变化磁场所产生的感应电动势称为感生电动势 产生感生电动势的非静电力是有旋电场W EWWL SSd dBE dl B dS dS dt dttεΦ∂=⋅=-=-⋅=-⋅∂⎰⎰⎰⎰⎰（式中S 是以L 为边界的任意曲面）3．电场由两部分构成一部分是电荷产生的有源场0E ： 00E dl ⋅=⎰另一部分是变化磁场所激励的有旋场W E ： W L S BE dl dS t ∂⋅=-⋅∂⎰⎰⎰0W E E E =+ 、 L S B E dl dS t ∂⋅=-⋅∂⎰⎰⎰ 、 BE t ∂∇⨯=-∂4．自感现象和互感现象（1）自感现象：由回路中电流变化而在回路自身所产生的电磁感应现象叫做自感现象；所产生的电动势叫做自感电动势L I Φ= 、 L dI Ldtε=- 式中L 叫做自感系数（2）互感现象：由一回路中电流变化而在另一回路中产生的电磁感应现象 叫做互感现象；所产生的电动势叫做互感电动势 12121M I Φ=、21212M I Φ=、M dI M dtε=-、1221M M M ==式中M 叫做互感系数 5．磁场能量磁场能量密度： 12m w B H =⋅ ， 一般情况下可写为 21122m B w BH μ== 磁场能量： 12m m VVW w dV B H dV ==⋅⎰⎰⎰⎰⎰⎰、 212m W L I = 6．位移电流和麦克斯韦方程组（1）位移电流密度：D Dj t∂=∂其实质是变化的电场（2）位移电流： DD D SSSd Dd I j dS dS D dS t dtdtΦ∂=⋅=⋅=⋅=∂⎰⎰⎰⎰⎰⎰、 0D j j t ∂=+∂称为全电流密度；00SD j dS t∂+⋅=∂⎰⎰（） 此式表明全电流在任何情况下都是连续的（3）麦克斯韦方程组： 0SVD dS dV ρ⋅=⎰⎰⎰⎰⎰、 L S BE dl dS t ∂⋅=-⋅∂⎰⎰⎰0r B H μμ= 、0r D E εε=0SB dS ⋅=⎰⎰ 、 0LS DH dl j dS t∂⋅=+⋅∂⎰⎰⎰（）、 0D ρ∇⋅= 、 B E t ∂∇⨯=-∂ 、 0B ∇⋅= 、0DH j t∂∇⨯=+∂、 0j E σ=练习题一、选择题1. 如图13-1，长为l 的直导线ab 在均匀磁场中以速度v垂直于导线运动。
大学物理第二部分电磁场与电磁学之第11章 电磁感应
vB
v
11-2 动生电动势和感生电动势
方法二 作辅助线，形成闭合回路CDEF
m B dS
S
ab
a
i
0 Ix a b ln 2 a d m
dt
0 I xdr 2r
I
方向
DC
v
X
C
D
0 I a b dx ( ln ) 2 a dt 0 Iv a b ln 2 a
11-2 动生电动势和感生电动势
动生电动势的公式 非静电力 Fm e( v B ) Fm vB 定义 E k 为非静电场强 E k e 由电动势定义 i Ek dl
运动导线ab产生的动生电动势为
i
a Ek dl ( v B ) dl
L
11-2 动生电动势和感生电动势
平动
计 算 动 生 电 动 势 分 类 均匀磁场 转动 非均匀磁场
方 法
i
i
b
d m dt
a
(v B) dl
11-2 动生电动势和感生电动势
均匀磁场
例 已知: v , B , , L 求: 解： d ( v B ) dl
a
f
感应电流
产生
阻碍
导线运动
v
感应电流
b
产生 阻碍
磁通量变化
11-1 电磁感应的基本定律
判断感应电流的方向：
1、判明穿过闭合回路内原磁场 的方向； 2、根据原磁通量的变化 , 按照楞次定律的要求确定感 应电流的磁场的方向； 3、按右手法则由感应电流磁场的 方向来确定感应电流的方向。
第11章电磁感应优秀课件
Ei
dEi
L
B sin2 ldl 0
BL2 sin2
2
0
方向从 a b
例 电流为I的长直载流导线近旁有一与之共面的导体ab，长为l. 设导体的a端与长导线相距为d，ab延长线与长导线的夹角为θ， 如图所示.导体ab以匀速度 v沿电流方向平移.试求ab上的感应电 动势.
解 在ab上取一线元dl，它与长直导线的
而
Ei
b(v a
B)
dl 适用于切割磁力线的导体
(2)
Eab
Ub Ua
b a Ek dl
b
(v
B)
dl
a
0 Ub Ua 0 Ub Ua
(3) 洛伦兹力总是垂直与电子的速度 方向，对电子不作功，那么建立的电 场的能量从何而来？
为使导体棒保持速度为v的匀速运 动，必须施加外力f0以克服洛仑兹力的 一个分力f′＝－eu×B. 外力克服洛仑兹 力的一个分量f′所做的功转化为感应电 流的能量.
S
1825年瑞士物理学家科拉
顿试图检验磁铁插入线圈
G
时是否会产生电流
实 磁铁与线圈有相对运动，线圈中产生电流 v
验
（1831年，法拉第）
一线圈电流变化，在附近其它线圈中产生电流
关键：磁通量发生变化是引起闭合导体中产生电流
的必要条件。
结论 不论用什么方法，只要使穿过闭合导体回
I'
路的磁通量发生变化，此回路中就会有电
dqi dt
感应电荷为qi
t2 t1
Iidt
2 1 d
R 1
1 2
R
(3)负号“－” 表示感应电流的效果总是反抗引起感应电
流的原因—— 楞次定律
大学物理第11章习答案
第11章 电磁感应11.１ 基本要求 １２别感应电动势的方向。
３４５６７一些简单情况下的磁场能量。
８11.２ 基本概念 １ε：把单位正电荷从负极通过电源内部移到正极时，非静电力所作的功，即W qε=２３k E ：变化的磁场在其周围所激发的电场。
与静电场不同，感生电场的电场线是闭合的，所以感生电场也称有旋电场。
４变化而产生的感应电动势。
５：有使回路保持原有电流不变的性质，是回路本身的“电磁惯性”的量度。
自感系数L ：//m L I N I =ψ=Φ ６L ε：当通过回路的电流发生变化时，在自身回路中所产生的感应电动势。
７M ：211212M I I ψψ== ８12ε：当线圈２的电流2I 发生变化时，在线圈１中所产生的感应电动势。
９m W ：贮存在磁场中的能量。
自感贮存磁能：212m W LI =磁能密度m w ：单位体积中贮存的磁场能量22111222m B w μH HB μ===１０D d d I dt Φ=s d t∂=∂⎰DS ，位移电流并不表示有真实的电荷在空 间移动。
但是，位移电流的量纲和在激发磁场方面的作用与传导电流是一致的。
１１d t∂=∂D j 11.３ 基本规律 １（１）楞次定律：感生电流的磁场所产生的磁通量总是反抗回路中原磁通量的改变。
楞 次定律是判断感应电流方向的普适定则。
（２）法拉第电磁感应定律：不论什么原因使通过回路的磁通量（或磁链）发生变化，回路 中均有感应电动势产生，其大小与通过该回路的磁通量（或磁链）随时间的变化成正比，即mi d dtεΦ=-２()BBK AAi εd d ==⨯⎰⎰E l v B l ，若0i ε>,则表示电动势方向由A B →;若0i ε<,则表示电动势方向B A →３m K ls i d Φd εd d dtdt =⋅=-=-⎰⎰BE l S （对于导体回路）BK Ai εd =⎰E l （对于一段导体）４L dIεL dt=- ５12212d ΨdIεM dt dt=-=- ６sd ⋅⎰D S =0VdV q ρ=⎰l d ⋅⎰E l = - s d t∂⋅∂⎰BS =0sd ⋅⎰B Sc l sd d t ∂⎛⎫⋅=+⋅ ⎪∂⎝⎭⎰⎰D H l j S11.４ 学习指导学习法拉第电磁感应定律要注意，公式中的电动势是整个回路的电动势，式中负号是楞 次定律的要求，用以判断电动势的方向。
2025版《南方凤凰台5A教案基础版物理第11章 电磁感应含答案1
