高中物理人教版《电磁感应》1
高中物理 第一章 电磁感应 1.7 涡流 汽车车速表是电磁
汽车车速表是电磁感应原理的应用汽车驾驶室内的车速表是指示汽车行驶速度的仪表。
它是利用电磁感应原理，使表盘上指针的摆角与汽车的行驶速度成正比。
车速表主要由驱动轴、磁铁、速度盘，弹簧游丝、指针轴、指针组成。
其中永久磁铁与驱动轴相连。
在表壳上装有刻度为公里/小时的表盘。
永久磁铁的磁感线方向如图1所示。
其中一部分磁感线将通过速度盘，磁感线在速度盘上的分布是不均匀的，越接近磁极的地方磁感线数目越多。
当驱动轴带动永久磁铁转动时，则通过速度盘上各部分的磁感线将依次变化，顺着磁铁转动的前方，磁感线的数目逐渐增加，而后方则逐渐减少。
由法拉第电磁感应原理知道，通过导体的磁感线数目发生变化时，在导体内部会产生感应电流。
又由楞次定律知道，感应电流也要产生磁场，其磁感线的方向是阻止原来磁场的变化。
用楞次定律判断出，顺着磁铁转动的前方，感应电流产生的磁感线与磁铁产生的磁感线方向相反，因此它们之间互相排斥；反之后方感应电流产生的磁感线方向与磁铁产生的磁感线方向相同，因此它们之间相互吸引。
由于这种吸引作用，速度盘被磁铁带着转动，同时轴及指针也随之一起转动。
为了使指针能根据不同车速停留在不同位置上，在指针轴上装有弹簧游丝，游丝的另一端固定在铁壳的架上。
当速度盘转过一定角度时，游丝被扭转产生相反的力矩，当它与永久磁铁带动速度盘的力矩相等时，则速度盘停留在那个位置而处于平衡状态。
这时，指针轴上的指针便指示出相应的车速数值。
永久磁铁转动的速度和汽车行驶速度成正比。
当汽车行驶速度增大时，在速度盘中感应的电流及相应的带动速度盘转动的力矩将按比例地增加，使指针转过更大的角度，因此车速不同指针指出的车速值也相应不同。
当汽车停止行驶时，磁铁停转，弹簧游丝使指针轴复位，从而使指针指在“0”处。
1。
_新教材高中物理第二章电磁感应1楞次定律学案新人教版选择性必修第二册
楞次定律1．在探究楞次定律的实验过程中，会提出物理问题、获取和处理信息、得出结论并作出解释，提高自身“科学探究”“科学态度与责任”的物理学科核心素养。
2．正确理解楞次定律的内容及其本质。
3．能够熟练运用楞次定律和右手定则判断感应电流的方向。
知识点一影响感应电流方向的因素楞次定律[情境导学]线圈与电流表相连，把磁体的某一个磁极向线圈中插入、或从线圈中抽出，两种情况电流表的指针都发生了偏转，但两种情况下偏转的方向不同，这说明感应电流的方向并不相同。
感应电流的方向与哪些因素有关？提示：感应电流的方向与磁场方向及磁场变化的情况有关。
[知识梳理]1．产生感应电流的条件：穿过闭合回路的磁通量发生变化。
2．探究影响感应电流方向的因素(1)实验器材：条形磁铁、电流表、线圈、导线、一节干电池(用来查明线圈中电流的流向与电流表中指针偏转方向的关系)、电阻(10 kΩ)。
(2)实验现象：如图所示，在四种情况下，将实验结果填入下表。
(3)实验分析①线圈内磁通量增大时的情况图号磁场方向感应电流的方向感应电流的磁场方向甲向下逆时针(俯视)向上乙向上顺时针(俯视)向下②线圈内磁通量减小时的情况图号磁场方向感应电流的方向感应电流的磁场方向丙向下顺时针(俯视)向下丁向上逆时针(俯视)向上(4)实验结论表述一：当穿过线圈的磁通量增大时，感应电流的磁场与原磁场的方向相反；当穿过线圈的磁通量减小时，感应电流的磁场与原磁场的方向相同。
表述二：当磁铁靠近线圈时，两者相斥；当磁铁远离线圈时，两者相吸。
3．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。
[初试小题]1．判断正误。
(1)有磁场就会产生电流。
(×)(2)感应电流的磁场方向总是与原磁场方向相反。
(×)(3)感应电流的磁场总是阻碍原磁场的磁通量。
(×)(4)感应电流的磁场有可能阻止原磁通量的变化。
(×)(5)楞次定律表明感应电流的效果总是与引起感应电流的原因相对抗。
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二第、2节导法体拉切铜第割电磁轴磁感感线应运上定动律时，的感它应电动的势 边缘正好在两磁极之间，两块铜片C、D分别与转动 轴和铜盘的边缘良好接触．使铜盘转动，电阻R中就有电流通 【名校课堂】获奖PPT-高中物理人教版《电磁感应》PPT获奖课件（最新版本）推荐
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二、导体切割磁感线运动时的感应电动势
1、导体垂直切磁感线.
