电磁感应必考知识点总结与经典习题讲解及配套练习题.docx
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电磁感应知识点总结
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。
（3）“阻碍”的含义.
①“阻碍”可能是“反抗”，也可能是“补偿”.
当引起感应电流的磁通量（原磁通量）增加时，感应电流的磁场就与原磁场的方向相反，感应电流的磁场“反抗”原磁通量的增加；当原磁通量减少时，感应电流的磁场就与原磁场的方向相同，感应电流的磁场“补偿”原磁通量的减少。
（“增反减同”）
②“阻碍”不等于“阻止”，而是“延缓”.
感应电流的磁场不能阻止原磁通量的变化，只是延缓了原磁通量的变化。
当由于原磁通量的增加引起感应电流时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，其作用仅仅使原磁通量的增加变慢了，但磁通量仍在增加，不影响磁通量最终的增加量；当由于原磁通量的减少而引起感应电流时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，其作用仅仅使原磁通量的减少变慢了，但磁通量仍在减少，不影响磁通量最终的减少量。
即感应电流的磁场延缓了原磁通量的变化，而不能使原磁通量停止变化，该变化多少磁通量最后还是变化多少磁通量。
③“阻碍”不意味着“相反”.
在理解楞次定律时，不能把“阻碍”作用认为感应电流产生磁场的方向与原磁场的方向相反。
事实上，它们可能同向，也可能反向。
（“增反减同”）
（4）“阻碍”的作用.
楞次定律中的“阻碍”作用，正是能的转化和守恒定律的反映，在客服这种阻碍的过程中，其他形式的能转化成电能。
（5）“阻碍”的形式.
感应电流的效果总是要反抗（或阻碍）引起感应电流的原因
（1）就磁通量而言，感应电流的磁场总是阻碍原磁场磁通量的变化.（“增反减同”）
（2）就电流而言，感应电流的磁场阻碍原电流的变化，即原电流增大时，感应电流磁场方向与原电流磁场方向相反；原电流减小时，感应电流磁场方向与原电流磁场方向相同.（“增反减同”）
（3）就相对运动而言，由于相对运动导致的电磁感应现象，感应电流的效果阻碍相对运动.（“来拒去留”）
（4）就闭合电路的面积而言，电磁感应应致使回路面积有变化趋势时，则面积收缩或扩张是为了阻碍回路磁通量的变化.（“增缩减扩”）
（6）适用范围：
一切电磁感应现象.
（7）研究对象：
整个回路.
（8）使用楞次定律的步骤：
①明确（引起感应电流的）原磁场的方向.
②明确穿过闭合电路的磁通量（指合磁通量）是增加还是减少.
③根据楞次定律确定感应电流的磁场方向.
④利用安培定则确定感应电流的方向.
2、右手定则.
（1）内容：
伸开右手，让拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，让磁感线垂直（或倾斜）从手心进入，拇指指向导体运动的方向，其余四指所指的方向就是感应电流的方向。
（2）作用：
判断感应电流的方向与磁感线方向、导体运动方向间的关系。
（3）适用范围：
导体切割磁感线。
（4）研究对象：
回路中的一部分导体。
（5）右手定则与楞次定律的联系和区别.
①联系：
右手定则可以看作是楞次定律在导体运动情况下的特殊运用，用右手定则和楞次定律判断感应电流的方向，结果是一致的。
②区别：
右手定则只适用于导体切割磁感线的情况（产生的是“动生电流”），不适合导体不运动，磁场或者面积变化的情况，即当产生“感生电流时，不能用右手定则进行判断感应电流的方向。
也就是说，楞次定律的适用范围更广，但是在导体切割磁感线的情况下用右手定则更容易判断。
3、“三定则”.
比较项目
右手定则
左手定则
安培定则
基本现象
部分导体切割磁感线
磁场对运动电荷、电流的作用力
运动电荷、电流产生磁场
作用
判断磁场B、速度v、感应电流I方向关系
判断磁场B、电流I、磁场力F方向
电流与其产生的磁场间的方向关系
图例
v
（因）
（果）
B
F
（果）
（因）
B
·×
··××
·×
（因）
（果）
因果关系
因动而电
因电而动
电流→磁场
应用实例
发电机
电动机
电磁铁
【小技巧】：
左手定则和右手定则很容易混淆，为了便于区分，把两个定则简单地总结为“通电受力用左手，运动生电用右手”。
“力”的最后一笔“丿”方向向左，用左手；“电”的最后一笔“乚”方向向右，用右手。
四、法拉第电磁感应定律.
1、法拉第电磁感应定律.
（1）内容：
电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量变化率成正比。
（2）公式：
（单匝线圈）或（n匝线圈）.
对表达式的理解：
①E∝。
对于公式，k为比例常数，当E、ΔΦ、Δt均取国际单位时，k=1，所以有。
若线圈有n匝，且穿过每匝线圈的磁通量变化率相同，则相当于n个相同的电动势串联，所以整个线圈中电动势为（本式是确定感应电动势的普遍规律，适用于所有电路，此时电路不一定闭合）.