2025版《南方凤凰台5A 教案基础版物理第11章 电磁感应含答案微专题17 电磁感应中的电路和图像问题 电磁感应中的电路与电荷量问题 1．内电路和外电路(1) 切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的线圈都相当于电源．(2) 该部分导体的电阻或线圈的电阻相当于电源的内阻，其余部分是外电路．2．电磁感应中电路知识关系图3．解决电磁感应中的电路问题三步骤4．电磁感应中电荷量的两个计算公式(1) q ＝I t (该公式适用于电流恒定的情况，若电流变化应用电流的平均值).(2) q ＝I t ＝n ΔΦR ＋r. (2024·金陵中学)如图所示，竖直平面内有一金属环，半径为a ，总电阻为R (指拉直时两端的电阻)，磁感应强度为B 的匀强磁场垂直穿过环平面，与环的最高点A 铰链连接的长度为2a 、电阻为R 2的导体棒AB 由水平位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置时，B 点的线速度为v .此时AB 两端的电压大小为( D )A ．Ba vB ．Ba v 6C ．2Ba v 3D ．Ba v 3解析：导体棒AB 由水平位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置时，B 点的线速度为v ，感应电动势大小为E ＝B ·2a ·v ＋02＝Ba v ，分析电路特点知，外电路相当于是R 2的两个电阻并联，则R 并＝R22＝R 4，故此时AB 两端的电压大小为U ＝R4R 2＋R 4·E ＝Ba v 3，故选D.类题固法11．如图所示，有一个磁感应强度为B 的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，一半径为r 、电阻为2R 的金属圆环放置在磁场中，金属圆环所在的平面与磁场垂直．金属杆Oa 一端可绕环的圆心O 旋转，另一端a 搁在环上，电阻值为R ；另一金属杆Ob 一端固定在O 点，另一端b 固定在环上，电阻值也是R .已知Oa 杆以角速度ω匀速旋转，所有接触点接触良好，Ob 不影响Oa 的转动，则下列说法中错误的是( C )A ．流过Oa 的电流可能为B ωr 25RB ．流过Oa 的电流可能为 6B ωr 225RC ．Oa 旋转时产生的感应电动势的大小为B ωr 2D ．Oa 旋转时产生的感应电动势的大小为 12B ωr 2解析：Oa 旋转时产生的感应电动势的大小为E ＝12B ωr 2，D 正确，C 错误；当Oa 旋转到与Ob 共线但不重合时，等效电路如图甲所示，此时有I min ＝E 2.5R ＝B ωr 25R ，当Oa 与Ob 重合时，环的电阻为0，等效电路如图乙所示，此时有I max＝E 2R ＝B ωr 24R ，所以B ωr 25R ≤I ≤B ωr 24R ，A 、B 正确．2．如图所示，由某种粗细均匀的总电阻为3R 的金属条制成的矩形线框abcd ，固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场中．一接入电路电阻为R 的导体棒PQ ，在水平拉力作用下沿ab 、dc 以速度v 匀速滑动，滑动过程PQ 始终与ab 垂直，且与线框接触良好，不计摩擦．在PQ 从靠近ad 处向bc 滑动的过程中( C )A ．PQ 中电流先增大，后减小B ．PQ 两端电压先减小，后增大C ．PQ 上拉力的功率先减小，后增大D ．线框消耗的电功率先减小，后增大解析：设PQ 左侧金属线框的电阻为r ，则右侧电阻为3R －r ，PQ 相当于电源，其电阻为R ，则电路的外电阻为R 外＝r (3R －r )r ＋(3R －r )＝－⎝ ⎛⎭⎪⎫r －3R 22＋⎝ ⎛⎭⎪⎫3R 223R ，当r ＝3R 2时，R 外max ＝34R ，此时，PQ 处于矩形线框的中心位置，即PQ 从靠近ad 处向bc 滑动的过程中外电阻先增大，后减小，PQ 中的电流为干路电流I ＝E R 外＋R 内，可知干路电流先减小，后增大，A 错误；PQ 两端的电压为路端电压U ＝E －U 内，因E ＝Bl v 不变，U 内＝IR 先减小，后增大，所以路端电压先增大，后减小，B 错误；拉力的功率大小等于安培力的功率大小，P ＝F 安v ＝BIl v ，可知因干路电流先减小，后增大，PQ 上拉力的功率也先减小，后增大，C 正确；线框消耗的电功率即为外电阻消耗的功率，因外电阻最大值为34R ，小于内阻R ，根据电源的输出功率与外电阻大小的变化关系，外电阻越接近内阻时，输出功率越大，可知线框消耗的电功率先增大，后减小，D错误．电磁感应中的图像问题1．图像问题图像类型(1) 磁感应强度B，磁通量Φ，感应电动势E和感应电流I随时间t变化的图像，即B-t图像、Φ-t图像、E-t图像和I-t图像(2) 对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况，还常涉及感应电动势E和感应电流I随导体位移x变化的图像，即E-x图像和I-x图像问题类型(1) 由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图像(2) 由给定的有关图像分析电磁感应过程，求解相应的物理量应用知识右手定则、安培定则、楞次定律、法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律和相关数学知识等2．分析方法3．电磁感应中图像类选择题的两种常见解法(1) 排除法：定性地分析电磁感应过程中物理量的变化趋势(增大还是减小)、变化快慢(均匀变化还是非均匀变化)，特别是物理量的正负，排除错误的选项．(2) 函数法：根据题目所给条件定量地写出两个物理量之间的函数关系，然后由函数关系对图像作出分析和判断，这未必是最简捷的方法，但却是最有效的方法．(2023·如皋期末)如图所示，等边三角形金属框的一个边与有界磁场边界平行，金属框在外力F作用下以垂直于边界的速度匀速进入磁场，则线框进入磁场的过程中，线框中的感应电流i、外力大小F、线框中电功率的瞬时值P、通过导体某横截面的电荷量q与时间t的关系可能正确的是(C)A B C D解析：设线框边长为L 0，则切割磁感线的有效长度为L ＝L 0－2v t tan 60°＝L 0－23v t 3，感应电流为I ＝B ⎝ ⎛⎭⎪⎫L 0－23v t 3v R＝BL 0v R －23B v 2t 3R ，可知感应电流随时间均匀减小，A 错误；金属框匀速运动，外力与安培力平衡，外力大小为F ＝BIL＝B 2⎝ ⎛⎭⎪⎫L 0－23v t 32v R可知，外力随时间的图像为抛物线，B 错误；电功率为P ＝I 2R ＝B 2⎝ ⎛⎭⎪⎫L 0－23v t 32v 2R 可知，电功率随时间的图像为开口向上的抛物线，C 正确；根据E ＝ΔΦΔt，I ＝E R ，q ＝I t ，得q ＝ΔΦR ＝B ΔS R ，磁场通过线框的有效面积随时间变化关系为ΔS ＝12(L ＋L 0)v t ＝L 0v t －3v 2t 23，得q ＝B R ⎝⎛⎭⎪⎫L 0v t －3v 2t 23，可知通过导体某横截面的电荷量随时间的图像为开口向下的抛物线，D 错误．类题固法21．如图所示，边长为2L 的等边三角形区域abc 内部的匀强磁场垂直纸面向里，b 点处于x 轴的坐标原点O ；一与三角形区域abc 等高的直角闭合金属线框ABC ，∠ABC ＝60°，BC 边处在x 轴上．现让线框ABC 沿x 轴正方向以恒定的速度穿过磁场，在t ＝0时，线框B 点恰好位于原点O 的位置．规定逆时针方向为线框中感应电流的正方向，下列能正确表示线框中感应电流i 随位移x 变化关系的是( D )A B C D解析：线框从0～L 过程，产生逆时针方向的电流，有效长度从0增大到32L ，故电流逐渐变大；从L ～2L 过程，产生逆时针方向的电流，有效长度从32L 逐渐减小到0，故电流逐渐变小；从2L ～3L 过程，产生顺时针方向的电流，有效长度从3L 逐渐减小到0，故电流逐渐变小；故D 正确．2．如图所示，竖直放置的U 形光滑导轨与一电容器串联，导轨平面有垂直于纸面的匀强磁场，金属棒ab 与导轨接触良好，由静止释放后沿导轨下滑．电容C 足够大，原来不带电，不计一切电阻．设金属棒的速度为v 、动能为E k 、两端的电压为U ab 、电容器上的电荷量为q ，它们与时间t 、位移x 的关系图像正确的是( B )A B C D解析：设导轨间距为L ，释放后电容器充电，电路中充电电流i ，棒受到向上的安培力，设瞬时加速度为a ，根据牛顿第二定律得mg －BiL ＝ma ，i ＝ΔQ Δt＝C ·ΔU Δt ＝C ·BL Δv Δt ＝CBLa ，由此得mg －BLCBLa ＝ma ，解得a ＝mg m ＋B 2L 2C ，可见加速度不变，做匀加速直线运动，即v ＝at ，U ab ＝BL v ＝BLat ，故A 、C 错误；根据E k ＝12m v 2＝12m ·2ax ，故B 正确；根据q ＝CU ab ＝BCLat ，与时间成正比，即与位移不是正比关系，故D 错误．配套精练一、 选择题1．