E B S B Ls BLv
t
t t
动生电动势：由于导体运动而产生的电动势。
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• 一根直导线长为0.1m，在磁感应强度为 0.1T的匀强磁场中以10m/s的速度匀速运 动，则下列关于直导线中产生的感应电 动势的说法正确的是（ ） • A．—定为0.1V B．可能为0 C．可能为 0.01V D．最大值为0.1V
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2.法拉第电磁感应定律的理解
• (1)感应电动势的大小由线圈的匝数和穿过线圈的磁通量的变化率共同 决定，而与磁通量Φ的大小、变化量ΔΦ的大小没有必然联系．
• (2)磁通量的变化率对应Φt图线上某点切线的斜率．
Φ
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第2节 法拉第电磁感应定律
穿过闭合导体回路的磁通量发生变化，闭合导 体回路中就有感应电流。感应电流的大小跟哪 些因素有关？
• 请你猜想一下
人教版新教材普通高中物理第三册 第十三章 电磁感应与电磁波初步 第一节 磁场 磁感线
新知探究
磁场中各点的磁场方向如何判定呢?
将一个小磁针放在磁场中某一点,小磁针静止时,北极N所 指的方向,就是该点的磁场方向.
例2：如图所示，在三维直角坐标系中，若一束电子沿y轴正向运动， 则由此产生的在z轴上A点和x轴上B点的磁场方向是（ A ） A.A点磁场沿x轴正方向，B点磁场沿z轴负方向 B.A点磁场沿x轴负方向，B点磁场沿z轴正方向 C.A点磁场沿z轴正方向，B点磁场沿x轴负方向 D.A点磁场沿x轴正方向，B点磁场沿z轴正方向
新知探究
知识点 1 电和磁的联系
1.磁现象 最初发现的磁体是被称为“天然磁石”的矿物，其中含有主要 成分为Fe3O4，能吸引其他物体，很像磁铁.
新知探究
知识点 1 电和磁的联系
1.磁现象 (1)磁性：磁体吸引铁质物体的性质． (2)磁极：磁体上磁性最强的区域． ①北极：自由转动的磁体，静止时指北的磁极，又叫N极． ②南极：自由转动的磁体，静止时指南的磁极，又叫S极．
新知探究
知识点 2 磁场
基本性质：对处于磁场中的磁体、电流和运动电荷有磁场力的作用 。
磁场虽然看不见、摸不着，不是由分子、原子组成的，但却是客观 存在的，场和实物是物质存在的两种形式，通过跟别的物体发生相 互作用时表现出自己的特性。
Hale Waihona Puke 师指点对磁场的理解基本性质 客观性质
特殊性质 磁场的 方向性
对放入其中的磁体或电流产生磁力作用
新知探究
知识点 4 安培定则（右手螺旋定则）
新教材高中物理第二章电磁感应1楞次定律导学案新人教版选择性必修第二册
第二章电磁感应1.楞次定律1．会用实验探究影响感应电流方向的因素。
2.理解楞次定律的内容。
3.会用楞次定律判断感应电流的方向。
4.会用右手定则及楞次定律解答有关问题。
一、影响感应电流方向的因素02 1．穿过闭合回路的□01磁通量变化是产生感应电流的条件，所以感应电流的方向可能与□磁通量的变化有关。
2．通过实验，记录磁极进出闭合线圈运动的四种情况，分析总结感应电流的方向与□03磁通量的变化之间的关系。
二、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□01阻碍引起感应电流的磁通02变化。
量的□03能量守恒定律的必然结果。
2．实质：感应电流沿着楞次定律所述的方向，是□三、右手定则01垂直，并且都与手掌在□02同一个平面内；1．内容：伸开右手，使拇指与其余四个手指□05四指所指的方向就是感应让磁感线从□03掌心进入，并使□04拇指指向导线运动的方向，这时□电流的方向。
