高中物理总复习高二下《电磁感应》讲义A4.docx

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高中物理总复习高二下《电磁感应》讲义A4

高二物理下册——电磁感应

【一、电磁感应现象楞次定律：

】

一、磁通量：

1、定义:

磁感应强度与面积的乘积,叫做穿过这个面的磁通量.

2、定义式:

Φ=BS.说明:

该式只适用于匀强磁场的情况,且式中的S是跟磁场方向垂直的面积;若不垂直,

则需取平面在垂直于磁场方向上的投影面积,即Φ=BS⊥=BSsinθ,θ是S与磁场方向的夹角.

3、磁通量Φ是标量,但有正负.Φ的正负意义是:

从正、反两面哪个面穿入，若从一面穿入为正,

则从另一面穿入为负.

4、单位:

韦伯,符号:

Wb.5、磁通量的意义:

指穿过某个面的磁感线的条数.

6、磁通量的变化:

ΔΦ=Φ2-Φ1,即末、初磁通量之差.

（1）磁感应强度B不变,有效面积S变化时,则ΔΦ=Φ2-Φ1=B·ΔS.

（2）磁感应强度B变化,磁感线穿过的有效面积S不变时,则ΔΦ=Φ2-Φ1=ΔB·S.

（3）磁感应强度B和有效面积S同时变化时,则ΔΦ=Φ2-Φ1=B2S2-B1S1.

二、电磁感应现象

1、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,这种利用磁场产生电流的现象

叫做电磁感应.

2、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,即ΔΦ≠0,闭合电路中就有感应电流产生.

3、产生感应电动势的条件：

穿过电路的磁通量发生变化.（电磁感应现象的实质是产生感应电动势.如果回路闭

合,则有感应电流;如果回路不闭合,则只有感应电动势而无感应电流.）

说明:

产生感应电动势的那部分导体相当于电源.

三、感应电流方向的判断

1、右手定则:

伸开右手,让大拇指跟其余四指垂直,并且都跟手掌在同一平面内,让磁感线从手心垂直进入,大拇

指指向导体运动方向,其余四指所指的方向就是感应电流的方向.

2、楞次定律：

内容:

感应电流具有这样的方向,就是感应电流产生的磁场,总是要阻碍引起感应电流的磁通量变化

3、判断感应电流方向问题的思路

运用楞次定律判定感应电流方向的基本思路可归结为:

“一原、二感、三电流”,即为

（1）明确原磁场:

弄清原磁场方向及磁通量的变化情况;

（2）确定感应磁场:

即跟据楞次定律中的“阻碍”原则,结合原磁场磁通量变化情况,确定出感应电流产生

的感应磁场的方向;

（3）判定感应电流方向:

即根据感应磁场的方向,运用安培定则判断出感应电流的方向.即据原磁场（Φ原

方向及ΔΦ情况）确定感应磁场（B感方向）判断感应电流（I感方向）.

说明:

1、楞次定律是普遍规律,适用于一切电磁感应现象,而右手定则只适用于导体切割磁感线运动的情况

此种情况用右手定则判定比用楞次定律判定更简便.

2、右手定则与左手定则的区别:

抓住因果关系才能无误.“因动而电”用右手;“因电而动”用左手.

【典型例题解析：

】

一、磁通量及其变化的计算：

由公式Φ=BS计算磁通量及磁通量的变化应把握好以下几点:

（1）此公式只适用于匀强磁场

（2）式中的S是与磁场垂直的有效面积

（3）磁通量Φ为双向标量,其正负表示与规定的正方向是相同还是相反

（4）磁通量的变化量ΔΦ是指穿过磁场中某一面的末态磁通量Φ2与初态磁通量Φ1的差值,即ΔΦ=|Φ2-Φ1|

【例1】面积为S的矩形线框abcd,处在磁感应强度为B的匀强磁场中（磁场区域

足够大）,磁场方向与线框平面成θ角,如图9-1-1所示,当线框以ab为轴顺时针

转900过程中,穿过abcd的磁通量变化量ΔΦ=.