如图所示，垂直纸面的正方形匀强磁场区域内，有一位于纸面的正方形导体框abcd ，现将导体框分别朝两个方向以v 、3v 速度匀速拉出磁场，则导体框从两个方向移出磁场的两个过程中( C )A ．导体框中产生的感应电流方向相反B ．导体框ad 边两端电势差之比为1∶3C ．导体框中产生的焦耳热之比为1∶3D ．通过导体框截面的电荷量之比为1∶3解析：将线圈拉出磁场的过程中，穿过线圈的磁通量都减小，由楞次定律判断出感应电流的方向都沿逆时针方向，A 错误；设正方形的边长为L ，线圈以v运动时，dc 边产生的感应电动势为E 1＝BL v ，ad 边两端电势差为U 1＝14E 1＝14BL v ；线圈以3v 运动时，ad 边产生感应电动势为E 2＝3BL v ，ad 边两端电势差为U 2＝34E 2＝94BL v ，电势差之比为U 1∶U 2＝1∶9，B 错误；线圈以v 运动时，产生的焦耳热为Q 1＝⎝ ⎛⎭⎪⎫E 1R 2·R ·L v ＝B 2L 3v R ，线圈以3v 运动时，产生的焦耳热为Q 2＝⎝ ⎛⎭⎪⎫E 2R 2·R ·L 3v ＝3B 2L 3v R ，焦耳热之比为Q 1∶Q 2＝1∶3，C 正确；将线圈拉出磁场的过程中，穿过线圈的磁通量的变化量相同，根据q ＝ΔΦR 可知，通过导体框截面的电荷量相同，D 错误．2．(2023·金陵中学)如图所示，宽为2L 的两条平行虚线间存在垂直纸面向里的匀强磁场．金属线圈位于磁场左侧，线圈平面与磁场方向垂直，af 、de 、bc 边与磁场边界平行，ab 、bc 、cd 、de 边长为L ，ef 、fa 边长为2L .线圈向右匀速通过磁场区域，以de 边刚进入磁场时为计时零点，则线圈中感应电流随时间变化的图线可能正确的是(感应电流的方向顺时针为正)(A)A B C D解析：第一阶段：从de边进入磁场到bc边将进入磁场这段时间内，de边切割磁感线产生感应电动势大小为E1＝BL v，感应电流方向为逆时针即负方向，设此阶段的电流大小为I1；第二阶段：从bc边进入磁场到af边将进入磁场这段时间内，de、bc边一起切割磁感线产生总的感应电动势大小为E2＝2BL v，感应电流大小I2＝2I1，方向仍为逆时针即负方向；第三阶段：从de边离开磁场到bc边将离开磁场这段时间内，bc、af边一起切割磁感线产生总的感应电动势大小为E3＝BL v，感应电流大小I3＝I1，方向为顺时针即正方向；第四阶段：从bc边离开磁场到af边将离开磁场这段时间内，af边切割磁感线产生的感应电动势大小为E4＝2BL v，感应电流大小I4＝2I1，方向仍为顺时针即正方向．综上，感应电流随时间变化的图线如选项A图所示，故选A.3．(2023·宿迁期末)如图所示，倾斜放置的光滑平行足够长的金属导轨MN、PQ间静置一根质量为m的导体棒，阻值为R的电阻接在M、P间，其他电阻忽略不计，磁感应强度为B的匀强磁场垂直导轨平面向下．t＝0时对导体棒施加一个沿导轨平面向上的力F，使得导体棒能够从静止开始向上做匀加速直线运动，则在导体棒向上运动的过程中，施加的力F、力F的功率P、产生的感应电流I、电阻R上产生的热量Q随时间变化的图像正确的是(A)A B C D解析：导体棒向上做匀加速运动，则F －B 2L 2at R ＝ma ，即F ＝B 2L 2a R t ＋ma ，故A 正确；力F 的功率P ＝F v ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫B 2L 2a R t ＋ma at ＝B 2L 2a 2R t 2＋ma 2t ，则P -t 图像为开口向上的抛物线，故B 错误；产生的感应电流I ＝BLat R ，则I -t 图像是过原点的直线，故C 错误；电阻R 上产生的热量Q ＝I 2Rt ＝B 2L 2a 2t 3R ，则 Q -t 图像一定不是过原点的直线，故D 错误．4．(2023·金陵中学)如图所示，平行金属导轨与水平面成θ角，导轨与固定电阻R 1和R 2相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面．有一导体棒ab ，质量为m ，导体棒的电阻与固定电阻R 1和R 2的阻值均相等，与导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒ab 沿导轨向上滑动，当上滑的速度为v 时，受到安培力的大小为F .下列说法中错误的是( A )A ．电阻R 1的电功率为 F v 3B ．电阻R 2的电功率为 F v 6C ．整个装置因摩擦而产生的热功率为μmg v cos θD ．整个装置消耗的机械功率为 (F ＋μmg cos θ)v解析：设ab 长度为L ，磁感应强度为B ，电阻均为R ，电路中感应电动势为E ＝BL v ，R 1、R 2并联电阻大小为R ′＝R ·R R ＋R ＝R 2，ab 中感应电流为I ＝E R ＋R ′，解得ab 所受安培力为F ＝2B 2L 2v 3R ，电阻R 1消耗的热功率为P 1＝⎝ ⎛⎭⎪⎫I 22R ＝B 2L 2v 29R ＝16F v ，电阻R 2消耗的功率与R 1消耗的功率相等，故A 错误，B 正确；整个装置因摩擦而消耗的热功率为P 2＝μmg cos θ·v ＝μmg v cos θ，故C 正确；整个装置消耗的机械功率为P 3＝F v ＋P 2＝(F ＋μmg cos θ)v ，故D 正确．5．(2023·南通适应性考试)如图所示，竖直向下的匀强磁场中水平放置两足够长的光滑平行金属导轨，导轨的左侧接有电容器，金属棒静止在导轨上，棒与导轨垂直，t ＝0时，棒受到水平向右的恒力F 作用，t ＝t 0时，撤去F ，则棒的速度v 、电容器所带的电荷量q 、棒中安培力的冲量I 、棒克服安培力做的功W 与时间t 的关系图像正确的是( D )A B C D解析：设某一时刻t ，根据牛顿第二定律有F －F 安＝ma ，设该时刻电流大小为i ，则F 安＝BiL ，F －BiL ＝ma ，在很短时间间隔内ΔQ ＝i ·Δt ，ΔQ ＝C ·ΔU ，ΔU ＝BL ·Δv ，联立可得i ＝BLC Δv Δt＝BLCa ，结合前式可得F －B 2L 2Ca ＝ma ，可得a ＝F m ＋B 2L 2C ，v ＝at ＝F ·t m ＋B 2L 2C，可知t 0之前金属棒做匀加速运动，即v -t 图像为一倾斜直线．撤去力F 后感应电动势等于电容器两端电压，电容器不再充电，电流为零，开始做匀速运动，A 错误；由上面分析可知ΔQ Δt＝i ＝BLCa ，t 0之前q -t 图像为倾斜直线，t 0之后电容器不充放电，电荷量不变，B 错误；安培力的冲量I ＝BiL ·t ＝B 2L 2Ca ·t ，加速度a 定值，可知I -t 图线为一倾斜直线，C 错误；棒克服安培力做的功W ＝F 安v ·t ＝B 2L 2Ca 2t 2，D 正确．6．(2023·扬州中学考前模拟)空间中存在如图所示的磁场，Ⅰ、Ⅱ区域的宽度均为2R ，磁感应强度均为B (Ⅰ区域垂直纸面向里，Ⅱ区域垂直纸面向外)，半径为R 的圆形导线圈在外力作用下以速度v 匀速通过磁场区域，设任意时刻导线圈中电流为I (逆时针为正)，导线圈所受安培力为F (向左为正)，从导线圈刚进入Ⅰ区域开始将向右运动的位移记为x ，则下列图像正确的是( D )A B C D解析：当圆环在磁场Ⅰ区域向右运动过程中，设圆环切割磁感线的有效长度为l ，则有(R －x )2＋⎝ ⎛⎭⎪⎫l 22＝R 2 整理得l ＝2－(x －R )2＋R 2，则圆环产生的感应电动势为E ＝Bl v ，感应电流为I ＝E R 阻＝2B v －(x －R )2＋R 2R 阻，可知电流与位移不成线性相关，B 错误；当圆环圆心运动到Ⅰ、Ⅱ区域的边界时，此时产生的感应电流大小为I ′＝2E R 阻＝4B v －(x －R )2＋R 2R 阻，即x ＝3R 的电流大小为x ＝R 的电流的两倍，方向沿着顺时针方向，A 错误；通过分析可知，除了x ＝2R 、x ＝4R 、x ＝6R 三个特殊位置，电流为0，受力为0，在0<x <6R 区域内，圆环受力方向水平向左，若圆环在x ＝R 位置受力为F 0，则圆环在x ＝3R 处，由于电流变为2倍，圆环左右半圆均受力，因此圆环受力为4F 0，C 错误，D 正确．二、 非选择题7．(2023·盐城期末)如图所示，电阻不计的矩形导线圈abcd ，在ab 间接电阻为R 的均匀电阻丝甲，线圈放在方向垂直于线圈平面、磁感应强度为B 的匀强磁场中．