16 《电磁感应》讲义
(完整)高中物理电磁感应讲义
高中物理电磁感应讲义一、电磁感应现象1、电磁感应现象与感应电流.（1）利用磁场产生电流的现象，叫做电磁感应现象。
（2）由电磁感应现象产生的电流，叫做感应电流。
二、产生感应电流的条件1、产生感应电流的条件：闭合电路．．．．．．．。
．．．．中磁通量发生变化2、产生感应电流的方法.（1）磁铁运动。
（2）闭合电路一部分运动。
（3）磁场强度B变化或有效面积S变化。
注：第（1）（2）种方法产生的电流叫“动生电流”，第（3）种方法产生的电流叫“感生电流”。
不管是动生电流还是感生电流，我们都统称为“感应电流”。
3、对“磁通量变化”需注意的两点.（1）磁通量有正负之分，求磁通量时要按代数和（标量计算法则）的方法求总的磁通量（穿过平面的磁感线的净条数）。
（2）“运动不一定切割，切割不一定生电”。
导体切割磁感线，不是在导体中产生感应电流的充要条件，归根结底还要看穿过闭合电路的磁通量是否发生变化。
4、分析是否产生感应电流的思路方法.（1）判断是否产生感应电流，关键是抓住两个条件：①回路是闭合导体回路。
②穿过闭合回路的磁通量发生变化。
注意：第②点强调的是磁通量“变化”，如果穿过闭合导体回路的磁通量很大但不变化，那么不论低通量有多大，也不会产生感应电流。
（2）分析磁通量是否变化时，既要弄清楚磁场的磁感线分布，又要注意引起磁通量变化的三种情况：①穿过闭合回路的磁场的磁感应强度B发生变化。
②闭合回路的面积S发生变化。
③磁感应强度B和面积S的夹角发生变化。
三、感应电流的方向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是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
①凡是由磁通量的增加引起的感应电流，它所激发的磁场阻碍原来磁通量的增加。
②凡是由磁通量的减少引起的感应电流，它所激发的磁场阻碍原来磁通量的减少。
（2）楞次定律的因果关系：闭合导体电路中磁通量的变化是产生感应电流的原因，而感应电流的磁场的出现是感应电流存在的结果，简要地说，只有当闭合电路中的磁通量发生变化时，才会有感应电流的磁场出现。
教学课件：第十六章电磁感应
contents
目录
• 引言 • 电磁感应的基本概念 • 电磁感应的应用 • 电磁感应实验 • 习题与解答 • 总结与回顾
01 引言
主题简介
电磁感应
楞次定律
描述当磁场发生变化时，会在导体中 产生电动势或电流的现象。
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。
【解析】本题主要考查产生感应电动 势的条件和计算方法，需要掌握相关 定律和公式，并能够在实际问题中灵 活运用。
06 总结与回顾
重点回顾
法拉第电磁感应定律
当一个导体回路在变化的磁场中时，会在回路中 产生电动势。
感生电动势与动生电动势
感生电动势由磁场变化产生，而动生电动势由导 体运动产生。
楞次定律
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。
自感和互感
当一个线圈中的电流发生变化时，会在其自身中 产生感应电动势，称为自感；当两个线圈靠近时 ，一个线圈中的电流变化会在另一个线圈中产生 感应电动势，称为互感。
学习建议
01
02
03
04
深入理解电磁感应的基本原理 ，掌握法拉第电磁感应定律和 楞次定律的内涵和适用条件。
通过实例分析，理解感生电动 势和动生电动势的产生机制， 掌握自感和互感的计算方法。
法拉第电磁感应定律
总结词
法拉第电磁感应定律阐述了磁场变化与感应电动势之间的关 系。
详细描述
法拉第电磁感应定律指出，当磁场穿过一个导体闭合回路时 ，如果磁场发生变化，就会在导体中产生电动势。电动势的 方向与磁通量变化的方向相反，遵循“增反减同”的规律。