②在中（这里的ΔΦ取绝对值，所以此公式只计算感应电动势E的大小，E的方向根据楞次定律或右手定则判断），E的大小是由匝数及磁通量的变化率（即磁通量变化的快慢）决定的，与Φ或ΔΦ之间无大小上的必然联系（类比学习：
关系类似于a、v和Δv的关系）。
③当Δt较长时，求出的是平均感应电动势；当Δt趋于零时，求出的是瞬时感应电动势。
2、E=BLv的推导过程.
如图所示闭合线圈一部分导体ab处于匀强磁场中，磁感应强度是B，ab以速度v匀速切割磁感线，求产生的感应电动势?
推导：
回路在时间t内增大的面积为：
ΔS=L（vΔt）.
穿过回路的磁通量的变化为：
ΔΦ=B·ΔS=BLv·Δt.
产生的感应电动势为：
（v是相对于磁场的速度）.
若导体斜切磁感线（即导线运动方向与导线本身垂直，
但跟磁感强度方向有夹角），如图所示，则感应电动势为
E=BLvsinθ
（斜切情况也可理解成将B分解成平行于v和垂直于v两个分量）
3、E=BLv的四个特性.
（1）相互垂直性.
公式E=BLv是在一定得条件下得出的，除了磁场是匀强磁场外，还需要B、L、v三者相互垂直，实际问题中当它们不相互垂直时，应取垂直的分量进行计算。
若B、L、v三个物理量中有其中的两个物理量方向相互平行，感应电动势为零。
（2）L的有效性.
公式E=BLv是磁感应强度B的方向与直导线L及运动方向v两两垂直的情形下，导体棒中产生的感应电动势。
L是直导线的有效长度，即导线两端点在v、B所决定平面的垂线方向上的长度。
实际上这个性质是“相互垂直线”的一个延伸，在此是分解L，事实上，我们也可以分解v或者B，让B、L、v三者相互垂直，只有这样才能直接应用公式E=BLv。
E=BL（vsinθ）或E=Bv（Lsinθ）E=B·2R·v
有效长度——直导线（或弯曲导线）在垂直速度方向上的投影长度.
（3）瞬时对应性.
对于E=BLv，若v为瞬时速度，则E为瞬时感应电动势；若v是平均速度，则E为平均感应电动势。
（4）v的相对性.
公式E=BLv中的v指导体相对磁场的速度，并不是对地的速度。
只有在磁场静止，导体棒运动的情况下，导体相对磁场的速度才跟导体相对地的速度相等。
4、公式和E=BLvsinθ的区别和联系.
（1）两公式比较.
E=BLvsinθ
区
别
研究对象
整个闭合电路
回路中做切割磁感线运动的那部分导体
适用范围
各种电磁感应现象
只适用于导体切割磁感线运动的情况
计算结果
一般情况下，求得的是Δt内的平均感应电动势
一般情况下，求得的是某一时刻的瞬时感应电动势
适用情形
常用于磁感应强度B变化所产生的电磁感应现象（磁场变化型）
常用于导体切割磁感线所产生的电磁感应现象（切割型）
联系
E=Blvsinθ是由在一定条件下推导出来的，该公式可看作法拉第电磁感应定律的一个推论或者特殊应用。
（2）两个公式的选用.
①求解导体做切割磁感线运动产生感应电动势的问题时，两个公式都可以用。
②求解某一过程（或某一段时间）内的感应电动势、平均电流、通过导体横截面的电荷量（q=IΔt）等问题，应选用.
③求解某一位置（或某一时刻）的感应电动势，计算瞬时电流、电功率及某段时间内的电功、电热等问题，应选用E=BLvsinθ。
5、感应电动势的两种求解方法.
（1）用公式求解.
是普遍适用的公式，当ΔΦ仅由磁场的变化引起时，该式可表示为；若磁感应强度B不变，ΔΦ仅由回路在垂直于磁场方向上得面积S的变化引起时，则可表示为公式，注意此时S并非线圈的面积，而是线圈内部磁场的面积。
（2）用公式E=BLvsinθ求解.
①若导体平动垂直切割磁感线，则E=BLv，此时只适用于B、L、v三者相互垂直的情况。
②若导体平动但不垂直切割磁感线，E=BLvsinθ（此点参考P4“E=BLv的推导过程”）。
6、反电动势.
电源通电后，电流从导体棒的a端流向b端，用左手定则可判
断ab棒受到的安培力水平向右，则ab棒由静止向右加速运动，
而ab棒向右运动后，会切割磁感线，从而产生感应电动势（如图），
此感应电动势的阻碍电路中原来的电流，即感应电动势的方向跟
外加电压的方向相反，这个感应电动势称为“反电动势”。
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