法拉第电磁感应定律的应用
利用法拉第电磁感应定律解释电磁感应现象的现实应用
利用法拉第电磁感应定律解释电磁感应现象的现实应用电磁感应是一种重要的物理现象，它是基于法拉第电磁感应定律而产生的。
法拉第电磁感应定律表明，当导体中的磁通量变化时，导体两端会产生感应电动势，从而产生感应电流。
这一定律被广泛应用于各个领域，包括能源、工业和科学研究等。
在本文中，我们将探讨利用法拉第电磁感应定律解释电磁感应现象的现实应用。
1. 电力发电电力发电是法拉第电磁感应定律的一个典型应用。
发电机利用磁场与导体之间的相互作用来产生电动势。
当转子在磁场中旋转时，导线回路中的磁通量随之变化，从而产生感应电动势。
这个电动势可以被引导出来，用来驱动发电机产生电流。
电力发电是利用法拉第电磁感应定律进行实现的重要方法。
2. 变压器的工作原理变压器是电力系统中常见的设备，也是利用法拉第电磁感应定律的应用之一。
变压器通过改变电流的电压大小来实现能量的传输和转换。
它由两个线圈组成，一个是高压线圈，另一个是低压线圈。
当高压线圈中的电流变化时，会产生变化的磁场，从而在低压线圈中感应出电动势，实现电能的转换。
3. 感应加热感应加热是利用法拉第电磁感应定律来实现的一种加热方法。
通过在导体周围产生变化的磁场，可以感应出导体中的涡流，从而产生热量。
这种加热方法在工业生产中被广泛应用，特别是在金属加热和熔化的过程中。
4. 感应传感器和电磁测量利用法拉第电磁感应定律，我们可以设计出各种感应传感器和用于电磁测量的设备。
例如，感应传感器可以用于检测磁场、电流、位移和速度等物理量。
通过测量感应电动势或感应电流的大小，我们可以获取到所需的数据信息。
5. 磁悬浮列车技术磁悬浮列车技术是一项先进的交通运输技术，也是法拉第电磁感应定律的应用之一。
磁悬浮列车利用电磁感应产生的力来实现悬浮和推进。
当列车通过轨道时，轨道中的线圈会产生变化的磁场，从而引起列车上的磁体感应出电动势。
利用这种电动势产生的力，使列车浮在轨道上并推进。
总结：法拉第电磁感应定律作为一项重要的物理定律，具有广泛的应用领域。
法拉第电磁感应定律与应用
法拉第电磁感应定律与应用法拉第电磁感应定律是由英国物理学家迈克尔·法拉第于1831年提出的。
该定律描述了磁场变化引起的感应电动势，并成为电磁学的基石之一。
本文将对法拉第电磁感应定律的原理进行简要介绍，并探讨其在实际应用中的作用。
法拉第电磁感应定律的表达式为：在闭合电路中，感应电动势的大小与磁场变化率成正比。
具体地说，当磁场通过一个线圈发生变化时，感应电动势会在线圈中产生。
这个电动势的大小取决于磁场变化的速率以及线圈的匝数。
根据法拉第电磁感应定律的原理，人们发明了许多基于磁感应原理的设备和技术。
下面，我们将介绍其中几个重要的应用。
1.发电机：发电机是一种利用法拉第电磁感应定律产生电能的装置。
它的基本原理是通过旋转磁场产生的感应电动势使电流产生，从而输出电能。
发电机广泛应用于电力、交通等领域，成为现代社会不可或缺的设备。
2.变压器：变压器也是利用法拉第电磁感应定律的重要应用之一。
它是将交流电压通过电磁感应原理转换为合适的电压，以便在输电和配电中使用。
变压器有助于提高电力传输的效率，同时也保证了电力系统的安全性。
3.感应炉：感应炉是利用法拉第电磁感应定律的热处理设备。
它利用高频交变磁场在导体中产生涡流，通过融化、加热和焊接等过程实现热处理的目标。
感应炉广泛应用于金属加工和冶炼等工艺中，为工业生产提供了高效、环保的解决方案。
4.电磁感应测量仪器：电磁感应定律的应用还包括各种测量技术。
例如，电磁感应测量仪器可以通过测量变化的磁场来确定物体的磁性、密度和位置等参数。
这些测量仪器在物理实验、地球物理勘探和医学设备中发挥着重要作用。