楞次定律
总结词
楞次定律描述了感应电流的方向。
《电磁感应》课件
法拉第电磁感应定律
1 定义表述
法拉第电磁感应定律描述了磁场变化引起的感应电动势，公式为：ε = -dφ/dt。
2 实验验证
众多实验证明了法拉第电磁感应定律的正确性，奠定了电磁感应理论的基础。
3 应用举例
该定律的应用广泛，例如电磁感应式发电机、电磁感应式传感器等。
感应电动势
1 定义及表述
感应电动势是指由电磁感 应产生的电势差，其大小 与磁场变化速率成正比。
2 感应电动势的大小和
方向
感应电动势的大小由磁场 变化率决定，方向由法拉 第电磁感应定律确定。
3 应用举例
感应电动势的应用包括变 压器、感应加热器等。
互感和自感
1 互感的定义和公式
互感是指两个或多个线圈之间的电磁耦合现象，互感系数由线圈的结构和位置决定。
2 自感的定义和公式
自感是指线圈本身产生的电磁感应现象，与线圈中的电流和线圈自身的结构有关。
3 应用举例
互感的应用包括变压器、电感传感器等；自感的应用包括自感式传感器、LC振荡电路等。
变压器
1 变压器的定义和结构
变压器是一种利用电磁感 应原理改变交流电压和电 流的装置，由铁心和线圈 组成。
2 变压器的原理
变压器通过磁场感应，将 输入线圈的电能转移到输 出线圈上，实现电压的升 降。
3 变压器的应用
变压器广泛应用于电力系 统、电子设备以及各个行 业的电力供应。
电磁感应的应用
发电机
发电机利用电磁感应原理将 机械能转化为电能，广泛应 用于发电厂和便携式发电设 备。
电动机
电动机是利用电磁感应原理 将电能转化为机械能的装置， 广泛应用于各种设备和交通 工具。
电磁铁
电磁铁是利用电磁感应产生 的磁场，产生强大吸力的装 置，广泛应用于工业和实验 室等领域。
电磁感应讲义
知识点一：电磁感应现象
一：电磁感应现象：当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中有感应电流产生的现象．
产生感应电流的条件
表述1：闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动．
表述2：穿过闭合电路的磁通量发生变化．
产生电磁感应现象的实质
电磁感应现象的实质是产生感应电动势，如果回路闭合则产生感应电流；如果回路不闭合，则只有感应电动势，而无感应电流.
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
[例2]图中MN、GH为平行导轨，AB、CD为跨在导轨上的两根横杆，导轨和横杆均为导体。有匀强磁场垂直于导轨所在的平面，方向如图，用I表示回路的电流。
A.当AB不动而CD向右滑动时， 且沿顺时针方向
B.当AB向左、CD向右滑动且速度大小相等时，I=0
(2)电磁驱动：如果磁场相对于导体转动，在导体中会产生感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来．
交流感应电动机就是利用电磁驱动的原理工作的．
(3)电磁阻尼和电磁驱动的原理体现了楞次定律的推广应用．
知识点三：电磁感应的综合应用
电磁感应中的力学问题
例：一个质量m＝0.1 kg的正方形金属框总电阻R＝0.5Ω，金属框放在表面绝缘的斜面AA′B′B的顶端(金属框上边与AA′重合)，自静止开始沿斜面下滑，下滑过程中穿过一段边界与斜面底边BB′平行、宽度为d的匀强磁场后滑至斜面底端(金属框下边与BB′重合)，设金属框在下滑过程中的速度为v，与此对应的位移为x，那么v2－x图象如图9－3－1所示，已知匀强磁场方向垂直斜面向上，金属框与斜面间的动摩擦因数μ＝0.5，取g＝10 m/s2，sin 53°＝0.8；cos 53°＝0.6.
