课件36张PPT。第四章 电磁感应第一节 划时代的发现
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第二节 探究感应电流的产生条件第四章 电磁感应学习目标
1.了解与“电生磁”及“磁生电”相关的物理学史，知道电磁感应现象和感应电流．
2．通过实验，探究和理解感应电流的产生条件．
3．会分析通过电路的磁通量的变化情况，会计算磁通量及磁通量的变化．第四章 电磁感应一、划时代的发现
1．奥斯特梦圆“电生磁”
1820年，丹麦物理学家_________发现载流导线能使小磁针发生偏转，我们把这种作用称为电流的磁效应．
奥斯特2．法拉第心系“磁生电”
(1)“磁生电”的发现
在奥斯特发现电流磁效应的影响下，1831年英国科学家_________终于悟出了磁生电的基本原理．
(2)电磁感应
变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体，它们都能引起电流的产生，我们把这些现象称为__________，产生的电流叫做感应电流．
(3)意义
电磁感应现象的发现使人们对电与磁的内在联系的认识更加完善，使人们找到了磁生电的条件．法拉第电磁感应[判一判] 1.(1)奥斯特发现了电流磁效应；法拉第发现了电磁感应现象．( )
(2)库仑发现了点电荷的相互作用规律；密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值．( )
(3)安培发现了磁场对运动电荷的作用规律；洛伦兹发现了磁场对电流的作用规律．( )
提示：由物理学史可知，奥斯特发现了电流磁效应，法拉第发现了电磁感应现象，(1)正确；库仑发现了点电荷的相互作用规律，密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值，(2)正确；洛伦兹发现了磁场对运动电荷的作用规律，安培发现了磁场对电流的作用规律，(3)错误．二、探究电磁感应的产生条件
1．探究导体棒在磁场中运动是否产生感应电流(如图)．
变化不变2.探究磁铁在线圈中运动是否产生感应电流(如图)．
变化不变3.模仿法拉第的实验(如图)．
变化不变[想一想] 2.上面三个实验中，回路中产生感应电流时，有什么共性？
提示：探究1是由于棒的运动，使围起的有效磁场面积变化，引起磁通量的变化；探究2是由于磁铁与螺线管的相对运动，引起磁通量的变化；探究3是改变A线圈的电流，使电流的磁场变化，引起穿过B线圈的磁通量的变化.三者的共性都是引起穿过线圈的磁通量发生变化.
三、感应电流产生的条件
只要穿过闭合导体回路的________发生变化，______导体回路中就会产生感应电流．
磁通量闭合[判一判] 3.(1)只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生．( )
(2)穿过螺线管的磁通量发生变化时，螺线管内部就一定有感应电流产生．( )
(3)线框不闭合时，即使穿过线框的磁通量发生变化，线框中也没有感应电流产生．( )
提示：产生感应电流的条件：一是闭合电路，二是磁通量变化．有磁通量而不变化，是不会产生感应电流的，(1)错误；磁通量发生变化，而螺线管回路不闭合，不会产生感应电流，(2)错误；线框不闭合，不管磁通量如何变化，电路中都没有感应电流产生，(3)正确．磁通量及其变化2．匀强磁场中磁通量的计算
利用公式：Φ＝BS(其中B为匀强磁场的磁感应强度，S为线圈的有效面积)．注意以下三种情况：
(1)如果磁感线与平面不垂直,如图甲所示,有效面积应理解为原平面在垂直磁场方向上的投影面积,如果平面与垂直磁场方向的夹角为θ，则有效面积为Scos θ，穿过该平面的磁通量为Φ＝BScos θ.若磁感线与平面夹角为α，则Φ＝BSsin α.
(2)S指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积，如图乙，闭合回路abcd和闭合回路ABCD虽然面积不同，但穿过它们的磁通量却相同：Φ＝BS2.
(3)某面积内有不同方向的磁感线穿过时，分别计算不同方向的磁场的磁通量，然后规定某个方向的磁通量为正，反方向的磁通量为负，求其代数和．3．非匀强磁场中磁通量的分析
条形磁铁、通电导线周围的磁场都是非匀强磁场，通常只对穿过其中的线圈的磁通量进行定性分析，分析时应兼顾磁场强弱、线圈面积和磁场与线圈的夹角等因素，并可充分利用磁感线来判断，即磁通量的大小对应穿过线圈的磁感线的条数，穿过线圈的磁感线的条数变化，则说明磁通量变化．
4．磁通量的变化
(1)Sn(Sn为线圈平面在垂直于磁感线方向上的投影面积)不变，磁感应强度发生变化，即ΔΦ＝ΔB·Sn.