如图所示。
06导线切割磁感线时感应电流的方向。
2．适用条件：更便于判定□判一判(1)感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁通量的变化，所以原磁通量不变。
( )(2)电路不闭合，穿过回路的磁通量变化时，也会产生“阻碍”作用。
( )(3)楞次定律是机械能守恒定律在电磁感应现象中的具体体现。
( )(4)凡可以用右手定则判断感应电流方向的，均能用楞次定律判断。
( )提示：(1)×(2)×回路中的“阻碍”作用是由感应电流的磁场产生的，若回路不闭合，就无感应电流，因此不会产生“阻碍”作用。
(3)×(4)√想一想(1)楞次定律中，“阻碍引起感应电流的磁通量的变化”是说感应电流的磁场与原磁场方向相反吗？提示：不是，应理解为：原磁场磁通量增大时，感应电流的磁场与原磁场方向相反；原磁场磁通量减小时，感应电流的磁场与原磁场方向相同。
(2)右手定则与右手螺旋定则相同吗？提示：不同，右手定则中四指与拇指在同一平面上，判断的是感应电流的方向；右手螺旋定则中四指是弯曲的，大拇指与四指不在同一平面上，判断的是电流周围的磁场方向。
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•
6.在这种富于伸缩性的网络里，随时 随地是 有一个 “己” 作中心 的。这 并不是 个人主 义，而 是自我 主义。 在个人 主义下 ，一方 面是平 等观念 ，指在 同一团 体中各 分子的 地位相 等，个 人不能 侵犯大 家的权 利；一 方面是 宪法观 念，指 团体不 能抹煞 个人， 只能在 个人们 所愿意 交出的 一分权 利上控 制个人 。
2、定律表达式的推演过程
E Φ t
E K Φ (K是比例常数)
t
当k=1, E=
t
E n Φ (n为线圈的匝数) t
E n Φ t
说明： 1、这个公式是法拉第电磁感应定律的一般表达式； 2、单位：1V=1Wb/s 3、公式中的ΔΦ取绝对值，不涉及正负； 4、E表示Δt内的平均感应电动势
图片导入 长江三峡水电站
产生感应电流的条件是什么？
（1）闭合回路
（2）磁通量变化
一、感应电动势 1、定义：在电磁感应现象中产生 的电动势叫感应电动势（E）. （1）感应电动势产生条件：磁通量发生改变
电磁感应现象的本质---感应电动势，
二、探究：影响感应电动势大小的因素
从演示的实验、感应电动 势的产生做出合理的猜想
（2）表达式：E n Φ
t
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问题思考： 学了本节课的内容，你觉得你能发出
电吗？若要发出更多的电能，你有何措施？
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3．导体切割磁感线时的感应电动势
(1)如图所示电路，闭合电路一部分导体 ab 处于匀强磁场中，
磁感应强度为 B，ab 的长度为 L，以速度 v 匀速切割磁感线，
设在 Δt 时间内导体棒由原来的位置运动到 a1b1，这时线框面积
的变化量为 ΔS＝ LvΔt ，穿过闭合电路磁通量的变化量为 ΔΦ
＝ BΔS ＝
【例 3】 如图所示，半径为 a 的圆形区域内有匀强磁场， 磁感应强度 B＝0.2 T，磁场方向垂直纸面向里，半径为 b 的金 属圆环与磁场同心放置，磁场与环面垂直，其中 a＝0.4 m，b＝ 0.6 m．金属环上分别接有灯 L1、L2，两灯的电阻均为 R＝2 Ω. 一金属棒 MN 与金属环接触良好，棒与环的电阻均不计 .