《电磁感应》课件：§16.1电磁感应现象1
（2）观察：磁铁相对于闭合电路螺线 ）观察： 管运动时，是否会产生感应电流。 管运动时，是否会产生感应电流。 结论：不论是导体运动，还是磁体运动， 结论：不论是导体运动，还是磁体运动， 只要闭合电路的一部分导体切割磁感线， 只要闭合电路的一部分导体切割磁感线， 电路中就有电流产生。 电路中就有电流产生。 问题讨论： 问题讨论：我们能否换一个角度分析电 磁感应发生的条件呢？ 磁感应发生的条件呢？ 结论： 结论：闭合电路的一部分导体做切割磁 感线运动时， 感线运动时，实质上就是穿过闭合电路 的磁通量发生了变化。 的磁通量发生了变化。
例2、如图示，矩形线圈与磁场垂直，且一 、如图示，矩形线圈与磁场垂直， 半在匀强磁场内，一半在匀强磁场外， 半在匀强磁场内，一半在匀强磁场外，下述 几种情况中哪些能产生感应电流呢？ 几种情况中哪些能产生感应电流呢？ （1）线圈水平向右移动； ）线圈水平向右移动； （2）线圈竖直向下移动； ）线圈竖直向下移动； 轴转动45度角 （3）线圈绕 轴转动 度角； ）线圈绕ad轴转动 度角； 轴转动45度角 （4）线圈绕 轴转动 度角。 ）线圈绕bc轴转动 度角。
（3）观察：闭合电路中的磁场发生变化时， ）观察：闭合电路中的磁场发生变化时， 是否会产生感应电流。 是否会产生感应电流。 现象：也会发生电磁感应现象。 现象：也会发生电磁感应现象。 [归纳与总结 ： 归纳与总结]： 归纳与总结 不论用什么方法， 不论用什么方法，只要穿过闭合电路的 磁通量发生变化，闭合电路中就有电流产生。 磁通量发生变化，闭合电路中就有电流产生。 这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应 现象，产生的电流叫做感应电流。 现象，产生的电流叫做感应电流。 3、电磁感应现象中能量的转化： 、电磁感应现象中能量的转化： 在电磁感应现象中能量可以转化和转移， 在电磁感应现象能量可以转化和转移， 而总的能量保持不变。 而总的能量保持不变。
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。
物理电磁感应_精品讲义
电磁感应的综合问题万山★知识精讲近几年高考中对本专题内容的考查，命题频率较高的是感应电流的产生条件、方向判定和导体切割磁感线产生感应电动势的计算.电磁感应现象与磁场、电路、力和运动、能量等知识相联系的综合题及感应电流(或感应电动势)的图象问题在近几年高考中也时有出现，复习中应引起重视.一、电磁感应与力学综合电磁感应中切割磁感线的导体要运动，感应电流又要受到安培力的作用，因此，电磁感应问题往往和力学问题联系在一起，解决电磁感应中的力学问题，一方面要考虑电磁学中的有关规律；另一方面还要考虑力学中的有关规律，要将电磁学和力学的知识综合起来应用.1、平衡类解决平衡类问题的基本方法是：确定研究对象；进行受力分析；根据平衡条件建立方程；结合电磁感应规律求解具体问题2、加速类解决加速类问题的基本方法是：确定研究对象（一般为在磁场中做切割磁感线运动的导体）；根据牛顿运动定律和运动学公式分析导体在磁场中的受力与运动情况．如果导体在磁场中受的磁场力变化了，从而引起合外力的变化，导致导体的加速度、速度等发生变化，进而又引起感应电流、磁场力、合外力的变化，最终可能使导体达到稳定状态二、电磁感应电路分析与模型转换电磁感应问题与电路问题的综合.电磁感应提供电路中的电源，解决这类电磁感应中的电路问题，一方面要考虑电磁学中的有关规律如右手定则、法拉第电磁感应定律等；另一方面还要考虑电路中的有关规律，如欧姆定律、串并联电路的性质等，有时可能还会用到力学的知识. 解决电磁感应的问题其基本解题步骤是：（1）通过多角度的视图，把磁场的空间分布弄清楚。
（2）在求感应电动势时，弄清是求平均电动势还是瞬时电动势，选择合适的公式解题。
（3）进行电路计算时要画出等效电路图作电路分析，然后求解。
三、电磁感应中的能量转化：电磁感应过程也是能的转化和守恒的过程，分析电磁感应中能的转化和守恒情况是解决能量类问题的关键．电磁感应现象中，其他能向电能转化是通过安培力的功来量度的，感应电流在磁场中受到的安培力作了多少功就有多少电能产生，而这些电能又通过电流做功转变成其他能，如电阻上产生的内能、电动机产生的机械能等。