(2)磁感应强度不变，Sn发生变化，ΔΦ＝ΔSn·B，其中Sn发生变化的情况又分为两种形式：①处在磁场中的闭合回路面积发生变化，引起磁通量发生变化；②闭合回路面积不变，但与磁场的夹角发生变化，从而引起投影面积发生变化．
(3)磁感应强度和投影面积均发生变化．这种情况较少见，此时应采用公式ΔΦ＝Φ2－Φ1进行分析．
? 如图所示，有一个垂直纸面向里的匀
强磁场，B＝0.8 T，磁场有明显的圆形边界，
圆心为O，半径为1 cm.现于纸面内先后放上
圆线圈，圆心均在O处，A线圈半径为1 cm,10
匝；B线圈半径为2 cm,1匝；C线圈半径为0.5 cm，1匝．问：
(1)在B减为0.4 T的过程中，A和B中磁通量改变了多少？
(2)当磁场转过30°角的过程中，C中磁通量改变了多少？
[思路探究] 第(1)问中是什么原因引起线圈中磁通量的变化？第(2)问中是什么原因引起线圈中磁通量的变化？如何计算磁通量的变化？[解析] (1)磁场变化引起磁通量变化，磁通量改变量ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝|B2S－B1S|＝ΔBS
对A线圈：ΔΦ＝ΔB·πR＝(0.8－0.4)×3.14×(1×10－2)2 Wb＝1.256×10－4 Wb
对B线圈：ΔΦ＝ΔB·πR＝1.256×10－4 Wb.
(2)对C线圈：Φ1＝Bπr2
磁场转过30°时，Φ2＝Bπr2cos 30°
磁通量改变量ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝Bπr2(1－cos 30°)≈0.8×3.14×(5×10－3)2×(1－0.866) Wb≈8.4×10－6 Wb.
[答案] 见解析借题发挥
磁通量和线圈匝数无关,磁通量的改变量和线圈匝数也无关;当线圈所围面积大于磁场区域时,以磁场区域面积为准．
1．(2014·武汉重点中学高二联考)如图所示,通
有恒定电流的导线MN与闭合金属框共面,第一
次将金属框由Ⅰ平移到Ⅱ，第二次将金属框绕
cd边翻转到Ⅱ，设先后两次通过金属框的磁通
量变化大小分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则( )
A．ΔΦ1＞ΔΦ2 B．ΔΦ1＝ΔΦ2
C．ΔΦ1＜ΔΦ2 D．不能判断
解析：将金属框由Ⅰ平移到Ⅱ磁通量的变化量大小ΔΦ1＝|Φ′－Φ|，将金属框绕cd边翻转到Ⅱ时磁通量变化量大小为ΔΦ2＝|－Φ′－Φ|，所以ΔΦ1＜ΔΦ2，故选C.C1．产生条件
(1)电路为闭合电路．
(2)穿过电路的磁通量发生变化．
注意：(1)、(2)两条必须同时满足，才能产生感应电流．
2．判断方法
(1)明确电路是否为闭合电路．
(2)判断穿过回路的磁通量是否发生变化．
感应电流有无的判断3．穿过闭合电路的磁通量发生变化，大致有以下几种情况：
例：闭合电路的一部分导体切割磁感线时例：线圈与磁体之间发生相对运动时注意：此时可由ΔΦ＝Φt－Φ0计算并判断磁通量是否变化例：线圈在磁场中转动时特别提醒：磁感线的条数可用来形象地表示一个回路的磁通量大小，所以判断穿过闭合电路的磁通量是否变化时，可充分利用穿过闭合电路的磁感线的条数是否变化来判断某过程中磁通量是否变化． (2014·潍坊高二检测)如图所示，竖直闭合矩形线框abcd与竖直通电导线MN紧靠在一起且相互绝缘，边ab、cd关于MN对称．线框中能产生感应电流的是( )
A．MN中电流变大
B．线框向右平动
C．线框向下平动
D．线框以MN为轴转动
[思路探究] (1)画出通电直导线MN的磁场分布平面图．
(2)图示位置线框abcd的磁通量是多少？B[解析] 图示位置时线框中磁通量为0，无论电流增加还是减小，线框中磁通量始终为0，即线框中磁通量不变，无感应电流产生，A错误；线框向右平动时，线框中磁通量增大，有感应电流产生，所以B项正确；当线框向下平动或线框以MN为轴转动，线框中磁通量始终为0，磁通量不变，无感应电流产生，C、D错误．规律总结