A．导体 PQ 切割磁感线产生的感应电动势的大小为 5.0 V B．导体 PQ 受到的安培力方向水平向右 C．作用力 F 大小是 0.50 N D．作用力 F 的功率是 5 W
解析：E＝BLv＝0.50×1.0×10 V＝5.0 V，A 正确；由右手 定则和左手定则知，安培力方向水平向左，且 F＝F 安＝B2RL2v＝ 2.5 N，B、C 错误；PF＝F·v＝2.5×10 W＝25 W，D 错误．
(4)该式适用于导体平动时，即导体上各点的速度相等时．
(5)当导体绕一端转动时如图所示，由于导体上各点的速度 不同，是线性增加的，所以导体运动的平均速度为 v ＝0＋2ωl＝ ω2l，由公式 E＝Bl v 得，E＝Blω2l＝12Bl2ω.
(6)公式中的 v 应理解为导线和磁场的相对速度，当导线不 动而磁场运动时，也有电磁感应现象产生．
考点二 导体切割磁感线产生的感应电动势
1．对公式 E＝Blvsinθ 的理解 (1)该公式可看成法拉第电磁感应定律的一种特殊情况，通 常用来求导体运动速度为 v 时的瞬时电动势． (2)当 B、l、v 三个量方向相互垂直时，E＝Blv；当有任意 两个量的方向平行时，E＝0.
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E感
四、感生电动势
例：磁感应强度为B的匀强磁场充满半径为 r的圆柱形区域内，其方向与圆柱的轴线平 行，其大小以△B/△t的速率增加，一根长 为r的细金属棒与磁场方向垂直的放在磁场 区域内，杆的两端恰好在圆周上，求棒中 的感应电动势。
例：（2003年上海交大冬令营）如图9所示，半径为R的 圆形区域内有随时间均匀变化的匀强磁场，磁感应强度B 随时间t均匀增加的变化率为k（k为常数），t=0时的磁 感应强度为B0，B的方向与圆形区域垂直，在图中垂直纸 面向内。一长为2R的金属杆AC也处在圆形区域所在平面， 并以速度v扫过磁场区域。设在t时刻杆位于图示位置， 此时杆的AB段正好在磁场内，BC段位于磁场之外，且 AB=BC=R，求此时杆的感应电动势。
电磁感应
感生感应
一、磁通量
BS cos
BS cos
注意：磁通量是标量，但从不同方向穿过同 一曲面时磁通量有正负之分
例：（2006年北大自招）如图3所示，一个电阻为 R的长方形线圈abcd沿着图中所指的南北方向平放 在北半球的一个水平桌面上，ab边长为L1，bc边 长为L2，现突然将线圈翻转1800，使ab与dc互换位 置，用冲击电流计测得导线中流过的电荷量Q1， 然后维持ad边不动，将线圈绕ad边转动，使之突 然竖直，这次测得导线中流过的电荷量为Q2 。求 该处的地磁场的磁感应强度的大小。
图所示。在圆环所围成的区域内，存在垂直于圆
指向纸面里的匀强磁场。磁场的磁感强度的大小 随时间增大，变化率为恒定值b。已知圆环中的感 应电动势是均匀分布的。设MN为圆环上的两点， MN间的弧长为半圆弧PMNQ的一半。试求这两点 间的电压。
三、涡旋电场
麦克斯韦电磁场理论表明：变化的磁场在 周围空间会激发出感生电场。
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3．导体切割磁感线时的感应电动势
(1)如图所示电路，闭合电路一部分导体 ab 处于匀强磁场中，
磁感应强度为 B，ab 的长度为 L，以速度 v 匀速切割磁感线，
设在 Δt 时间内导体棒由原来的位置运动到 a1b1，这时线框面积
的变化量为 ΔS＝ LvΔt ，穿过闭合电路磁通量的变化量为 ΔΦ
＝ BΔS ＝
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(3)在高中阶段所涉及的磁通量发生变化有三种方式： ①磁感应强度 B 不变，垂直于磁场的回路面积发生变化，ΔS ＝|S2－S1|，此时 E＝nBΔΔSt ； ②垂直于磁场的回路面积 S 不变，磁感应强度发生变化，ΔB ＝|B2－B1|，此时 E＝nSΔΔBt ，其中ΔΔBt 叫磁感应强度的变化率， 等于 B－t 图象上某点切线的斜率；
kΔΔΦt
，k 为比例系数，国际单位制中 k
ΔΦ ＝1.上式可简化为 E＝ Δt