电磁感应辅导讲义
电磁感应辅导讲义教学内容例1. 恒定的匀强磁场中有一圆形闭合导体线圈，线圈平面垂直于磁场方向，要使线圈在此磁场中能产生感应电流，则：A. 线圈沿自身所在平面做匀速运动B. 线圈沿自身所在平面做加速运动C. 线圈绕任意一条直径做匀速转动D. 线圈绕任意一条直径做变速转动分析与解：要使闭合的线圈中产生感应电流，必须闭合线圈内的磁通量发生变化，当线圈在垂直于磁场的平面内平动时，其磁通量应保持最大不变；而当它绕垂直于磁场的任一条直径转动时，磁通量发生改变，产生感应电流。
由上分析可知：正确选项是C、D。
例2. 一个共有10匝的闭合矩形线圈，总电阻为10Ω、面积为0.04m2，置于水平面上。
若线框内的磁感强度在0.02s内，由垂直纸面向里，从1.6T均匀减少到零，再反向均匀增加到2.4T。
则在此时间内，线圈内导线中的感应电流大小为______A。
解析：根据法拉第电磁感应定律注意错解：由于磁感强度均匀变化，使得闭合线圈中产生感应电流，根据法拉第电磁感应定律，感应电动势注意磁通量是标量，却有正负之分。
当我们规定从平面的一面穿进的磁感线条数为正通量，则从另一面穿进的磁感线条数为负通量，磁通量的运算遵从代数法则。
练一练：有一面积为S=100cm 2金属环，电阻为R=0.1Ω，环中磁场变化规律如图所示，且磁场方向垂直环面向里，在21t t 到时间内，通过金属环的电量为多少？解析：由图可知，磁感应强度的变化率为1212t t B B t B --=∆∆…………（1） 线圈中的磁通量的变化率为S t t B B S t B t E 1212⋅--=⋅∆∆=∆∆Φ=…………（2） 环中形成感应电流为tR R t /R E I ∆∆Φ=∆∆Φ==........................（3） 通过环中的电量为Q=t I ∆ (4)由式（1）（2）（3）（4）解得C 01.01.010)1.02.0(R S )B B (Q 212=⨯-=-=-通过金属环的电量为0.01C 。
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《电磁感应》讲义
1、感应电流的产生条件
不论用什么方法，只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合电路中就有电流产生。
注：磁通量： （） 单位：韦伯（Wb）
2、感应电动势的大小
（1）法拉第电磁感应定律：
（2）导体切割磁感线时，则
注：利用感应电动势公式
计算时，l应是等效长度，即垂直切割磁感线的长度。
例题1、（09年山东卷）21．如图所示，一导线弯成半径为a的半圆
形闭合回路。
虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场。
方向垂直于回路所在的平面。
回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始络与MN 垂直。
从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论正确的是
A．感应电流方向不变
B．CD段直线始终不受安培力
C．感应电动势最大值E＝Bav
D．感应电动势平均值
3、感应电流的方向
（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。
①从磁通量变化的角度来看，感应电流总要阻碍磁通量的变化。
→“增反减同”
②从相对运动的角度来看，感应电流总要阻碍相对运动。
→“来拒去留”
③从能量转化和守恒的角度来看，“阻碍”意味着需要消耗其它能以克服这一阻碍做功，能量由其它形式转化为电能。
注意：“阻碍”不是“阻止”。
感应电动势仅仅是减缓了原磁通量的变化，不会阻止原磁通量的变化或逆转原磁通量的变化．
（2）导体切割磁感线时，感应电流的方向遵循“右手定则”
例题2、（09年浙江卷）17．如图所示，在磁感应强度大小为B、方
向竖直向上的匀强磁场中，有一质量为
、阻值为
的闭合矩形金属线框
用绝缘轻质细杆悬挂在