现有电阻为12R 的金属棒PQ 刚好架在导线圈上，PQ 长度为L ，并以恒定速度v 从ad 边滑向bc 边．PQ 在滑动过程中与导线圈的接触良好．求：(1) PQ 产生的感应电动势E .答案：BL v解析：PQ 产生的感应电动势为E ＝BL v(2) 甲消耗电功率的最大值P max .答案：4B 2L 2v 29R解析：当金属棒滑上甲后，令甲左端电阻为R x ，则甲右端电阻为R －R x ，左右两端并联，则并联电阻为R 并＝R x (R －R x )R x ＋R －R x＝R x (R －R x )R 由于0≤R x ≤R ，可知0≤R 并≤R 4甲消耗电功率为P ＝⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫E 12R ＋R 并2R 并＝E 2R 24R 并＋R 并＋R 可知，当R 并＝R 4时，甲消耗功率最大，则有P max ＝⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫E 12R ＋14R 2·14R 结合上述解得P max ＝4B 2L 2v 29R(3) PQ 所受安培力的最小值F min .答案：4B 2L 2v 3R解析：根据上述可知，通过金属棒的电流 I ＝E12R ＋R 并金属棒所受安培力F ＝BIL解得F ＝B 2L 2v 12R ＋R 并可知，当R 并＝R 4时，金属棒所受安培力最小F min ＝B 2L 2v 12R ＋14R＝4B 2L 2v 3R8．(2023·海安中学模拟)如图甲所示，两根足够长的平行光滑金属导轨MN 、PQ 被固定在水平面上，导轨间距l ＝0.6 m ，两导轨的左端用导线连接电阻R 1及理想电压表V ，电阻为r ＝2 Ω的金属棒垂直于导轨静止在AB 处；右端用导线连接电阻R 2，已知 R 1＝2 Ω，R 2＝1 Ω，导轨及导线电阻均不计．在矩形区域CDFE 内有竖直向上的磁场，CE ＝0.2 m ，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示．开始时电压表有示数，当电压表示数变为零后，对金属棒施加一水平向右的恒力F，使金属棒刚进入磁场区域时电压表的示数又变为原来的值，金属棒在磁场区域内运动的过程中电压表的示数始终保持不变．求：甲乙(1) t＝0.1 s时电压表的示数．答案：0.3V解析：设磁场宽度为d＝CE，在0～0.2 s的时间内，有E＝ΔΦΔt＝ΔBΔtld＝0.6 V此时，R1与金属棒并联后再与R2串联R＝R并＋R2＝1 Ω＋1 Ω＝2 ΩU＝ER R并＝0.3 V(2) 恒力F的大小．答案：0.27 N解析：金属棒进入磁场后，R1与R2并联后再与r串联，有I′＝UR1＋UR2＝0.45 AF A＝BI′l＝1×0.45×0.6 N＝0.27 N由于金属棒进入磁场后电压表的示数始终不变，所以金属棒做匀速运动，有F＝F A＝0.27 N(3) 从t＝0时刻到金属棒运动出磁场的过程中整个电路产生的热量．答案：0.09 J解析：在0～0.2 s的时间内有Q＝E2R t＝0.036 J金属棒进入磁场后，有R′＝R1R2R1＋R2＋r＝83ΩE′＝I′R′＝1.2 V E′＝Bl v，得v＝2 m/st′＝dv＝0.22s＝0.1 sQ′＝E′I′t′＝0.054 JQ总＝Q＋Q′＝0.036 J＋0.054 J＝0.09 J补不足、提能力，老师可增加训练：《抓分题·基础天天练》《一年好卷》。
第十一部分电磁感应
设 问：从流磁是通否量存的在角共度同分的析原，因两个实验中产生电
分
析：
实验一中的B 不变，S在变化，所以磁通量 发生了变化。实验二中的S不变，Ｂ在发生
变化。所以磁通量也发生了变化。
共同原因：穿过闭合回路中的磁通量均发生了变化。
结
论：
无论采用什么方法，只要穿过闭合回路中的 磁通量发生了变化，回路中就会产生电流。
P102：１
解答：无电流
分析：（3）
1、回路闭合。
2、S不变，B减小所以 磁通量减小，发生了
解变答化。：产生电流
知识小结：
1、利用磁场产生电流的现象叫电磁感应 现象。
2、电磁感应现象中产生的电流叫感应 电流。 3、产生感应电流的条件：
1）、回路闭合。 2）、通过闭合回路的磁通量发生变 化。
课后作业：
P88：2
实验一、闭合回路的一部分也导 体做切割磁感线运动
导体运动方向
现象
切割磁感线
产生电流
沿磁感线方向
无电流
实验二：把磁铁插入螺线管或从 螺线管中拔出
磁铁的运动方向
现象
插入
产生电流
静止不动
无电流
拔出
产生电流
实验三：双螺钱管实验
实验方法
磁通量 现 象
开关关断瞬间 变 化 产 生电流
静止不动
不变化 无电流
二、实验结论：
不论采用什么方法，只要 穿过闭合回路的磁通量发生了就 变化，闭合回路中就有电流产生。
三：电磁感应现象及感 应电流概念：
1、利用磁场产生电流的现象叫电磁 感应现象。 2、电磁感应现象中产生的电流叫 感应电流。
3、产生感应电流的条件： （1）、回路闭合。
2008届全国最畅销精品书五年高考三年模拟高考物理分册原书修订稿-11章：电磁感应
第十一章电磁感应◆【三年高考】一、选择题1．原书P95第2题2．原书P95第3题3．原书P95第1题4．原书P95第4题5．原书P96第5题6．原书P96第6题7．原书P96第7题8．原书P96第8题9．原书P96第10题10．原书P96第9题二．非选择题11．原书P97第15题12．原书P98第17题13．原书P98第18题14．原书P97第16题15．原书P99第19题16．原书P99第20题17．原书P99第21题18．原书P99第22题19．原书P100第23题◆【规律点睛】考点突破：近几年高考中对本章内容的考查，命题率较高，电磁学到了本专题，可以说集中了所有力学中的解题方法，对考生的分析问题的能力，处理问题的技巧都提出了非常高的要求，在的新的《考试说明》中列出了如下的知识点：电磁感应现象、磁通量、法拉第电磁感应定律、棱次定律，导体切割磁感线时的感应电动势、右手定则，自感现象，日光灯.本章内容在历年高考中所占的比例都比较大，以前的高考中所考到的本章内容有：感应电流方向的判断，法拉第电磁感应定律的应用，电磁感应与力学综合，电磁感应与电路、电场、磁场等综合，自感现象等，涉及面很广，但其中考得最多的还是综合题，在今后的高考中重点要考的还应该是电磁感应与力学、电学的其它知识的综合问题.会涉及到受力分析、运动分析、能量动量分析、电路分析、磁场问题分析、图象等，要掌握本章内容，需要深刻理解各考点知识的内涵和外延，注意训练和掌握综合性问题的分析思路和方法．方法攻略：一．电路法：掌握电磁感应与电路知识综合问题分析方法在电磁感应中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路相当于电源．因此，电磁感应问题往往与电路问题联系在一起，解决与电路相联系的问题，常用的方法：(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向． (2)画等效电路图．(3)运用全电路欧姆定律，串并联电路性质，电功率等公式联立求解． 二．能量守恒法：1．充分运用动能定理求解，可以不考虑过程，只要注意始末状态。
大学物理第11章习题答案
第11章 电磁感应11.１ 基本要求 １理解电动势的概念。
２掌握法拉第电磁感应定律和楞次定律，能熟练地应用它们来计算感应电动势的大小，判别感应电动势的方向。
３理解动生电动势的概念及规律，会计算一些简单问题中的动生电动势。
４理解感生电场、感生电动势的概念及规律，会计算一些简单问题中的感生电动势。
５理解自感现象和自感系数的定义及物理意义，会计算简单回路中的自感系数。
６理解互感现象和互感系数的定义及物理意义，能计算简单导体回路间的互感系数。
７理解磁能（磁场能量）和磁能密度的概念，能计算一些简单情况下的磁场能量。
８了解位移电流的概念以及麦克斯韦方程组（积分形式）的物理意义。
11.２ 基本概念１电动势ε：把单位正电荷从负极通过电源内部移到正极时，非静电力所作的功，即Wqε=２动生电动势：仅由导体或导体回路在磁场中的运动而产生的感应电动势。
３感生电场k E ：变化的磁场在其周围所激发的电场。
与静电场不同，感生电场的电 场线是闭合的，所以感生电场也称有旋电场。