总之，法拉第电磁感应定律是电磁学研究的基础，其应用广泛涉及各个领域。
通过理解和应用这一定律，我们能够更好地利用磁场变化来产生电能、进行能量转换以及实现各种测量和热处理等过程。
在未来的发展中，法拉第电磁感应定律将继续发挥重要作用，并促进科学技术的进步。
探索法拉第电磁感应定律的实验及应用
探索法拉第电磁感应定律的实验及应用引言：法拉第电磁感应定律是电磁学的基本定律之一，它描述了导体中的电流随时间变化而产生的感应电动势。
本文将通过实验探索法拉第电磁感应定律，并阐述其在生活中的实际应用。
实验一：磁铁穿过线圈实验目的：验证法拉第电磁感应定律中的电磁感应现象。
实验原理：当磁铁穿过线圈时，由于磁感线的变化，线圈中的电流也发生了变化，从而产生了感应电动势。
实验步骤：1. 准备一根磁铁和一个线圈。
2. 将线圈接入一个示波器，调节示波器使其显示电压随时间的变化曲线。
3. 将磁铁快速穿过线圈的中心。
4. 观察示波器上电压随时间的变化曲线，并记录结果。
实验结果：在磁铁穿过线圈的瞬间，示波器上显示的电压出现了明显的变化，随后回归到零值。
实验分析：根据法拉第电磁感应定律，当磁场穿过线圈时，导体中的电流会随之产生。
因此，在磁铁穿过线圈的瞬间，线圈中会产生瞬时电流，进而产生感应电动势。
实验二：电磁感应的应用——发电机实验目的：探究法拉第电磁感应定律在发电机中的应用。
实验原理：发电机是利用导体在磁场中运动引起电磁感应的装置，通过转动磁铁和线圈的相对运动产生电能。
实验步骤：1. 准备一个磁铁和一个线圈。
2. 将线圈连接到一块电阻上，并将电阻接入电路中。
3. 保持磁铁静止，转动线圈。
4. 观察电路中电阻上的电压，并记录结果。
实验结果：当线圈转动时，电路中的电压明显升高，电阻上出现了电流。
实验分析：在发电机中，当磁铁通过线圈时，线圈会受到磁通量的变化，从而产生感应电动势。
将线圈连接到电路中，电流便会通过电阻产生功率，从而发电。
实际应用：1. 发电机：法拉第电磁感应定律的应用使得发电成为可能。
利用发电机，我们可以将机械能转化为电能，满足我们生活和工业上的用电需求。
2. 电磁感应传感器：电磁感应技术在温度计、压力传感器、位移传感器等多种传感器中广泛应用。
传感器中的线圈产生的感应电流和感应电压可以通过测量来得知温度、压力等物理量的变化。
法拉第电磁感应定律的应用
法拉第电磁感应定律的应用法拉第电磁感应定律，简称法拉第定律，是描述电磁现象的重要定律之一。
它是由英国物理学家迈克尔·法拉第在1831年提出的，对于理解电磁感应现象和应用电磁感应具有重要意义。
本文将探讨法拉第电磁感应定律的应用，并介绍一些相关领域中的实际案例。
I. 电磁感应的基本原理法拉第电磁感应定律指出：当导体中的磁通量发生变化时，导体中会产生感应电动势。
这是由于磁场的变化引起了电场的涡旋，从而产生了感应电动势。
法拉第定律可以通过以下公式表示：ε = -dΦ/dt其中，ε表示感应电动势，Φ表示磁通量，t表示时间。
负号表示感应电动势的方向与磁通量变化的方向相反。
根据法拉第电磁感应定律，我们可以应用电磁感应的原理来设计和改进许多实际应用。
II. 发电机的工作原理发电机是应用法拉第电磁感应定律的典型实例。
发电机通过旋转导线圈在磁场中产生感应电动势，从而产生电能。
当发电机的转子（通常是电动机）旋转时，旋转导线圈切割磁力线，磁通量的变化导致了感应电动势的产生。
这个感应电动势经过整流和调整后，可以转化为直流电或交流电，供给各种不同的电子设备使用。
III. 电磁铁的应用电磁铁是另一个应用法拉第电磁感应定律的重要工具。
电磁铁是由可控电流通过线圈产生的磁场所形成的。
通过改变通过线圈的电流，可以改变电磁铁的磁力强度。