点，并可绕
点摆动。
金属线框从右侧某一位置静止开始释放，在摆动到左侧最
高点的过程中，细杆和金属线框平面始终处于同一平面，且垂直纸面。
则线框中感应电流的方向是
A．
B．
C．先是
，后是
D．先是
，后是
例题3、（09年海南物理）4．一长直铁芯上绕有一固定线圈M，铁
芯右端与一木质圆柱密接，木质圆柱上套有一闭合金属环N，N可在木质圆柱上无摩擦移动。
M连接在如图所示的电路中，其中R为滑线变阻器，
和
为直流电源，S为单刀双掷开关。
下列情况中，可观测到N向左运
动的是
A．在S断开的情况下，S向a闭合的瞬间
B．在S断开的情况下，S向b闭合的瞬间
C．在S已向a闭合的情况下，将R的滑动头向c端移动时
D．在S已向a闭合的情况下，将R的滑动头向d端移动时
4、阅读材料：寻找磁单极子（老教材P181）
例题4、1931年英国物理学家狄拉克从理论上预言：存在只有一个磁极的粒子即“磁单极子”.1982年美国物理学家卡布莱设计了一个寻找磁单极子的实验，仪器的主要部分是一个由超导体组成的线圈，超导体的电阻为零，一个微弱的电动势就可以在超导线圈中引起感应电流，而且这个电流将长期维持下去，并不减弱，他设想，如果一个只有N极的磁单极子从上向下穿过如图所示的超导线圈，那么从上向下看，超导线圈上将出现
A.先是逆时针方向的感应电流，然后是顺时针方向的感应电流
B.先是顺时针方向的感应电流，然后是逆时针方向的感应电流
C.顺时针方向持续流动的感应电流
D.逆时针方向持续流动的感应电流
5、自感现象：由于导体自身的电流发生变化而产生的电磁感应现象。
1．自感现象：线圈中电流发生变化而在它本身激发出感应电动势的现象叫做自感。
由于自感而产生的感应电动势电动势叫做自感电动势。
自感电动势：其中L是自感系数，单位：亨利（H）
应用：镇流器
防止：精密电阻中的双线绕法
例题5、如图电路中，S是闭合的，此时流过线圈的电流为I2，流过灯A 的电流为I1，且I2大于I1，在t1时刻将S断开，那么流过灯的电流随时间变化的图象是下图中的那一个？
6、补充：日光灯原理
例题6、日光灯电路主要由镇流器、起动器和灯管组成，在日光灯点燃的过程中
A.镇流器给日光灯开始点燃提供瞬时高压
B.灯管正常发光时，镇流器起降压限流作用
C.灯管正常发光时，起动器内的双金属片是分离的
D.镇流器在电路中起着将交流变直流的作用
7、涡流、电磁阻尼和电磁驱动
⑴涡流：块状金属在变化的磁场中或在磁场中运动时产生的在金属块内自成闭合回路的感应电流，叫涡电流，简称涡流。
应用：真空冶炼炉
危害：发热浪费能量——如电动机、变压器的铁芯
（2）电磁阻尼：导体在磁场中运动时，感应电流使导体受到安培力而总是要阻碍导体的相对运动的现象。
应用：磁电式仪表、电气机车的电磁制动、阻尼摆等。
（3）电磁驱动：当磁场相对于导体转动时，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用而运动起来的现象。
应用：线圈转动与磁铁同向，但转速小于磁铁，即同向异步。
说明：电磁阻尼是导体相对于磁场运动，而电磁驱动是磁场相对于导体运动。
安培力的作用都是阻碍它们间的相对运动。
【例7】如图所示是高频焊接原理示意图．线圈中通以高频变化的
电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝产生大量热量，将金属融化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少，以下说法正确的是（）
A．电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高的越快
B．电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高的越快
C．工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻小
D．工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻大
例1、ACD 例2、B 例3、C 例4、D 例5、D 例6、ABC 例7、AD。