1、在水平面上有一不规则的多边形导线框,面积为S=20cm2,在竖直方向加以如图

9-1-2所示的磁场,则下列说法中正确的是（方向以竖直向上为正）（）

A.前2s内穿过线框的磁通的变化为ΔΦ=0

B.前1s内穿过线框的磁通的变化为ΔΦ=-30Wb

C.第二个1s内穿过线框的磁通的变化为ΔΦ=-3x10-3Wb

D.第二个1s内穿过线框的磁通的变化为ΔΦ=-1x10-3Wb

二、感应电流方向的判定

感应电流方向的判定方法:

方法一:

右手定则（部分导体切割磁感线）方法二:

楞次定律

【例2】某实验小组用如图9-1-3所示的实验装置来验证楞次定律.当条形磁铁

自上而下穿过固定的线圈时,通过电流计的感应电流方向是（）

A.a→

→bB.先a→

→b,后b→

→a

C.先b→

→aD.先b→

→a,后a→

→b

2、如图9-1-4所示,用一根长为L质量不计的绝缘细杆与一个上弧长为

、下弧长为d0的金属线框的中点连结并

悬挂于O点,悬点正下方存在一个上弧长为2

、下弧长为2d0的方向垂直纸面向里的匀强磁场,且d0<

先将线框拉开到如图所示位置,松手后让线框进入磁场,忽略空气阻力和摩擦力,下列说法正确的是（）

A.金属线框进入磁场时感应电流的方向为a→b→c→d→a

B.金属线框离开磁场时感应电流的方向为a→d→c→b→a

C.金属线框dc边进入磁场与ab边离开磁场的速度大小总是相等

D.金属线框最终将在磁场内做简谐运动

三、楞次定律推论的应用

在实际问题的分析中,楞次定律的应用可拓展为以下四个方面

1阻碍原磁通量的变化,即“增反减同”;

2阻碍相对运动,即“来拒去留”;

3使线圈面积有扩大或缩小的趋势,即“大小小大”;

4阻碍导体中原来的电流发生变化,即“自感现象”.

四、安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的综合应有

解决此类问题的关键是抓住因果关系：

①因电而生磁（I→B）→安培定则

②因动而生电（v、B→I感）→右手定则③因电而受力（I、B→F安）→左手定则

【例3】在图9-1-6中，CDEF为闭合线圈，AB为电阻丝.当滑动变阻器的滑动头向下滑动时，线圈CDEF中的感应

电流在G处产生的磁感强度的方向是“·”时，电源的哪一端是正极？

3、两圆环A、B置于同一水平面上,其中A为均匀带电绝缘环,B为导体环.当A以如9-1-7所示的方向,绕中心转

动的角速度发生变化时,B中产生如图所示的感应电流,则（）

A.A可能带正电且转速减小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

4、电阻R、电容器C与一线圈连成闭合回路,条形磁铁静止于线圈的正上方,N极朝下,如图9-1-8所示.现使磁铁

开始自由下落,在N极接近线圈上端的过程中,流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是（）

A.从a到b,上极板带正电B.从a到b,下极板带正电

C.从b到a,上极板带正电D.从b到a,下极板带正电

【学生课后练习题：

】

1、如图9-1-9所示,a、b、c三个闭合线圈,放在同一平面内,当a线圈中有电流I通过时,它们的磁通量分别为

Фa、Фb、Фc下列说法中正确的是（）

A.Φa＜Φb＜ΦcB.Φa＞Φb＞ΦcC.Φa＜Φc＜ΦbD.Φa＞Φc＞Φb

2、如图9-1-10所示,面积为S的线圈放在磁感应强度为B的竖直向上的匀强磁场中,若线圈平面与水平面所成的

夹角为θ,那么穿过线圈的磁通量为（）

A.Φ=BScosθB.Φ=BSsinθC.Φ=BStanθD.Φ=BScotθ

3、在水平面上有一固定的U形金属框架,上置一金属杆ab,如图9-1-11所示（纸面即水平面）,在垂直纸面方向有

一匀强磁场,则（）

A.若磁感应强度方向垂直纸面向外并增大时,杆ab将向右移动

B.若磁感应强度方向垂直纸面向外并减小时,杆ab将向右移动

C.若磁感应强度方向垂直纸面向里并增大时,杆ab将向右移动

D.若磁感应强度方向垂直纸面向里并减小时,杆ab将向右移动

4、如图9-1-12所示,线框面积为S,线框平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直.则穿过线框平面的磁通量

为;若使线框绕轴OO´转过600的角,则穿过线框平面的磁通量为;若从初始位置转过900角,

则穿过线框平面的磁通量为;若从初始位置转过1800角,则穿过线框平面的磁通量变化量大小为.