判断是否产生感应电流，关键要分析穿过闭合电路的磁通量是否发生变化，而对于本题来说，首先必须弄清楚通电直导线的磁感线分布情况，如果是立体图，我们经常还得把它转化成平面图，比如转化成俯视图、侧视图等．
2．如图所示，矩形线框有一半在匀强磁场中，若要使线框中有感应电流，下列做法中可行的是( )
A．将线框向左平移
B．以ab边为轴转动90°
C．以ad边为轴转动60°
D．以bc边为轴转动60°ABC解析：将线框向左拉出磁场的过程中，线框的bc部分做切割磁感线的运动，或者说穿过线框的磁通量减少，所以线框中产生感应电流，故A正确；当线框以ab边为轴转动时，线框的cd边右半段在做切割磁感线运动，或者说穿过线框的磁通量在发生变化，所以线框中将产生感应电流，B正确；当线框以ad边为轴转动(小于60°)，穿过线框的磁通量在减少，所以在转动过程中产生感应电流，选项C正确；当线框以bc边为轴转动时，如果转动角小于60°，则穿过线框的磁通量始终保持不变(其值为磁感应强度与矩形线框面积的一半的乘积)，D错误．故选ABC.易错易混——非匀强磁场中磁通量的比较
[范例] 如图所示，a、b是两个同平面、同心放置的金属圆环，条形磁铁穿过圆环且与两环平面垂直，则通过两圆环的磁通量Φa、Φb的大小关系为( )
A．Φa＞Φb B．Φa＜Φb
C．Φa＝Φb D．不能比较A[错因分析] 本题易错选B.其原因是直接根据Φ＝BS进行判断，没有分析条形磁铁磁感线的分布特点和不清楚穿过圆环的磁通量为有效磁通量．[正确解析] 条形磁铁磁场的磁感线的分布特点是：①磁铁内外磁感线的条数相同；②磁铁内外磁感线的方向相反；③磁铁外部磁感线的分布是两端密、中间疏．两个同心放置的同平面的金属圆环与磁铁垂直且磁铁在中央时，通过其中的磁感线的俯视图如图所示,穿过圆环的磁通量Φ＝Φ进－Φ出，由于两圆环面积Sa＜Sb，两圆环的Φ进相同，而Φ出a＜Φ出b，所以穿过两圆环的有效磁通量Φa＞Φb，故A正确．
[真知灼见] 解决这一类问题，不能机械地根据Φ＝BS进行判断.应分析磁感线的分布特点，弄清磁感线穿进、穿出情况.若穿过某个面的磁感线是双向的，那么磁通量是指磁感线的净条数.
本部分内容讲解结束按ESC键退出全屏播放课件26张PPT。第七节 涡流、电磁阻尼和电磁驱动第四章 电磁感应学习目标
1.知道涡流是如何产生的．
2．知道涡流对我们有利和不利的两方面，以及如何利用和
防止．
3．知道电磁阻尼和电磁驱动．
4．提高学习兴趣，培养用理论知识解决实际问题的能力．第四章 电磁感应一、涡流
1．概念
由于_________,在导体中产生的像水中旋涡样的感应电流．
2．特点
整块金属的电阻很小，涡流往往_____，产生的热量____.
3.应用
(1)涡流热效应的应用：如_________________ ．
(2)涡流磁效应的应用：如________、___________ ．电磁感应很强很多真空冶炼炉探雷器安检门4．防止
电动机、变压器等设备中应防止铁芯中涡流过大而导致浪费能量，损坏电器．
(1)途径一：增大铁芯材料的________ ．
(2)途径二：用相互绝缘的_________叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯．电阻率硅钢片二、电磁阻尼与电磁驱动
1．电磁阻尼
(1)概念
当导体在磁场中运动时，__________会使导体受到安培力，安培力总是_____导体运动的现象．
(2)应用
磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速______，便于读数．
感应电流阻碍停下来2．电磁驱动
(1)概念
磁场相对于导体转动时，导体中产生感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用，_________使导体_______的现象．
(2)应用
交流感应电动机．
安培力运动[想一想] 在电磁阻尼与电磁驱动中安培力所起的作用相同吗？为什么？
提示：不同，因为电磁阻尼中安培力的方向与导体运动方向相反，是阻力，而在电磁驱动中，安培力的方向与导体运动方向相同，是动力.