，对 n 匝线圈 E＝ nΔΔΦt
.ΔΔΦt 称
Hale Waihona Puke 为磁通量的 变化率．(3)单位 在国际单位制中，感应电动势 E 的单位是 伏特(V)．
磁通量 Φ、磁通量的变化量 ΔΦ、磁通量的变化率ΔΔΦt 的物 理含义各是什么？
提示：磁通量 Φ 是穿过某一面积的磁感线的条数，是状态 量；磁通量的变化量 ΔΦ＝Φ2－Φ1，表示磁通量变化了多少， 是过程量；磁通量的变化率是单位时间内磁通量的变化量，表 示磁通量变化的快慢．可类比速度 v、速度的变化量 Δv 与速度 的变化率ΔΔvt (加速度 a)三者的区别．
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2．对公式 E＝nΔΔΦt 的理解 (1)感应电动势 E 的大小取决于穿过电路的磁通量的变化率 ΔΔΦt ，而与 Φ 的大小、ΔΦ 的大小没有必然的关系，与电路的电 阻 R 无关；感应电流的大小与 E 和回路总电阻 R 有关． (2)磁通量的变化率ΔΔΦt 是 Φ－t 图象上某点切线的斜率．
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4．反电动势 电动机转动时产生的 感应电动势 削弱了电源电动势的作 用，这个电动势称为 反电动势．反电动势的作用是 阻碍 线圈 的转动．电动机被卡住停止转动，这时就没有了 反电动势 ， 电动机变为 纯电阻 ，剧烈发热，很可能烧毁．
“电动机不是纯电阻，不适用欧姆定律．”你对这句话怎 样理解？
提示：电动机的线圈在安培力作用下在磁场中旋转，必定 切割磁感线，产生感应电动势，该电动势的方向与原电源电动 势 E 的方向相反，使电路中电流 I 减小，即 I 小于Er ，欧姆定律 不成立．当电动机被卡住不转时，不产生反电动势，欧姆定律 仍然成立，这时电能完全转化为内能．
考点一 法拉第电磁感应定律的理解和应用
1．磁通量 Φ，磁通量的变化量 ΔΦ，磁通量的变化率ΔΔΦt 的
比较
物理量 单位
物理意义
计算公式
表示某时刻或某位置
磁通量 Φ Wb 时穿过某一面积的磁 Φ＝BS⊥ 感线条数的多少
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1Φ、ΔΦ、ΔΔΦt 均与线圈匝数无关. 2磁通量和磁通量的变化率的大小没有直接关系，Φ 很大 时，ΔΔΦt 可能很小，也可能很大；Φ＝0 时，ΔΔΦt 可能不为零.
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第二章
电磁感应及其应用
2 法拉第电磁感应定律
01课前自主学习 03课堂效果检测
02课堂考点演练 课时作业
1．感应电动势 穿过闭合回路中的 磁通量 发生变化，其中就有 感应电流 ， 这说明电路中一定有电动势．在 电磁感应现象 中产生的电动势 叫做感应电动势．产生感应电动势的那部分导体相当于 电源．
BLvΔt
，由法拉第电磁感应定律，得
E
＝
ΔΦ Δt
＝ BLv .所以，E＝BLv 是 E＝nΔΔΦt 的推论．
(2)当导体的运动方向跟磁感线方向有一个夹角 θ 时，可以 把速度 v 分解为两个分量：垂直于磁感线的分量 v1＝vsinθ 和 平行于磁感线的分量 v2＝vcosθ .后者不切割磁感线，不产生 感应电动势．前者切割磁感线，产生的感应电动势为 E＝BLv1 ＝ BLvsinθ .
物理量 单位
物理意义
表示在某一过程中穿 磁通量的
Wb 过某一面积的磁通量 变化量 ΔΦ
变化的多少
磁通量的
表示穿过某一面积的
变化率ΔΔΦt Wb/s 磁通量变化的快慢
计算公式 ΔΦ＝Φ2－Φ1
ΔΦ＝|Φ1－Φ2|
Δt
Δt
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产生感应电动势的条件与产生感应电流的条件有何不同？
提示：产生感应电流的条件是穿过闭合导体回路的磁通量 发生变化，但不论回路是否闭合，只要穿过它的磁通量发生变 化，就会产生感应电动势．
2．法拉第电磁感应定律
(1)内容
电路中感应电动势的大小与穿过这一电路的 磁通量的变化率
成正比．
(2)表达式 对单匝线圈 E＝