４感生电动势：仅由磁场变化而产生的感应电动势。
５自感：有使回路保持原有电流不变的性质，是回路本身的“电磁惯性”的量度。
自感系数L ：//m L I N I =ψ=Φ６自感电动势L ε：当通过回路的电流发生变化时，在自身回路中所产生的感应电动势。
７互感系数M ：211212M I I ψψ== ８互感电动势12ε：当线圈２的电流2I 发生变化时，在线圈１中所产生的感应电动势。
９磁场能量m W ：贮存在磁场中的能量。
自感贮存磁能：212m W LI =磁能密度m w ：单位体积中贮存的磁场能量22111222m B w μH HB μ===１０位移电流：D d d I dt Φ=s d t∂=∂⎰DS ，位移电流并不表示有真实的电荷在空 间移动。
但是，位移电流的量纲和在激发磁场方面的作用与传导电流是一致的。
１１位移电流密度：d t∂=∂D j 11.３ 基本规律１电磁感应的基本定律：描述电磁感应现象的基本规律有两条。
一法拉电磁感应定律
i
lBdl
o
+ B+ + + + + +
+++++++
L
0 lBdl
i 方向 O
P
i
1 2
B L2
（点
P
的电势高于点
O
的电势）
三.感生电动势和感生电场 S
1.感生电动势
N
由于磁场发生变化而
激发的电动势。
G
非静电力 动生电动势
洛仑兹力
电磁
? 感应 感生电动势 非静电力
2.麦克斯韦假设： 变化的磁场在其周围空间会激发一种涡旋状
aK
过程1.开关K选择a 灯由暗逐渐变亮
b
过程2.开关K选择b 灯由亮逐渐变暗
过程1：电源做功一部分转化为磁能存储， 一部分转化为焦耳热
过程2：存储磁能转化为焦耳热
在静电场中：
能量密度
we
1 2
E 2
dWe wedV
电场能量 We dWe wedV
在稳恒磁场中：
V
磁场能量密度：单位体积中储存的磁场能量 wm
的电场，称为涡旋电场或感生电场。记作E涡 或E感
感生电场与静电场对比
感生电场力提供非静电力
感生电动势
由电动势的定义
i Ek dl
rr EK E感
＋r r
i E感 dl －
i
d பைடு நூலகம்t
+++++++ +++++++
+ + + E+感 + + + + B+ + + + + +
第十一章 第1讲 电磁感应现象 楞次定律
考情分析楞次定律2022·北京卷·T112021·辽宁卷·T92020·全国卷Ⅲ·T142020·江苏卷·T32019·全国卷Ⅲ·T142018·全国卷Ⅰ·T19法拉第电磁感应定律及应用2022·全国甲卷·T162022·全国甲卷·T202022·全国乙卷·T242022·湖北卷·T152022·江苏卷·T52022·辽宁卷·T152022·河北卷·T52022·山东卷·T122022·广东卷·T102022·湖南卷·T102022·浙江1月选考·T132022·浙江1月选考·T212022·浙江6月选考·T212022·重庆卷·T132021·全国甲卷·T212021·全国乙卷·T252021·辽宁卷·T92021·天津卷·T122021·山东卷·T122021·湖北卷·T162021·河北卷·T72021·福建卷·T72021·浙江6月选考·T212021·广东卷·T102021·湖南卷·T102020·全国卷Ⅰ·T212020·江苏卷·T14电磁感应图像问题2022·河北卷·T82020·山东卷·T122019·全国卷Ⅱ·T212019·全国卷Ⅲ·T192018·全国卷Ⅱ·T18试题情境生活实践类电磁炉、电子秤、电磁卡、电磁焊接技术、磁电式速度传感器、真空管道超高速列车、磁悬浮列车、电磁轨道炮、电磁驱动、电磁阻尼等各种实际应用模型学习探究类杆轨模型问题，电磁感应与动力学、能量、动量结合问题，电磁感应的图像问题第1讲电磁感应现象楞次定律目标要求 1.知道电磁感应现象的产生条件并会分析解决实际问题.2.会根据楞次定律判断感应电流的方向，会应用楞次定律的推论分析问题.3.能够综合应用安培定则、左手定则、右手定则和楞次定律解决实际问题．考点一电磁感应现象的理解和判断1．磁通量(1)公式：Φ＝BS，S为垂直磁场的投影面积，磁通量为标量(填“标量”或“矢量”)．(2)物理意义：磁通量的大小可形象表示穿过某一面积的磁感线条数的多少．(3)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)电磁感应现象产生感应电动势，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．1．穿过线圈的磁通量与线圈的匝数有关．(×)2．只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，回路中就有感应电流产生．(√)3．当导体做切割磁感线运动时，一定产生感应电流．(×)例1法拉第“磁生电”这一伟大的发现，引领人类进入了电气时代．关于下列实验说法正确的是()A．甲图中条形磁体插入螺线管中静止不动时，电流计指针稳定且不为零B．乙图中无论滑动变阻器滑片向下移动还是向上移动的过程中，金属圆环中都有感应电流C．丙图中闭合开关时电流计指针偏转，断开开关时电流计指针不偏转D．丁图中导体棒AB在磁场中运动时一定能产生感应电流答案 B解析题图甲中条形磁体插入螺线管中静止不动时，螺线管内磁通量保持不变，则无感应电流，A错误；题图乙中无论滑动变阻器滑片怎么移动，线圈b内的电流都会变化，则线圈b 产生的磁场都会变化，导致线圈a中的磁通量变化，线圈a中会产生感应电流，B正确；题图丙中闭合开关和断开开关都会使螺线管B的磁通量发生变化，螺线管B中会产生感应电流，电流计指针都会发生偏转，C错误；当导体棒的运动方向与磁场平行时，导体棒不切割磁感线，则无感应电流，D错误．例2如图所示，一个U形金属导轨水平放置，其上放有一个金属导体棒ab.磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面，其方向与竖直方向的夹角为θ(0<θ<90°)．在下列各过程中，一定能在轨道回路里产生感应电流的是()A．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角答案 A解析设此时回路面积为S，据题意，穿过回路的磁通量Φ＝BS cos θ.ab向右运动，则S增大，θ减小，则cos θ增大，因此Φ增大，回路里一定能产生感应电流，A正确；B减小，θ减小，cos θ增大，Φ可能不变，回路里不一定能产生感应电流，B错误；ab向左运动，则S减小，B增大，Φ可能不变，回路里不一定能产生感应电流，C错误；ab向右运动，则S增大，B 增大，θ增大，cos θ减小，Φ可能不变，回路里不一定能产生感应电流，D错误．考点二感应电流方向的判断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，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．(2)适用情况：导线切割磁感线产生感应电流．1．感应电流的磁场总是与原磁场相反．(×)2．感应电流的磁场总是阻止引起感应电流的磁通量的变化．(×)3．楞次定律与右手定则都可以判断感应电流方向，二者没有什么区别．(×)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3(2020·江苏卷·3)如图所示，两匀强磁场的磁感应强度B1和B2大小相等、方向相反．金属圆环的直径与两磁场的边界重合．下列变化会在环中产生顺时针方向感应电流的是()A．同时增大B1减小B2B．同时减小B1增大B2C．同时以相同的变化率增大B1和B2D．同时以相同的变化率减小B1和B2答案 B解析若同时增大B1减小B2，则穿过环向里的磁通量增大，根据楞次定律，感应电流产生的磁场方向向外，由安培定则，环中产生的感应电流是逆时针方向，故选项A错误；同理可推出，选项B正确，C、D错误．例4(多选)如图所示，导体棒AB、CD可在水平光滑轨道上自由滑动，下列说法正确的是()A．将导体棒CD固定，当导体棒AB向左移动时，AB中感应电流的方向为A到BB．将导体棒CD固定，当AB向右移动时，AB中感应电流的方向为A到BC．将导体棒AB固定，当CD向左移动时，AB中感应电流的方向为A到BD．