对涡流的理解电磁感应现象穿过金属块的磁通量发生变化，并且金属块本身可自行构成闭合回路整个导体回路的电阻一般很小，感应电流很大伴随着涡流现象，其他形式的能转化成电能，最终在金属块中转化为内能 如图所示，金属球从曲面上h高处滚下，又沿曲面的另一侧上升，设球的初速度为零，摩擦不计，曲面处在图示磁场中，则( )
A．若是匀强磁场，球滚上的高度小于h
B．若是匀强磁场，球滚上的高度等于h
C．若是非匀强磁场，球滚上的高度等于h
D．若是非匀强磁场，球滚上的高度小于h
BD[解析] 若是匀强磁场，金属球从一侧滚上另一侧过程中,穿过金属球的磁通量没发生变化，所以金属球内无涡流产生，也就没有机械能的损失，在另一侧就能滚上原来的高度，故B正确，A错误．若是非匀强磁场，金属球滚动过程中，穿过金属球的磁通量发生变化，所以金属球内产生涡流，机械能损失转化为内能，故另一侧不能到达原来的高度，所以C错误D正确．借题发挥
(1)涡流的本质是感应电流，紧扣感应电流的产生条件是解决这类问题的关键．
(2)产生涡流的过程中能量的转化：
①当金属块处在变化的磁场中，磁场能转化为电能，最终转化为内能．
②当金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，金属块的机械能转化为电能，最终转化为内能．
1．变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成，而不采用一整块硅钢，这是为了( )
A．增大涡流，提高变压器的效率
B．减小涡流，提高变压器的效率
C．增大涡流，减小铁芯的发热量
D．减小涡流，减小铁芯的发热量
解析：涡流的主要效应之一就是发热，而变压器的铁芯发热，是我们不希望出现的．所以不采用整块硅钢，而采用薄硅钢片叠压在一起，目的应该是减小涡流，减小铁芯的发热量，进而提高变压器的效率．故选BD.BD电磁阻尼与电磁驱动的比较由于导体在磁场中运动而产生感应电流，从而使导体受到安培力由于磁场运动引起磁通量的变化而产生感应电流，从而使导体受到安培力安培力的方向与导体运动方向相反，阻碍物体运动导体受安培力的方向与导体运动方向相同,推动导体运动导体克服安培力做功，其他形式的能转化为电能，最终转化为内能由于电磁感应，磁场能转化为电能，通过安培力做功,电能转化为导体的机械能,而对外做功两者都是电磁感应现象，都遵循楞次定律，都是安培力阻碍引起感应电流的导体与磁场间的相对运动特别提醒：电磁阻尼、电磁驱动现象中安培力的效果阻碍相对运动，应注意电磁驱动中阻碍的结果，导体的运动速度仍要小于磁场的运动速度．
弹簧上端固定，下端挂一只条形磁铁，使磁铁上下振动，磁铁的振动幅度不变．若在振动过程中把线圈靠近磁铁，如图所示，观察磁铁的振幅将会发现( )
A．S闭合时振幅逐渐减小，S断开时振幅不变
B．S闭合时振幅逐渐增大，S断开时振幅不变
C．S闭合或断开，振幅变化相同
D．S闭合或断开，振幅都不发生变化
[思路探究] (1)磁铁在上下振动过程中，线圈中是否有感应电流产生？
(2)磁铁上下振动过程中，磁铁与线圈间有无磁场力？若有，分析其方向？A[解析] S断开时，磁铁振动时穿过线圈的磁通量发生变化，但线圈中无感应电流，故振幅不变；S闭合时，有感应电流，有电能产生，磁铁的机械能越来越少,振幅逐渐减小,故选A.
借题发挥
涡流、电磁阻尼、电磁驱动其实都是电磁感应现象，产生的电流都是感应电流，根据楞次定律可知，阻碍的过程就是能量转化的过程．2．如图所示，蹄形磁铁和矩形线圈均可绕竖直轴OO′转动．从上向下看，当磁铁逆时针转动时，则( )
A．线圈将逆时针转动，转速与磁铁相同
B．线圈将逆时针转动，转速比磁铁小
C．线圈转动时将产生感应电流
D．线圈转动时感应电流的方向始终是abcdaBC解析：当磁铁逆时针转动时，相当于磁铁不动而线圈顺时针旋转切割磁感线，线圈中产生感应电流，故C正确；当线圈相对磁铁转过90°时电流方向不再是abcda，D错误；由楞次定律的推广含义可知，线圈将与磁极同向转动，但转动的角速度一定小于磁铁转动的角速度．如两者的角速度相同，磁感线与线圈相对静止,线圈不切割磁感线，无感应电流产生，故A错误、B正确，故选BC.易错易混——涡流中的能量转化问题
D[错因分析] 对金属块的运动情景不清楚，错误地认为金属块最终停在O点处，错选B.忽略了金属块的初速度v，致使漏掉初动能，从而错选C.
