北京市高三物理二轮复习 电磁感应专题教学案

一、电磁感应现象：一切电磁感应现象都可以归结为磁通量的变化引起的：

如：

二、感应电流的方向判断：

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

对于导体切割磁感线时的感应电动势方向的判断，也可以利用右手定则：伸开右手，让磁场穿过掌心，大拇指指向运动方向，四指指向导体内感应电流方向或导体内感应电动势的正极。

三、法拉第电磁感应定律：

（1）在电磁感应现象中产生的感应电动势大小，跟穿过这一回路的磁通变化率成正比。

表达式：——平均值

（2）导体在磁场中切割磁感线产生电动势。

表达式：ε=BLv（垂直切割）——瞬时值

若v不与B垂直，则可以将v分解为垂直于B和平行于B，其中垂直分量产生感应电动势。

（3）自感现象：由于通过导体本身电流发生变化而引起的电磁感应现象。

自感电动势，即与电流的变化率成正比，式中L为自感系数由线圈本身的长度、横截面积、匝数以及有无铁芯决定。

[例题分析]

例1、通电直导线与闭合金属框彼此绝缘，它们处于同一平面内，导

线位置与线框轴重合。为了使线框中产生如图所示方向的感应电流，可

以采取的措施是：

A、减弱直导线中的电流强度

B、线框以直导线为轴转动

C、线框向右平动

D、线框向左平动

分析：通电直导线产生磁场的磁感线是以电流为圆心的同心圆。闭

合线框在如图所示状态下磁通量j为零。当直导线中电流强度发生变化或线框以直导线为轴转动时，通过线框的磁通量j始终是零，Δj=0，故无感应电流产生。

当线框向右或向左平动时，通过线框的磁通量j都要增加。向右平动原磁场方向为“x”，向左平动原磁场方向为“·”为了阻碍磁通量的增加产生题目中要求感生电流的方向。由楞次定律可判断线框应向左平动，故D选项是正确的。

例2、如图所示，用金属导线变成闭合正方形导线框边长为L，电阻

为R，当它以速度v匀速地通过宽也为L的匀强磁场区过程中，外力需做

功W，则该磁场磁感应强度应为多大？若仍用此种导线变成边长为2L的正

方形导线框，以相同速度通过同一磁场区，外力应做功为原来的几倍？

解：正方形线框匀速通过磁场ΣF=0，当进入磁场时，cd边切割磁感

线产生ε→产生I→受F安：F外=F安。当出磁场时ab边切割磁感线产生ε→产生I→受F安，则F外=F安。

外力功W=F外·2L=F安×2L=BIL×2L=2BL2× 。

则磁感应强度。

当线框边长为2L时，此时真正产生感应电流的时候是当cd、ab边在磁场中运动时，外力功W'为：（此时电阻为原来的2倍）

W'=F外'×2L= F安'×2L=BI'×2L×2L =4BL2×

= .

故外力应做功为原来的2倍。

例3、置于匀强磁场中，垂直磁场的水平面上有一光滑平

行金属导轨，轨的电阻不计，轨间连有电阻R轨距L，一质量

为m的导体棒在水平外力F外的作用下，从静止开始，在开关

闭合情况下金属棒运动情况如何？

解析：导体棒受水平F外→产生加速度→速度由

0开始增加（v↑）→切割磁感线→棒中产生感应电动势ε=BLv→棒中电流棒受培力F安=BIL

方向与外力相反→棒受合力F合=F外-F安→加速度减小→速度仍继续增加

→ε↑→I↑→F安↑→F合↓→a↓导体棒做加速度减小的加速运动，直至加速度减小到0，棒做匀速

运动，此刻a=0，F合=0，F外=F安=BIL=B L= ·BLv m= 匀速运动的速度

为棒在导轨上运动的最大速度。

例4、如图所示，图中E为电池组，L是自感系数足够大的电磁线

圈（直流电阻不计），D1、D2是规格一样的灯泡，在开在S闭合或断

开操作过程中灯泡均未被烧断。下列说法中正确的是：

A、S刚闭合时，D1、D2同时亮且同样亮

B、闭合S达到稳定后，D1熄灭，D2比刚闭合S时要亮

C、再将S断开时，D2不立即熄灭

D、再将S断开时，D1先闪亮后再熄灭

解析：当开关S闭合瞬间，电路中电流增加，线圈因自感系数足

够大，又无电阻产生自感电动势阻碍电流增加，故L与路中电流可视为零，此时两灯泡串联接在电流两端放两灯同时亮。A选项是正确的。

闭合S到达稳定无电流变化，没有自感电动势。因L中无电阻，则只有灯D2接在电源两端，故

灯D1不亮、D2比刚闭合时更亮。B选项是正确的。

再将S断开，灯D2立即熄灭。C错误。而L中的电流变化产生自感电动势阻碍电流的减小，电流将流经D1、灯D1闪亮后，随着电流的减小而熄灭。D选项是正确的。

答案：ABD

[习题]

1、在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨，导轨跟大线圈M

相接，如图所示，导轨上放一根导线ab，磁力线垂直于导轨所在平面。

欲使M所包围的小闭合线圈N产生顺时针方向的感生电流，则导线的运

动情况可能是：（）

A、匀速向右运动

B、加速向右运动

C、减速向右运动

D、加速向左运动

2、如右图所示，两根竖直放置的光滑平行导轨，其一部分处于方向垂

直导轨所在平面且有上下水平边界的匀强磁场中，一根金属杆MN成水平沿

导轨滑下，在与导轨和电阻R组成的闭合电路中，其他电阻不计。当金属

杆MN进入磁场区后，其运动的速度图象可能是下图中的（）

3、如图所示，两光滑曲线导轨连接光滑水平导轨，水平导轨处

在方向竖直向下的匀强磁场中。导体b静置在水平导轨上，导体a从曲线导轨上滑下，进入水平导轨的匀强磁场中后（始终未与b相接触）（）

A、导体a将作匀减速运动，b作匀加速运动

B、回路中的感应电流将不断减小

C、a、b的速度最终会相同

D、回路中的感应电流最终会为零

4、图所示为演示实验电路图，L是带铁心的线圈，A是灯泡，原来电键K闭

合，电路是接通的，若把电键K打开，在电路切断的瞬间，通过灯泡的电流方向

是从_________端到__________端。这个实验是用来演示_________现象。

[参考答案]