这种特性使得电磁铁在许多领域有广泛的应用。
例如，电磁铁可以用于磁悬浮列车中的悬浮和推动系统，通过改变电流大小来控制磁力，实现列车的悬浮和推动。
此外，电磁铁还可以用于工业自动化中的物体吸附和分拣，通过改变电流来控制物体的吸附和释放。
IV. 电磁感应的应用于传感器技术法拉第电磁感应定律也被广泛应用于传感器技术中。
传感器是一种能够将非电信号转换为电信号的设备，用于检测和测量各种物理量。
例如，电磁感应传感器可以用于测量速度、位置、姿态等参数。
通过将物理量与磁通量或磁场变化联系起来，传感器可以产生与之相关的感应电动势，并将其转换成电信号进行处理和测量。
高中物理精品课件：法拉第电磁感应定律及其应用
H。
10-6
2.涡流
当线圈中的电流发生变化时,在它附近的任何导体中都会产生感应电流,这
种电流看起来像水的漩涡,所以叫涡流。
3.电磁阻尼
导体在磁场中运动时,感应电流会使导体受到安培力,安培力的方向总是
阻碍 导体的运动。
4.电磁驱动
如果磁场相对于导体转动,在导体中会产生
到安培力而运动起来。
感应电流
使导体受
第2节
法拉第电磁感应定律及其应用
一、法拉第电磁感应定律
1.法拉第电磁感应定律
(1)内容:感应电动势的大小跟穿过这一电路的 磁通量的变化率 成正比。
感应电动势与匝数有关
(2)公式:E=n
,其中n为线圈匝数。
(3)感应电流与感应电动势的关系:遵守闭合电路的
欧姆
定律,即I= + 。
2.导体切割磁感线的情形
场区内从b到c匀速转动时,回路中始终有电流,则此过程中,下列说法正确
的有(
) 答案 AD
A.杆OP产生的感应电动势恒定
B.杆OP受到的安培力不变
C.杆MN做匀加速直线运动
D.杆MN中的电流逐渐减小
6.如图所示,半径为R的圆形导轨处在垂直于圆平面的匀强磁场中,磁感应
强度为B,方向垂直于纸面向内。一根长度略大于导轨直径的导体棒MN以
B.金属框中电流的电功率之比为4∶1
C.金属框中产生的焦耳热之比为4∶1
D.金属框ab边受到的安培力方向相同
答案 B
素养点拨1.应用法拉第电磁感应定律解题的一般步骤
(1)分析穿过闭合电路的磁场方向及磁通量的变化情况;
(2)利用楞次定律确定感应电流的方向;
(3)灵活选择法拉第电磁感应定律的不同表达形式列方程求解。
从法拉第电磁感应定律看电磁感应的应用与发展
从法拉第电磁感应定律看电磁感应的应用与发展电磁感应是电磁学的重要基础理论之一，也是现代科学技术的核心内容之一。
法拉第电磁感应定律是描述电磁感应现象的基本定律，通过应用和发展这一定律，人类创造了许多重要的科技产品和工艺，并推动了社会的发展进步。
本文将从法拉第电磁感应定律的应用和发展两个方面进行论述。
一、法拉第电磁感应定律的应用1. 发电机法拉第电磁感应定律的最重要应用就是发电机。
根据法拉第电磁感应定律，当磁通量的变化率通过一定的线圈时，会在线圈内感应出电动势。
利用这一原理，人们发明了发电机，将机械能转换为电能。
以水轮发电机为例，机械能通过水轮的转动转化为旋转磁场，这个旋转磁场会经过线圈，从而在线圈内产生电动势。
通过引入导线回路，电动势将驱动电子在回路中移动，最终产生电流。
通过这种方式，我们能够利用自然界的能量，如水能、风能等，将其转换成电能，为人们的生产和生活提供了巨大便利。
2. 变压器变压器也是法拉第电磁感应定律的重要应用之一。
变压器通过改变电流的大小，实现了电能的高效传输和分配。
变压器由两个线圈组成，分别为原线圈和副线圈。
根据法拉第电磁感应定律，当原线圈中的电流发生变化时，会在副线圈中感应出电动势。
利用这一原理，我们可以根据需要调整原线圈和副线圈的匝数比，从而使输入和输出的电压相应变化。
通过变压器，我们能够方便地调整电压大小，实现输电线路中的电压升降。