[真知灼见] 对物体受力和运动分析，弄清楚物体的运动情况，并分析出各力做功的情况.金属块在进出磁场或在非匀强磁场中运动，由于克服安培力做功，金属块的机械能转化为电能，最终转化为内能，此过程遵守能量守恒定律，列出能量守恒的方程式(找准过程及初、末状态).
本部分内容讲解结束按ESC键退出全屏播放课件44张PPT。第三节 楞次定律第四章 电磁感应学习目标
1.通过实验探究归纳出楞次定律．
2．理解楞次定律的内容和本质．
3．会用右手定则及楞次定律解答有关问题．第四章 电磁感应一、探究感应电流的方向
1．实验探究
(1)选旧干电池用试触的方法明确电流方向与电流表指针偏转方向之间的关系．
(2)实验装置
将螺线管与电流计组成闭合电路，如图所示．(3)实验记录
分别将条形磁铁的N极、S极插入、抽出线圈，如图所示，记录感应电流的方向如下．
(4)实验分析
①线圈内磁通量增加时的情况
阻碍②线圈内磁通量减少时的情况
阻碍2.归纳结论
当线圈内磁通量增加时，感应电流的磁场______磁通量的增加；当线圈内磁通量减少时，感应电流的磁场_______磁通量的减少．
阻碍阻碍[想一想] 1.感应电流的磁场方向与原磁场方向总是相同或相反吗？
提示：当线圈内磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场的方向相反；当线圈内磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场的方向相同.
二、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______引
起感应电流的磁通量的_____．
阻碍变化[判一判] 2.(1)电路不闭合，穿过回路的磁通量变化时，也会产生“阻碍”作用．( )
(2)感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化．( )
提示：回路中的“阻碍”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，(1)错误；感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化，(2)正确．
三、右手定则
1.使用范围:判定导线________________时感应电流的方向．
2．使用方法：伸出右手，使拇指与其余四个手指______，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从_____进入，并使拇指指向___________的方向，这时_______所指的方向就是感应电流的方向．
切割磁感线运动垂直掌心导线运动四指[想一想] 3.楞次定律与右手定则在使用范围上有什么区别？
提示：楞次定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的情况.
对楞次定律的理解及应用2．“阻碍”的含义
是感应电流的磁通量阻碍引起感应电流的磁场(原磁场)的磁通量的变化阻碍的是磁通量的变化，而不是阻碍磁通量本身当磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反；当磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同，即“增反减同”阻碍并不是阻止，只是延缓了磁通量的变化，这种变化将继续进行特别提醒：“阻碍”并不意味着“相反”．在理解楞次定律时，有些同学错误地把“阻碍”作用认为感应电流产生磁场的方向和原磁场方向相反，事实上，它们可能同向，也可能反向，需根据磁通量的变化情况判断． 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m、
阻值为R的闭合矩形金属线框abcd用绝缘轻
质细杆悬挂在O点，并可绕O点摆动．金属
线框从右侧某一位置由静止开始释放，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．a→b→c→d→a
B．d→c→b→a→d
C．先是d→c→b→a→d，后是a→b→c→d→a
D．先是a→b→c→d→a，后是d→c→b→a→d
B[思路探究] (1)线框在O点正下方时，磁通量是多大？
(2)从右侧由静止到O点正下方过程中与从O点正下方向左侧摆动过程中，磁通量的正、负是否相同？
(3)从右侧到左侧摆动过程中，线框的磁通量如何变化？
[解析] 线框从右侧开始由静止释放，穿过线框平面的磁通量逐渐减少，由楞次定律可得感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，根据安培定则，感应电流的方向为d→c→b→a→d；过O点后线框继续向左摆动过程中，磁感线从反面穿入线框，穿过线框平面的磁通量逐渐增大，由楞次定律可得感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，由安培定则可知感应电流的方向仍为d→c→b→a→d，故B选项正确．1．如图所示为通电直导线L和平行直导线放置的