将导体棒AB固定，当CD向右移动时，AB中感应电流的方向为A到B答案AC解析由右手定则可判断，当AB向左运动时，AB中感应电流方向为A→B；当AB向右运动时，AB中感应电流方向为B→A，A正确，B错误；当CD向左运动时，CD中的感应电流方向为C→D，AB中的感应电流方向为A→B；当CD向右移动时，AB中感应电流方向为B→A，C正确，D错误．考点三楞次定律的推论内容例证磁体靠近线圈，B感与B原方向相反增反减同当I1增大时，环B中的感应电流方向与I1相反；当I1减小时，环B中的感应电流方向与I1相同来拒去留磁体靠近，是斥力磁体远离，是引力阻碍磁体与圆环相对运动增缩减扩(适用于单向磁场)P、Q是光滑固定导轨，a、b是可动金属棒，磁体下移(上移)，a、b靠近(远离)，使回路面积有缩小(扩大)的趋势增离减靠当开关S闭合时，左环向左摆动、右环向右摆动，远离通电线圈通过远离和靠近阻碍磁通量的变化说明以上情况“殊途同归”，实质上都是以不同的方式阻碍磁通量的变化例5(多选)(2023·青海海东市模拟)如图所示，水平长直导线PQ固定在离地足够高处，并通有向左的恒定电流，矩形导线框abcd在PQ的下方且与PQ处于同一竖直面内．现将线框abcd从图示实线位置由静止释放，运动过程中cd始终水平．不计空气阻力．在线框从实线位置运动到虚线位置的过程中，下列说法正确的是()A．线框做自由落体运动B．线框中感应电流的方向为abcdaC．线框所受安培力的合力方向竖直向下D．线框有扩张趋势答案BD解析线框下落过程中穿过其磁通量减小，根据楞次定律可知线框中会产生感应电流阻碍磁通量的变化，这种阻碍体现在线框将受到竖直向上的安培力作用，所以线框不是做自由落体运动，故A、C错误；由于线框中垂直纸面向外的磁通量减小，则根据楞次定律可以判断线框中感应电流的方向为abcda，故B正确；线框abcd为了“阻碍”Φ的减少，通过面积的扩张减缓Φ的减少，故D正确．例6(2020·全国卷Ⅲ·14)如图，水平放置的圆柱形光滑玻璃棒左边绕有一线圈，右边套有一金属圆环．圆环初始时静止．将图中开关S由断开状态拨至连接状态，电路接通的瞬间，可观察到()A．拨至M端或N端，圆环都向左运动B．拨至M端或N端，圆环都向右运动C．拨至M端时圆环向左运动，拨至N端时向右运动D．拨至M端时圆环向右运动，拨至N端时向左运动答案 B解析开关S由断开状态拨至连接状态，不论拨至M端还是N端，通过圆环的磁通量均增加，根据楞次定律(增离减靠)可知圆环会阻碍磁通量的增加，即向右运动，故选B.例7(多选)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 以如图所示的方向绕中心转动的角速度发生变化时，B中产生如图所示方向的感应电流，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答案BC解析若A带正电，顺时针转动产生顺时针方向的电流，A内磁场方向垂直纸面向里，当转速增大时，穿过B的磁通量增加，B中产生感应电流，根据楞次定律(增反减同)可知B中产生逆时针方向的电流，A错误，B正确；若A带负电，顺时针转动产生逆时针方向的电流，A内磁场方向垂直纸面向外，当转速减小时，穿过B的磁通量减少，B中产生感应电流，根据楞次定律(增反减同)可知B中产生逆时针方向的电流，C正确，D错误．考点四“三定则、一定律”的应用“三个定则”“一个定律”的比较名称用途选用原则安培定则判断电流产生的磁场(方向)分布因电生磁左手定则判断通电导线、运动电荷所受磁场力的方向因电受力右手定则 判断导体切割磁感线产生的感应电流方向或电源正负极因动生电 楞次定律 判断因回路磁通量改变而产生的感应电流方向因磁通量变化生电例8 (多选)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 ，PQ 、MN 均处在竖直向下的匀强磁场中，当PQ 在一外力的作用下运动时，MN 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 ．向左减速运动答案 BC解析 MN 向右运动，说明MN 受到向右的安培力，因为MN 处的磁场垂直纸面向里――――→左手定则MN 中的感应电流方向为M →N ――――→安培定则L 1中感应电流的磁场方向向上――――→楞次定律⎩⎪⎨⎪⎧L 2中磁场方向向上减弱L 2中磁场方向向下增强.若L 2中磁场方向向上减弱――――→安培定则PQ 中电流方向为Q →P 且减小――――→右手定则向右减速运动；若L 2中磁场方向向下增强――――→安培定则PQ 中电流方向为P →Q 且增大――――→右手定则向左加速运动，故选B 、C.课时精练1.如图所示，闭合线圈abcd 水平放置，其面积为S ，匝数为n ，线圈与磁感应强度为B 的匀强磁场的夹角θ＝45°.现将线圈以ab 边为轴沿顺时针方向转动90°，则在此过程中线圈磁通量的改变量大小为( )A ．0 B.2BS C.2nBS D ．nBS 答案 B2．(2022·北京卷·11)如图所示平面内，在通有图示方向电流I 的长直导线右侧，固定一矩形金属线框abcd ，ad 边与导线平行．调节电流I 使得空间各点的磁感应强度随时间均匀增加，则( )A ．线框中产生的感应电流方向为a →b →c →d →aB ．线框中产生的感应电流逐渐增大C ．线框ad 边所受的安培力大小恒定D ．线框整体受到的安培力方向水平向右 答案 D解析 根据安培定则可知，通电直导线右侧的磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度随时间均匀增加，根据楞次定律可知线框中产生的感应电流方向为a →d →c →b →a ，A 错误；线框中产生的感应电流为I ＝E R ＝n ΔΦR Δt ＝n S R ·ΔB Δt ，空间各点的磁感应强度随时间均匀增加，故线框中产生的感应电流不变，B 错误；线框ad 边感应电流保持不变，磁感应强度随时间均匀增加，根据安培力表达式F 安＝BIL ，故所受的安培力变大，C 错误；根据楞次定律的推论增离减靠可知，线框向右远离通电直导线，故线框整体受到的安培力方向水平向右，D 正确． 3.(2023·江苏南通市高三阶段检测)如图所示，一带正电粒子从直径上方掠过在水平面内的金属圆环表面，粒子与圆环不接触，该过程中( )A ．穿过金属环的磁通量一定不变B ．环中一定有感应电流C．金属环有扩张趋势D．粒子与金属环无相互作用答案 B解析带正电粒子从直径上方掠过金属圆环表面时，穿过金属圆环的净磁通量为垂直纸面向里，且净磁通量先增后减，环中产生感应电流，金属环先有收缩后有扩张趋势，故A、C错误，B正确．环中产生感应电流后周围会有磁场，且在环内磁场方向垂直于环所在的平面，正电荷从左往右运动时会受到洛伦兹力，所以粒子与金属环有相互作用，故D错误．4.如图所示，空间存在垂直纸面向里的磁场，磁场在竖直方向均匀分布，在水平方向非均匀分布，且关于竖直平面MN对称，绝缘轻线上端固定在M点，下端与一个粗细均匀的铜制圆环相连．现将圆环由P处无初速度释放，圆环第一次向右摆动最远能到达Q处(图中未画出)．已知圆环始终在同一竖直平面内摆动，则在圆环从P摆向Q的过程中，下列说法正确的是()A．位置P与Q可能在同一高度B．感应电流方向始终逆时针C．感应电流方向先逆时针后顺时针D．圆环整体所受安培力先做负功后做正功答案 C解析圆环从P摆向Q的过程中，由于磁场在竖直方向均匀分布，在水平方向非均匀分布，导致环中磁通量变化，从而产生感应电流，产生焦耳热，则在整个运动过程中环的机械能会减少，因此Q不可能与P在同一高度，故A错误；根据楞次定律，环在向下摆的过程中，穿过环垂直向里的磁通量在增加，当向上摆的过程中，穿过环垂直向里的磁通量在减少，则感应电流方向先逆时针后顺时针，故B错误，C正确；安培力一直阻碍圆环与磁场的相对运动，一直做负功，故D错误．5.如图所示，在条形磁体的外面套着一个闭合弹簧线圈，若把线圈四周向外拉，使线圈包围的面积变大，则线圈中感应电流的情况是()A．弹簧线圈中有感应电流，俯视电流方向为逆时针方向B．弹簧线圈中有感应电流，俯视电流方向为顺时针方向C．因线圈中磁通量不变，故无感应电流D．无法判断有无感应电流答案 A解析磁感线在条形磁体的内外形成闭合曲线，则磁体外部的磁感线总数等于内部的磁感线总数，且在线圈平面处磁体内外磁感线方向相反(磁体内向上、磁体外向下)，而磁体外部的磁感线分布在无穷大的空间，所以题图中线圈中磁体内部的磁感线多于外部的磁感线，则穿过线圈的总磁通量等于磁体内部的磁感线条数减去磁体外部、线圈内部的磁感线条数．