3. 感应加热感应加热是将电磁感应定律应用于工业制造领域的重要技术之一。
感应加热利用电磁感应现象，将交变磁场穿过导体，使导体内部产生涡流，从而达到加热的目的。
通过这种方式，我们可以实现对金属材料的精确加热，提高生产效率和产品质量。
感应加热广泛应用于钢铁、航空航天、汽车制造等领域，成为现代工业生产中不可或缺的一部分。
二、法拉第电磁感应定律的发展1. 远距离无线能量传输技术远距离无线能量传输技术是法拉第电磁感应定律在近年来的重要发展之一。
传统上，能量传输需要通过导线实现，这在某些场合限制了应用的灵活性和便利性。
法拉第电磁感应定律及应用
法拉第电磁感应定律及应用高考要求：1、法拉第电磁感应定律。
、法拉第电磁感应定律。
2、自感现象和、自感现象和自感系数自感系数。
3、电磁感应现象的综合应用。
、电磁感应现象的综合应用。
一、法拉第电磁感应定律一、法拉第电磁感应定律1、 内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量磁通量的变化率成正比。
的变化率成正比。
即E ＝n ΔФ/Δt 2、说明：1）在电磁感应中，E ＝n ΔФ/Δt 是普遍适用公式，不论导体回路是否闭合都适用，一般只用来求感应电动势的大小，方向由楞次定律或方向由楞次定律或右手定则右手定则确定。
2）用E ＝n ΔФ/Δt 求出的感应电动势一般是平均值，只有当Δt →0时，求出感应电动势才为瞬时值，若随时间均匀变化，则E ＝n ΔФ/Δt 为定值为定值3）E 的大小与ΔФ/Δt 有关，与Ф和ΔФ没有必然关系。
没有必然关系。
3、 导体在磁场中做切割磁感线运动导体在磁场中做切割磁感线运动1） 平动切割：当导体的运动方向与导体本身垂直，但跟磁感线有一个θ角在匀强磁场中平动切割磁感线时，产生感应电动势大小为：E ＝BLvsin θ。
此式一般用以计算感应电动势的瞬时值，但若v 为某段时间内的平均速度，则E ＝BLvsinθ是这段时间内的平均感应电动势。
其中L 为导体有效切割磁感线长度。
为导体有效切割磁感线长度。
2） 转动切割：线圈绕垂直于磁感应强度B 方向的转轴转动时，产生的感应电动势为：E ＝E m sin ωt ＝nBS m sin ωt 。
3） 扫动切割：长为L 的导体棒在磁感应强度为B 的匀强磁场中以角速度ω匀速转动时，棒上产生的感应电动势：①动时，棒上产生的感应电动势：① 以中心点为轴时E ＝0；② 以端点为轴时E＝BL 2ω/2；③；③ 以任意点为轴时E ＝B ω（L 12 －L 22）／2。
二、自感现象及自感电动势二、自感现象及自感电动势1、 自感现象：由于导体本身自感现象：由于导体本身电流电流发生变化而产生的电磁感应现象叫自感现象。
法拉第电磁感应定律的应用
的应用（一）
知识回顾:
感应电动势的有无取决于: 磁通量是或变化
感应电动势的大小取决于: 磁通量的变化率的快慢
E求解
法拉第电磁感应定律:
(n为线圈的匝数) 通常计算平均感应电动势 重要的推论:
（θ为v与B夹角） 多用于计算瞬时感应电动势
1．面积S不变时,E＝nSΔB／Δt的应用:
B=(10+10t)T （3）磁场的磁感应强度随时间变化的图 象如图所示:
通过电阻R的电流又各为为多少？
2．E＝BLV的应用:
㈠与电路知识和力学知识的结合 例2：如图所示，裸金属线组成滑框，金属棒ab可滑动， 其电阻为r，长为L，串接电阻R，匀强磁场为B，当ab以 V向右匀速运动过程中，求：
（1）棒ab产生的感应电动势E? （2）通过电阻R的电流I ， ab间的电压U? （3）若保证ab匀速运动，所加外力F的大小， 在时间t秒内的外力做功W大小 ，功率P? （4）时间t秒内棒ab生热 ,电阻R上生热 ?