闭合导体框abcd，当通电导线L运动时，以下说法
正确的是( )
A．当导线L向左平移时，导体框abcd中感应电流的方向为abcda
B．当导线L向左平移时，导体框abcd中感应电流的方向为adcba
C．当导线L向右平移时，导体框abcd中感应电流的方向为abcda
D．当导线L向右平移时，导体框abcd中感应电流的方向为adcbaAD解析：当导线L向左平移时，闭合导体框abcd中磁场减弱，磁通量减少，abcd回路中产生的感应电流的磁场将阻碍磁通量的减少，由于导线L在abcd中产生的磁场方向垂直纸面向里，所以abcd中感应电流的磁场方向应为垂直纸面向里，由安培定则可知感应电流的方向为abcda，选项A正确；当导线L向右平移时，闭合回路abcd中磁场增强，磁通量增加，abcd回路中产生的感应电流的磁场将阻碍磁通量的增加，可知感应电流的磁场为垂直纸面向外，再由安培定则可知感应电流的方向为adcba，选项D正确．
1．广义表述：感应电流的“效果”总是要阻碍(反抗)引起感应电流的“原因”．
常见的“阻碍”有以下三种情况：楞次定律的广义表述及应用就磁通量而言，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电磁感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2.应用步骤
判断产生感应电流的原因，思路和步骤如下
特别提醒：楞次定律中的“阻碍”作用正是能量转化和守恒定律的反映．电磁感应现象中，产生感应电流即产生电能的同时，由于“阻碍”作用的存在，在克服“阻碍”的过程中，必然伴随着其他能量的减少．所以，楞次定律是能量转化和守恒定律的必然结果． (2014·山东省实验中学高二检测)如图所示，光滑固定导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放于导轨上，形成一个闭合回路，当一条形磁铁从高处下落接近回路时
( )
A．P、Q将相互靠拢
B．P、Q将相互远离
C．磁铁的加速度仍为g
D．磁铁的加速度小于g
AD[解析] 法一：设磁铁下端为N极，如图所示，
根据楞次定律可判断出P、Q中感应电流方向，
根据左手定则可判断P、Q所受安培力的方向，
可见P、Q将相互靠拢，由于回路所受安培力的
合力向下，由牛顿第三定律知磁铁将受到向上
的反作用力，从而加速度小于g，当S极为下端时，可得到同样的结果．故选AD.法二：根据楞次定律的另一种表述——感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因，本题的“原因”是回路中磁通量的增加，归根结底是磁铁靠近回路，“效果”便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近，所以P、Q将相互靠近且磁铁的加速度小于g.故选AD.2．如图所示，ab是一个可绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩
形导线框，当滑动变阻器R的滑片自左向右滑动时，线框ab
的运动情况是( )
A．保持静止不动
B．逆时针转动
C．顺时针转动
D．发生转动，但电源极性不明，无法确定转动的方向C解析：由图示电路，当滑动变阻器的滑片向右滑动时，电路中电阻增大,电流减弱,则穿过闭合导线框ab的磁通量将减少，根据楞次定律，感应电流磁场将阻碍原磁通量的变化，线框ab只有顺时针转动，才能使穿过线框的磁通量增加．故选C.1．楞次定律与右手定则的区别与联系
右手定则、左手定则的综合应用整个闭合回路闭合回路的一部分，即做切割磁感线运动的导体各种电磁感应现象只适用于导体在磁场中做切割磁感线运动的情况右手定则是楞次定律的特例2.右手定则与左手定则的比较
判断感应电流方向判断通电导体所受磁场力的方向运动→电流电流→运动发电机电动机特别提醒：(1)判断感应电流方向时可根据具体情况选取楞次定律或右手定则；
(2)区分右手定则和安培定则：右手定则判断电流的方向；安培定则判断电流产生磁场的方向．
两根相互平行的金属导轨水平放置
于如图所示的匀强磁场中，在导轨上接触
良好的导体棒AB和CD可以自由滑动．当
AB在外力F作用下向右运动时，下列说法
中正确的是( )
A．导体棒CD内有电流通过，方向是D→C
B．导体棒CD内有电流通过，方向是C→D
C．磁场对导体棒CD的作用力向左
D．磁场对导体棒AB的作用力向左BD[思路探究] (1)AB棒切割磁感线产生的感应电流的方向
如何？
(2)CD棒中电流的方向如何？AB棒和CD棒受到的安培力的方向如何？[解析] 本题中AB导体棒切割磁感线，根据右手定则判定AB棒中的电流方向为B→A，则CD棒的电流方向为C→D，所以A错B对．根据左手定则，判定CD棒受到的安培力的方向为水平向右，所以C项错误，AB棒中感应电流方向为B→A，根据左手定则判定AB棒所受安培力的方向为水平向左，即安培力的方向阻碍AB的相对运动，所以D项正确，故本题选BD.