当弹簧线圈包围的面积增大时，磁体内部的磁感线总数不变，而线圈内部、磁体外部反向的磁感线条数增多，则穿过线圈的总磁通量减小，将产生感应电流．由于磁体内部磁场方向向上，故线圈内部磁场方向向上且磁通量减小，由楞次定律可知，线圈内的感应电流为俯视逆时针方向，故选A.6.(2023·安徽省模拟)一长直铁芯上绕有线圈P，将一单匝线圈Q用一轻质绝缘丝线悬挂在P 的左端，线圈P的中轴线通过线圈Q的中心，且与线圈Q所在的平面垂直．将线圈P连接在如图所示的电路中，其中R为滑动变阻器，E为直流电源，S为开关．下列情况中，可观测到Q向左摆动的是()A．S闭合的瞬间B．S断开的瞬间C．在S闭合的情况下，将R的滑片向a端移动时D．在S闭合的情况下，保持电阻R的阻值不变答案 A7．(多选)(2022·广东卷·10)如图所示，水平地面(Oxy平面)下有一根平行于y轴且通有恒定电流I的长直导线．P、M和N为地面上的三点，P点位于导线正上方，MN平行于y轴，PN 平行于x轴．一闭合的圆形金属线圈，圆心在P点，可沿不同方向以相同的速率做匀速直线运动，运动过程中线圈平面始终与地面平行．下列说法正确的有()A．N点与M点的磁感应强度大小相等，方向相同B．线圈沿PN方向运动时，穿过线圈的磁通量不变C．线圈从P点开始竖直向上运动时，线圈中无感应电流D．线圈从P到M过程的感应电动势与从P到N过程的感应电动势相等答案AC解析依题意，M、N两点连线与长直导线平行，两点与长直导线的距离相等，根据右手螺旋定则可知，通电长直导线在M、N两点产生的磁感应强度大小相等、方向相同，故A正确；根据右手螺旋定则，线圈在P点时，穿进线圈中的磁感线与穿出线圈中的磁感线相等，磁通量为零，在向N点平移过程中，穿进线圈中的磁感线与穿出线圈中的磁感线不再相等，线圈中的磁通量会发生变化，故B错误；根据右手螺旋定则，线圈从P点竖直向上运动过程中，穿进线圈中的磁感线与穿出线圈中的磁感线始终相等，线圈的磁通量始终为零，没有发生变化，线圈无感应电流，故C正确；线圈从P点到M点与从P点到N点，线圈的磁通量变化量相同，依题意从P点到M点所用时间较从P点到N点的时间长，根据法拉第电磁感应定律，可知两次的感应电动势不相等，故D错误．8.如图所示，在有界匀强磁场中水平放置相互平行的金属导轨，导轨电阻不计，导轨上金属杆ab与导轨接触良好．磁感线垂直导轨平面向上(俯视图)，导轨与处于磁场外的大线圈M相接，欲使置于M内的小闭合线圈N产生顺时针方向的感应电流，下列做法可行的是()A．ab匀速向右运动B．ab加速向右运动C．ab不动而突然撤去磁场D．ab不动而突然增强磁场答案 C解析ab匀速向右运动，匀速向右切割磁感线，在M中产生顺时针的恒定感应电流，形成的磁场恒定，不会使N产生感应电流，A错误；当ab加速向右运动时，M中产生顺时针方向的感应电流且在增大，在M内形成垂直纸面向里的磁场且增大，由楞次定律可知，N中会产生逆时针的感应电流，B错误；ab不动而突然撤去磁场，使M中产生逆时针方向的感应电流，M中形成垂直纸面向外的磁场，导致穿过N的磁通量增大，由楞次定律可知，N中会产生顺时针方向的电流，C正确；同理可知，当ab不动而突然增强磁场时N中会产生逆时针方向的感应电流，D错误．9.如图所示，A为水平放置的胶木圆盘，在其侧面均匀分布着负电荷，在A的正上方用绝缘丝线悬挂一个金属圆环B，使B的环面水平且与胶木圆盘面平行，其轴线与胶木圆盘A的轴线OO′重合．现使胶木圆盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动，则()A．金属环B的面积有扩大的趋势，丝线受到的拉力增大B．金属环B的面积有缩小的趋势，丝线受到的拉力减小C．金属环B的面积有扩大的趋势，丝线受到的拉力减小D．金属环B的面积有缩小的趋势，丝线受到的拉力增大答案 B解析使胶木圆盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动，穿过金属环B的磁通量增大，根据楞次定律，金属环B的面积有缩小的趋势，且B有向上升高(远离)的趋势，丝线受到的拉力减小，故B项正确．10.如图，在竖直方向上的两个匀强磁场B1和B2中，各放入一个完全一样的水平金属圆盘a 和b，它们可绕竖直轴自由转动．用导线将a盘中心与b盘边缘相连，b盘中心与a盘边缘相连．从上向下看，当a盘顺时针转动时()A．b盘总是逆时针转动B．若B1、B2同向，b盘顺时针转动C．若B1、B2反向，b盘顺时针转动D．b盘总是顺时针转动答案 C解析若B1、B2都竖直向上，从上向下看，当a盘顺时针转动时，其半径切割磁感线，感应电流方向为a′→O→b′→O′→a′，b盘电流为b′→O′，根据左手定则，b盘受到安培力沿逆时针方向(俯视)转动；若B1、B2都竖直向下，从上向下看，当a盘顺时针转动时，其半径切割磁感线，感应电流方向为O→a′→O′→b′→O，b盘电流为O′→b′，根据左手定则，b盘受到安培力沿逆时针方向(俯视)转动；若B1向上，B2向下，从上向下看，当a 盘顺时针转动时，其半径切割磁感线，感应电流方向为a′→O→b′→O′→a′，b盘电流为b′→O′，根据左手定则，b盘受到安培力沿顺时针方向(俯视)转动；若B1向下，B2向上，从上向下看，当a盘顺时针转动时，其半径切割磁感线，感应电流方向为O→a′→O′→b′→O，b盘电流为O′→b′，根据左手定则，b盘受到安培力沿顺时针方向(俯视)转动，A、B、D错误，C正确．11.如图所示，AOC是光滑的金属轨道，AO沿竖直方向，OC沿水平方向，PQ是一根立在导轨上的金属直杆，直杆从图示位置由静止开始在重力作用下运动，运动过程中Q端始终在OC上，空间存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，则在PQ杆滑动的过程中，下列判断正确的是()A．感应电流的方向始终是由P→QB．感应电流的方向始终是由Q→PC．PQ受磁场力的方向垂直杆向左D．PQ受磁场力的方向先垂直于杆向左下，后垂直于杆向右上答案 D解析在PQ杆滑动的过程中，△POQ的面积先增大后减小，穿过△POQ的磁通量先增大后减小，根据楞次定律可知：感应电流的方向先是由P到Q，后是由Q到P，故A、B错误；由左手定则判断得到：PQ受磁场力的方向先垂直于杆向左下，后垂直于杆向右上，故D正确，C错误．。
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S dΦ 0
dt
N
dΦ 0
dt
例 在无限长直载流导线的磁场中，有一运动的导体线框，导体
线框与载流导线共面。设线框以匀速度 v 垂直导线水平向右
运动。 t=0 时，线框与导线紧靠。 求 线框中的感应电动势
解 通过面积元的磁通量
dΦ BdS 0I bdx
2πx
Φ dΦ la 0I bdx 0Ib ln l a
b
a
r 2
B t
cos
dl
×
r×
× R× h
a
× E×w
b
1 2
B t
b
a
r
sin dl
1 2
B t
b hdl hl B
a
2 t
hl C 2
ub ua
方法2： 构造闭合回路L
b
Ew dl a Ew dl
B
dS
B
dS lhB
S t
t S 2 t
××
× × × R×
加速器内的行程达几千米。用于基本粒子等科学研究。 E感
2. 涡电流的应用
涡电流：将金属导体快置入非均匀磁场中 切割磁力线，则会在导体块内形成自成 回路的电流，这种电流就叫涡电流。 涡电流利用
dB／dt＞0
◎ 可用作一些特殊要求的热源
高频感应炉； 优点是加热速度快，温度均匀，材料不
受污染且易于控制。 在冶金工业中，熔化某些活泼的
显像管 接高频发生器
涡电流的防止
涡电流的弊端是消耗能量，发散热量。
例如，在各种电机，变压器中，就 必须尽量减少铁芯中的涡流，以免过 热而烧毁电气设备。
因此在制作变压器铁芯时，用多片硅钢片叠合而成，使导 体横截面减小，涡电流也较小。
§11.3 自感和互感
11.3.1 自感现象
通电线圈由于自身电流的变化而引
距离为r，该处
B垂直向里，大小为
B
0I 2r
V
B
与
dl 之间夹角为
2
，且 dl dr
sin
ab
b(v
B)
dl
b 0Iv sin 90 cos( )dl
a
a 2r
2
b 0Iv sin dr 0Iv ln d l sin
a 2r
sin 2r
d
感应电动势方向从b指向a.