若将单匝线框换成50匝线框,上述各空的结果将（填“变化”或“不变”）.

5、用如图9-1-13所示的电路来研究电磁感应现象.A、B为规格相同的电流表,D是两个套在一起的大小线圈,

绕线方向如图.小线圈与A构成回路,大线圈与B构成闭合电路.闭合电键K,稳定后电流表A指针位置如

图.当电键K突然断开时,电流表B指针将向偏（填“左”或“右”）.

6、磁感应强度为B的匀强磁场仅存在于边长为2L的正方形范围内,有一个电阻为R、边长为L的正方形导线框

abcd,沿垂直于磁感线方向,以速度v匀速通过磁场,如图9-1-14所示,从ab进入磁场时开始计时,到线框离开

磁场为止.

（1）画出穿过线框的磁通量随时间变化的图象;

（2）判断线框中有无感应电流.若有,答出感应电流的方向.

7、如图9-1-16所示,水平放置的两条光滑轨道上,有可自由移动的金属棒PQ、MN,当PQ在外力作用下运动时,

MN在磁场力作用下向右运动,则PQ所做的运动可能是（）

A.向右加速运动B.向左加速运动C.向右减速运动D.向左减速运动

【二、法拉第电磁感应定律：

】

一、感应电动势：

在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势,产生感应电动势的那部分导体相当于电源,其电

阻相当于电源内电阻.电动势是标量,为了区别反电动势,可以约定电动势的方向就是电源内部电流的方向.

二、感应电动势的大小

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的变化率成正比.

（2）公式:

（3）公式说明：

①上式适用于回路中磁通量发生变化的情形,回路不一定闭合.

②感应电动势E的大小与磁通量的变化率成正比,而不是与磁通量的变化量成正比,更不是与磁通量成正比

要注意

与ΔФ和Φ三个量的物理意义各不相同,且无大小上的必然关系.

③当

由磁场变化引起时,

常用

来计算;当

由回路面积变化引起时,

常用

来计算.

④由

算出的是时间

内的平均感应电动势,一般并不等于初态与末态电动势的算术平均值.

2、导体切割磁感线产生的感应电动势：

（1）公式:

E=BLvsinθ

（2）对公式的理解：

①公式只适用于一部分导体在匀强磁场中做切割磁感线运动时产生的感应电动势的计算

其中L是导体切割磁感线的有效长度,θ是矢量B和v方向间的夹角,且L与磁感线保持垂直（实际应用中

一般只涉及此种情况）.

②若θ=900,即B⊥v时,公式可简化为E=BLv,此时,感应电动势最大;若θ=00,即B∥V时,导体在磁场中运动不切

割磁感线,E=0.

③若导体是曲折的,则L应是导体的有效切割长度,即是导体两端点在B、v所决定平面的垂线上的投影长度.

④公式E=BLv中,若v为一段时间内的平均速度,则E亦为这段时间内感应电动势的平均值;若v为瞬时速度,

则E亦为该时刻感应电动势的瞬时值.

⑤直导线绕其一端在垂直匀强磁场的平面内转动,产生的感应电动势运用公式E=BL

计算时,式中

是导线上

各点切割速度的平均值,

所以

3、反电动势：

反电动势对电路中的电流起削弱作用.

【典型例题解析：

】

一、Ф、ΔФ、ΔФ/Δt三者的比较:

磁通量Φ

磁通量变化ΔΦ

磁通量变化率ΔФ/Δt

物理

意义

某时刻穿过磁场中某个面的磁感线条数

穿过某个面的磁通量随时间的变化量

穿过某个面