规律总结
对于导体切割磁感线产生电磁感应的现象，应用右手定则判断比较方便；对于磁感应强度B随时间变化所产生的电磁感应现象，应用楞次定律判断比较方便．3．(2014·广东广雅中学高二检测)一个闭合金
属线框的两边接有电阻R1、R2,线框上垂直放
置一根金属棒ab，棒与线框接触良好,整个装
置放在匀强磁场中，如图所示．当用外力使ab棒右移时，下列判断中正确的是( )
A．穿过线框的磁通量不变，框内没有感应电流
B．框内有感应电流，电流方向沿顺时针方向绕行
C．框内有感应电流，电流方向沿逆时针方向绕行
D．框内有感应电流，左半边沿逆时针方向绕行，右半边沿顺时针方向绕行D解析：导体棒ab在磁场中向右切割磁感线，由右手定则可判断ab中感应电流的方向为a→b，ab分别与导体框的左右两部分构成两个闭合回路,所以左侧回路有逆时针方向的电流,右侧回路有顺时针方向的电流，ABC三项都错，D项正确,故正确答案选D.方法技巧——楞次定律判断导体运动问题的应用技巧
在电磁感应中判断导体的运动常有以下两种方法：
(1)程序法
首先根据楞次定律判断出感应电流的方向；然后根据感应电流处原磁场分布情况，运用左手定则判断出导体所受的安培力方向，最终确定导体的运动情况．(2)楞次定律广泛含义法
感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因，表现为：
①阻碍导体的相对运动(来拒去留)；
②通过改变线圈面积来“反抗”(扩大或缩小)．
两种方法中，后一种要灵活快速准确．
[范例] 如图所示，当磁铁突然向铜环运动时，铜环的运动
情况是( )
A．向右运动
B．向左运动
C．静止不动
D．不能判定
A[解析] 法一：电流元受力分析法
如图所示，当磁铁向环运动时，穿过铜环的磁通量增加，由楞次定律判断出铜环的感应电流的磁场方向与
原磁场的方向相反，即向右，根据安培定则可判断出感应电流方向，从左侧看为顺时针方向，把铜环的电流等效为多段直线电流元，取上、下两小段电流元进行研究，由左手定则判断出两段电流元的受力，由此可判断整个铜环所受合力向右．故A选项正确．
法二：阻碍相对运动法
产生磁场的物体与闭合线圈之间的相互作用力可概括为四个字“来拒去留”．磁铁向右运动时，铜环产生的感应电流总是阻碍磁铁与导体间的相对运动，则磁铁和铜环间有排斥作用．故A正确．
法三：等效法
如图所示，磁铁向右运动，使铜环产生的感应电流可等效为条形磁铁，而两磁铁有排斥作用．故A正确．[名师点评] 本例列出了判断感应电流受力及导体运动方向的方法，并从多个角度深刻理解楞次定律中阻碍的含义.虽然方法不同，但本质都是楞次定律，只有领会其精髓，才能运用它进行正确的判断.深刻理解楞次定律中“阻碍”的含义是快速分析该类问题的前提.
本部分内容讲解结束按ESC键退出全屏播放课件48张PPT。第五节 电磁感应现象的两类情况第四章 电磁感应学习目标
1.知道感生电动势、动生电动势的概念．知道产生感生电动势的非静电力是感生电场的作用，产生动生电动势的非静电力与洛伦兹力有关．
2．会用楞次定律判断感生电场的方向，用左手定则判断洛伦兹力的方向．
3．知道电磁感应现象遵守能量守恒定律．第四章 电磁感应一、电磁感应现象中的感生电场
1．感生电场
磁场_______时在空间激发的一种电场．
2．感生电动势
由___________产生的感应电动势．
3．感生电动势中的非静电力
___________对自由电荷的作用．
变化感生电场感生电场[想一想] 1.感生电场的产生与变化的磁场中是否存在闭合电路有关吗？
提示：麦克斯韦认为，磁场的变化在空间激发一种电场，这种电场称为感生电场，与空间中是否存在闭合电路无关.