l 2πx
2π l
I l x
v a
b dx
dΦ dt
0 Ib
2π
dl / dt l a
dl
/ l
dt
0 Iabv
2πl(l a)
（选顺时针方向为正）
讨论：若导体线框不运动而是与长直导线保持相对静止，但长 直导线通以电流，I I0 sin t ，则结果如何？
§11.2 动生电动势 感生电动势
dt
dt
dt
(3) 若闭合回路中电阻为R
Ii
dΦ
R Rdt
dqi dt
感应电荷为
qi
t2 t1
Iidt
2 1 d
R 1
1 2
R
确定感应电动势 ε 的方向
1. 在回路上选一与引起ε 的 磁场方向呈右螺旋关系的
ε的方向
N
绕行方向 ε的方向
S
绕行方向
绕行方向为正方向。
2. 当穿过回路的磁通量增大
故，对时间的求导和对曲面的积分可交换顺序
i
L Ew d l
B
d
S
S t
在变化的磁场中，有旋电场强度对任意闭合路径 L 的线积分
等于这一闭合路径所包围面积上磁通量的变化率。
说明
（1）
Ew与
i
L Ew d l
B
d
S
S t
B 符合左螺旋法则,此关系满足楞次定律
t
B
d i
L
B sin 2 ldl
BL2 sin 2
2
0
0
感应电动势的方向从 a b
例 电流为I的长直载流导线近旁有一与之共面的导体ab，长为l.
设导体的a端与长导线相距为d，ab延长线与长导线的夹角为θ，
如图所示.导体ab以匀速度 v沿电流方向平移。
求 ab上的感应电动势.
解 在ab上取一线元 dl，它与长直导线的
i
L
(Ee
E Ee
Ew ) dl
Ew
L Ew
d
E 称为全电场
l
B d
S t
S
根据矢量分析的斯托克斯定理，应有
矢量 E的旋度沿曲面S
E dl L
( E) d S
S
法向分量的面积分等 于该矢量沿围绕此面
所以
S(
E)
d
S
B
B
S t
d
S
E
t
积曲线边界的线积分。
xxB
x x
x x
x x
x x
x x
x x
x x
x x
x f′x xx
x x
x x
x -x
x x
x x
vx x x fx0
x x
x x
x x
x x
x ux xx
x x
xxu+xxv
xx xFx
x x
x x
xf x
x x
x x
x x
x x
洛仑兹力起到了能量转化的传递作用，但前提是运动 导体中必须有能自由移动的电荷.
两种不 同机制
1. 相对于实验室参照系，磁场不随时间变化，而 导体回路运动（切割磁场线）------动生电动势
2. 相对于实验室参照系，若导体回路静止， 但磁
场随时间变化------感生电动势 b
11.2.1 动生电动势
fm
e(v
B)
Fe eE
当 fm 时Fe 达到平衡
eE evB
× ×× ××××
I
× × × × × ×B ×
Fe
○G × × × × × × v ×
× × ×fm × × × ×
E vB
× ×× ××××
动生电动势 Uba El vBl
a
洛伦兹力——非静电力，充当搬运电荷的力
非静电性场强Ek为
Ek
fm e
(v
B)
动生电动势为
i
b a Ek d l
b(v
B t
O
Ew r
R
R
r
例 长直螺线管磁场 B t C 0
求 (1) 直径上放一导体杆ab ， Uab
a
dl
b
(2) 导体杆位置如图时， Uab
解 (1)
b
uab i a Ew dl 0
(2) 方法1：
Ew
R
××
uab i
b a Ew dl
b
a Ew cos dl
什么装置能提供非静电力？
电源
能将其他形式的能量 转化为电能的装置。
例: 干电池、发电机、太阳能电池 I
如何度量这种本领？ ε ----电动势
Fk
+
Fe
A
B
G 。。
E
F
k
(非静电性场强)
kq
A
F dl q
E dl
k
(电源内) k
(电源内) k
电动势：非静电力Fk 把单位正电荷
例
在空间均匀的磁场中
B Bzˆ
导线 ab 绕 Z 轴以 匀速旋转 导线 ab 与 Z 轴夹角为
设 ab l
求 导线 ab 中的电动势
z
l
B
b
r
dl
2
v
B
l
解 建坐标如图
aO
v
B
vB rB
lBsin
di (v B)dl
vBdl cos
Bsin 2ldl
i
B)
dl
a
闭合回路中的动生电动势为
i
Ldi
(v
B)
dl
L
讨论
(1) dΦ 适用于一切产生电动势的回路
dt
(2) 而 i
b(v
B)
dl
适用于切割磁场线的导体
a
(3) 洛伦兹力总是垂直于电子的速度 方向，对电子不作功，那么建立的电 场的能量从何而来？
为使导体棒保持速度为v的匀速运 动，必须施加外力f0以克服洛仑兹力的 一个分力f′. 外力f0 所做的功转化为感 应电流的能量。
不随时间变化 如果（电）磁场随时间变化
磁铁与线圈有相对运动，线圈中产生电流
实
（1831年，法拉第）
v
验
一线圈电流变化，在附近其它线圈中产生电流
关键：磁通量发生变化是引起闭合导体中产生电流
的必要条件。
结论
I'
不论用什么方法，只要使穿过闭合导体回路的磁
通量发生变化，此回路中就会有感应电流产生。
----电磁感应现象
抽真空
稀有金属时，在高温下容易氧化，
将其放在真空环境中的坩埚中，坩
埚外绕着通有交流电的线圈，对金
属加热，防止氧化。
◎ 电子元件中的高纯真空
抽真空
在制造电子管、显像管或激光管时，在做 好后要抽气封口，但管子里金属电极上吸附 的气体不易很快放出，必须加热到高温才能 放出而被抽走,利用涡电流加热的方法，一 边加热，一边抽气，然后封口。
电子得到加速的时间最长只是交流电 流周期T的四分之一。在 T/4 结束时应把 电子引向靶枪。
环形真空室