【高中物理】电磁感应教案讲义

电磁感应

一、基础知识

1.电磁感应现象楞次定律

（1）磁通量：Φ=BS ，单位：Wb；是标量，但有正负，正负仅代表穿向。

（2）电磁感应现象：当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中产生感应电流，这种利用磁场产生电流的现象。

（3）产生条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化、闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动，

ΔΦ=ΔBS= BΔS 。

（4）楞次定律：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量变化。

（5）感应电流方向：右手定则，让磁感线穿过掌心，右手大拇指指向导体运动方向，其余四指指向就是电流方向。

2.法拉第电磁感应定律自感和涡流

（1）法拉第电磁感应定律：E=n Δφ

Δt

，感应电动势大小与穿过这一电路的磁通量变化率成正比。

（2）感生电动势：由于磁场变化而产生的感应电动势，回路中处于变化磁场中的线圈相当于电源，

方向由楞次定律判断，计算用

（3）动生电动势：由于导体做切割磁感线运动而产生的电动势，做切割运动的导体相当于电源，方

向由楞次定律或右手定则判断，计算用，E=n Δφ

Δt

或E=BLVsinθ。

（4）互感：两个相互靠近的线圈，其中一个电流发生变化，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电流。

（5）自感：由于导体自身的电流变化产生的电磁感应现象。自感电动势总是阻碍自身的电流变化，

L是自感系数，与线圈长度、横截面积、单位长度匝数成正比，线圈有铁芯比无铁芯自感系数大得多。

通电自感：在线圈通电的一瞬间，会产生反方向的感应电动势阻碍电流增大，导致线圈中的电流是逐渐增大的。

断电自感：断电时的一瞬间，会产生与刚才电流同方向的感应电动势阻碍电流减小，如果此时线圈仍处在回路中，会导致线圈中的电流是逐渐减小的。

（6）涡流：由于线圈电流变化，会在附近导体内部产生感应电流，形成闭合回路，这种现象叫涡流。

3.电磁感应的综合问题一般解决方法

（1）确定电源：做切割磁感线运动的那部分导体相当于电源、处在变化磁场中的线圈相当于电源

（2）计算感应电动势：E=n Δφ

Δt

或E=BLVsinθ

（3）判断感应电流方向：右手定则、楞次定律

（4）计算感应电流：I=E

R+r

（5）判断安培力方向：左手定则

（6）计算安培力大小：F=BIL

（7）计算导体合外力大小

（8）计算导体的加速度：F=ma

（9）分析导体的运动状态：v与a方向的关系（10）确定导体的临界状态

二、常规题型

例1.两圆环A、B同心放置且半径RA＞RB，将一条形磁铁置于两环圆心处，且与圆环平面垂直，如图所示，则穿过A、B两圆环的磁通量的大小关系为( C )

A．ΦA＞ΦB

B．ΦA＝ΦB

C．ΦA＜ΦB

D．无法确定

内部相等，外部A多于B，总的数量=内部-外部，所以B多于A

练习1.如图所示，一有限范围的匀强磁场，宽度为d，将一边长为l的正方形导线框以速度为v匀速地通过磁场区域，若d>l，则线圈中不产生感应电流的时间应等于( C)

A.d

v

B.

l

v

C.d－l

v

D.

d－2l

v

线圈刚刚完全进入磁场时至线圈刚刚出磁场前，通过线圈的磁通量不发生变化，线圈中不会产生感应电流

练习2.一个单匝矩形线圈abcd，边长ab＝30 cm，bc＝20 cm，如图所示放在O－xyz直角坐标系内，线圈平面垂直于Oxy平面，与Ox轴和Oy轴的夹角分别为α＝30°和β＝60°，匀强磁场的磁感应强度B ＝10－2 T．试计算：当磁场方向分别沿Ox，Oy，Oz方向时，穿过线圈的磁通量各为多少？

Φx＝BScosβ=3×10－4 Wb

Φy＝BScosα=33×10－4 Wb

Φz＝0

练习3.如图所示，用导线做成的圆形回路与一直导线构成几种位置组合，哪些组合中，切断直导线中的电流时，闭合回路中会有感应电流产生(图A、B、C中直导线都与圆形线圈在同一平面内，O点为线圈的圆心，图D中直导线与圆形线圈垂直，并与中心轴重合)( BC)

AD圆环磁通量始终为0，无变化，所以不会有电流产生

例2.如图所示，导线ab和cd互相平行，则下列四种情况下导线cd中无电流的是( D)

A．开关S闭合或断开的瞬间

B．开关S是闭合的，但滑动触头向左滑

C．开关S是闭合的，但滑动触头向右滑

D．开关S始终闭合，不滑动触头

练习1.如图所示，在匀强磁场中的导轨上，有两根等长的平行导线ab和cd，以相同的速度v匀速向右滑动．为使ab中有感应电流产生，对开关S来说( D)

A．断开和闭合都可以

B．应断开

C．断开和闭合都不行

D．应闭合

开关闭合abNM才会有电流，abcd速度一样，不会有电流

练习2.如图所示，一个矩形铁芯上绕制两个线圈A和B.在下列关于B线圈中是否有感应电流的判断中，正确的是( BC)

A．S闭合后，B线圈中一直有感应电流

B．S闭合一段时间后，B中感应电流消失，但移动变阻器滑片时，

B中又有感应电流出现

C．在S断开和闭合的瞬间，B中都有感应电流

D．因为A、B两线圈是两个不同的回路，所以B中始终没有感应电流

磁通量发生变化就会有感应电流

练习3.如图所示，固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动．t＝0时，磁感应强度为B0，此时MN到达的位置恰好使MDEN构成一个边长为l的正方形．为使MN棒中不产生感应电流，从t＝0开始，磁感应强度B应随时间t怎样变化？请推导这种情况下B与t的关系式．

让磁通量保持不变，即Φ＝B0l2＝B·(l2＋lvt)，解得：B＝B0l

l＋vt

例3.根据楞次定律知:感应电流的磁场一定(C)

A.阻碍引起感应电流的磁通量

B.与引起感应电流的磁场方向相反

C.阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化

D.与引起感应电流的磁场方向相同

练习1.(多选题)如图当磁铁运动时,通过电阻的电流由A经R流向B。则磁铁的运动情况可能是(BCD)

A.向下运动

B.向上运动

C.向左平移

D.向右平移

根据电流判断感应电流在螺线管内产生的磁场方向向下，说明磁通量

变化是向下的减少，磁铁BCD运动都可以使向下的减少

练习2.如图所示,一水平放置的圆形通电线圈1固定,另一较小的圆形线圈2从1的正上方下落,在下落过程中两线圈平面始终保持平行共轴,则线圈2从正上方下落至1的正下方过程中,从上往下看,线圈2中的感应电流为(C)

A.无感应电流

B.有顺时针方向的感应电流

C.先是顺时针方向,后是逆时针方向的感应电流

D.先是逆时针方向,后是顺时针方向的感应电流