弧 bac）求bc两点的电势差是多少？
b
解：设金属的电阻率为ρ，导线截面为S，圆环电阻为R，画
出等效电路如图示，则 R1=R/3 R2=2R/3
b
R并= 2R/9 = 2/9× ρ 2πr / S
E r1 v
r
a R2
电动势 E= Brv 内阻 r 1= ρr/S
R1 cc
㈡切割长度L满足某种变化关系的情况
2,在圆环和金属棒上消耗的总功率? M
ER
R R
N
例9：把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成一半径为 a的圆环,水平固定在竖直向下的磁感应强度为B的匀强 磁场中,如图所示,一长度为2a,电阻为R,粗细均匀的金 属棒MN放在圆环上,它与圆环始终保持良好的接触,当 金属棒以恒定速度v向右移动经过环心O时,求: 1,棒上的电流I大小,棒两端的电压U?
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法拉第电磁感应定律
1.2017年考纲 主题
内容
要求
说明
电磁感应
电磁感应现象 磁通量
法拉第电磁感应定律
楞次定律 自感、涡流
Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅰ 1.导体切割磁感线时，感应电动势的计算，只限于L 垂直于B 、v 的情况 2.在电磁感应现象里，不要求判断内电路中各点电势的高低
3.不要求用自感系数计算自感电动势
2.确定目标
本节课讲解应用法拉第电磁感应定律计算感应电动势问题，会区别感应电动势平均值和瞬时值。
二 精讲精练
（一）回归教材、注重基础
例 （见教材练习题P21 T2）如图甲所示，匝数为100匝，电阻为5Ω的线圈(为表示线
圈的绕向图中只画了2匝)两端A 、B 与一个电压表相连，线圈内有指向纸内方向的磁场,线圈中的磁通量按图乙所示规律变化。
（1）求电压表的读数？确定电压表的正极应接在A 还是接在B ？
（2）若在电压表两端并联一个阻值为20Ω的电阻R ．求通过电阻R 的电流大小和
方向？
（二）变式探究、提升能力
变式1．图为无线充电技术中使用的受电线圈示意图，线圈匝数为n ，面
积为S.若在1t 到2t 时间内，匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈，其磁感应强度大小由1B 均匀增加到2B ，则该段时间线圈两端a 和b 之间的电势差b a ϕϕ-（ ）
A ．恒为1212)(t t
B B nS -- B ．从0均匀变化到1
212)(t t B B nS --
C ．恒为1212)(t t B B nS ---
D ．从0均匀变化到1212)
(t t B B nS ---
变式2．在例题中改成如图所示两个变化规律的磁场（取指向纸内方向的磁场为正方向），
请分别画出感应电压t U AB -图象两个大致形状？
变式3．如图所示，匀强磁场的磁感应强度方向竖直向上，大小为
B，用电阻率为ρ、横
截面积为S的导线做成的边长为L的正方形线框abcd水平放置，OO′为过ad、bc
两边中点的直线，线框全部都位于磁场中．现把线框右半部分固定不动，而把线框
左半部分以OO′为轴向上转动60°，如图中虚线所示。
若转动后磁感应强度随时
变化(k为常量)，求：
间按kt
B+
B
=
(1)在0到t0时间内通过导线横截面的电荷量？
(2)t0时刻ab边受到的安培力？
（三）真题检测，品味高考
1．(2014·新课标全国Ⅰ)如图 (a)，线圈ab、cd绕在同一软铁芯上．在ab线圈中通以变化的电流，用示波器测得线圈cd间电压如图(b)所示．已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比，则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中，可能正确的是( )
2. (2012·福建)如图甲，在圆柱形区域内存在一方向竖直向下、磁感应强度大小为B 的匀
强磁场，在此区域内，沿水平面固定一半径为r 的圆环形光滑细玻璃管，环心0在区域中心。
一质量为m 、带电量为q （q>0）的小球，在管内沿逆时针方向（从上向下看）做圆周运动。
已知磁感应强度大小B 随时间t 的变化关系如图乙所示（T0为已知量）。
设小球在运动过程中电量保持不变，对原磁场的影响可忽略。
当t=0T 到t=05.1T 这段时间内的磁感应强度增大过程中，将产生涡旋电场，其电场线是在水平面内一系列沿逆时针方向的同心圆，同一条电场线上各点的场强大小相等．求：这段时间内，细管内涡旋电场的场强大小E 。
（四）拓展深挖、把握先机
拓展：如图甲所示，匝数为n 匝，电阻为r,半径为a 的线圈两端A 、B 与电容为C 的电容器
和电阻R 相连，线圈中的磁感应强度按图乙所示规律变化（取垂直纸面向内方向为正方向）。
求：
（1）流过电阻的电流大小为多少？ （2）电容器的电量为多少？
三 总结归纳
1. 应用法拉第电磁感应定律计算感应电动势。
2. 会判断导体两端电势的高低。
四 课后作业
1．做磁共振（MRI ）检查时，对人体施加的磁场发生变化时会在肌肉组织中产生感应电流，某同学为了估算该感应电流对肌肉组织的影响，将包裹在骨骼上的一圈肌肉组织等效成单匝线圈，线圈的半径r=5.0cm ，如图所示，匀强磁场方向与线圈平面垂直，若磁感应强度B 在0.3s 内从1.5T 均匀地减为零，求：该圈肌肉组织中的感应电动势E （计算结果保留一位有效数字）。
2．如图所示，两块水平放置的金属板距离为d ，用导线、开关K 与一个n 匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的均匀变化的磁场B 中．两板间放一台小型压力传感器，压力传感器上表面绝缘，在其上表面静止放置一个质量为m 、电荷量为q 的带正电小球．K 没有闭合时传感器有示数，K 闭合时传感器示数变为原来的一半．则线圈中磁场B 的变化情况和磁通量的变化率分别为( )
A ．正在增强， q mgd
t
2=
∆∆Φ B ．正在增强， nq mgd
t
2=
∆∆Φ C ．正在减弱， q mgd t
2=
∆∆Φ D ．正在减弱， nq mgd t
2=
∆∆Φ 3．(多选)如图所示，不计电阻的光滑U 形金属框水平放置，光滑、竖直玻璃挡板H 、P 固定在框上，H 、P 的间距很小．质量为0.2 kg 的细金属杆CD 恰好无挤压地放在两挡板之间，与金属框接触良好并围成边长为1 m 的正方形，其有效电阻为0.1 Ω.此时在整个空间加方向与水平面成30°角且与金属杆垂直的匀强磁场，磁感应强度随时间变化规律是T t B )2.04.0(-=，图示磁场方向为正方向．框、挡板和杆不计形变．则( )
A ．t ＝1 s 时，金属杆中感应电流方向从C 到D
B ．t ＝3 s 时，金属杆中感应电流方向从D 到
C C ．t ＝1 s 时，金属杆对挡板P 的压力大小为0.1 N
D ．t ＝3 s 时，金属杆对挡板H 的压力大小为0.2 N
4．英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发感生电场．如图所示，一个半径为r 的绝缘细圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场B ，环上套一带电荷量为＋q 的小球．已知磁感应强度B 随时间均匀增加，其变化率为k ，若小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力所做功的大小是( )
A ．0 B. qk r 22
1
C ．qk r 22π
D ．qk r 2π。