二、电磁感应现象中的洛伦兹力
1．成因
导体棒做切割磁感线运动时，棒中的__________随棒一起定向运动，并因此受到洛伦兹力．
2．动生电动势
由于____________而产生的感应电动势．
3．动生电动势中的非静电力
与___________有关．自由电荷导体运动洛伦兹力[想一想] 2.若导体棒垂直磁场一直运动下去，自由电荷是否也会沿着导体棒一直运动下去？为什么
提示：不会.若导体棒一直运动下去,当导体棒内部自由电荷在电场中所受电场力与洛伦兹力相等时,自由电荷将不再运动.对感生电动势与动生电动势的理解3．感生电动势与动生电动势的比较
磁场的变化导体做切割磁感线运动感生电场对自由电荷的电场力导体中自由电荷所受洛伦兹力沿导体方向的分力处于变化磁场中的线圈部分做切割磁感线运动的导体由楞次定律判断通常由右手定则判断，也可由楞次定律判断特别提醒：有些情况下，动生电动势和感生电动势具有相对性．例如，将条形磁铁插入线圈中，如果在相对磁铁静止的参考系内观察，线圈运动，产生的是动生电动势；如果在相对线圈静止的参考系中观察，线圈中磁场变化，产生感生电动势．
[思路探究] M刚好离开地面时，ab棒上的安培力与M的重力有何关系？[答案] 5 s借题发挥
本题中应分清恒量和变量，导体不动，磁场发生变化，产生感生电动势，由于变化率是定值，则E、I均为恒量，但ab受到的安培力随磁场的增强而增大．
1．下列说法中正确的是( )
A．动生电动势是洛伦兹力对导体中自由电荷做功而引起的
B．因为洛伦兹力对运动电荷始终不做功，所以动生电动势与洛伦兹力无关
C．感生电场是由变化的磁场激发而产生的
D．感生电场的方向可以用楞次定律和安培定则来判定
解析：动生电动势是洛伦兹力沿导体方向的分力做功引起的，但洛伦兹力对自由电荷所做的总功仍为零，选项A、B错误；由麦克斯韦电磁理论知，C正确，感生电场的产生也是符合电磁感应原理的，D正确．故选CD.CD1．通过导体中的感应电流在磁场中将受到安培力作用，所以电磁感应问题往往与力学问题联系在一起，处理此类问题的基本方法是：
(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向．
(2)求回路中的电流强度的大小和方向．
(3)分析研究导体受力情况(包括安培力)．
(4)列动力学方程或平衡方程求解．电磁感应中的力学问题2．电磁感应现象中涉及的具有收尾速度的力学问题
(1)关键要抓好受力情况和运动情况的动态分析：
加速度等于零时，导体达到稳定运动状态．
(2)两种状态处理：达到稳定运动状态后,导体匀速运动,受力平衡,应根据平衡条件合外力为零列式分析平衡态；导体达到稳定运动状态之前，往往做变加速运动,处于非平衡态,应根据牛顿第二定律或结合功能关系分析非平衡态． (2014·宁波效实中学高二质检)如图所示，相距为L的光滑平行金属导轨ab、cd固定在水平桌面上，上面放有两根垂直于导轨的金属棒MN和PQ，金属棒质量均为m，电阻值均为R.其中MN被左边系于棒中点的细绳束缚住，PQ的中点与一绕过定滑轮的细绳相连，绳的另一端系一质量为m的物块，绳处于拉直状态．整个装置放于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度的大小为B.若导轨的电阻、滑轮的质量及一切摩擦均忽略不计，当物块由静止释放后，求：(重力加速度为g，金属导轨足够长)
(1)细绳对金属棒MN的最大拉力；
(2)金属棒PQ能达到的最大速度．[思路探究] (1)棒MN何时所受拉力最大？
(2)棒PQ的速度何时达到最大？
2．如图甲所示，两根足够长的直金属导体MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L.M、P两点间接有阻值为R的电阻．一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直．整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下．导轨和金属杆的电阻可忽略．让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦．
(1)由b向a方向看到的装置如图乙所示，请在图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图；
(2)在加速下滑过程中，当ab杆的速度大小为v时，求此时ab杆中的电流及其加速度的大小；
(3)求在下滑过程中，ab杆可以达到的最大速度．
解析：(1)对ab杆进行受力分析，ab杆受三个力：重力mg，方向竖直向下；支持力FN，方向垂直斜面向上；安培力F，平行斜面向上．如图所示．
答案：见解析电磁感应中常常涉及B -t图象、Φ -t图象、E-t图象和I-t图象．对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况,还常涉及E-x图象和I-x图象等；这些图象问题,大体可分为两类：
(1)由给定的电磁感应过程，选出适当的物理量，画出正确的
图象；
(2)由给定的有关图象分析电磁感应过程,求解相应物理量.不论何种类型，都要灵活运用法拉第电磁感应定律、楞次定律或右手定则等规律来分析解决．电磁感应中的图象问题 (2013·高考山东卷)将一段导线绕成图甲所示的闭合回路，并固定在水平面(纸面)内．回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ中．回路的圆形区域内有垂直纸面的磁场Ⅱ，以向里为磁场Ⅱ的正方向，其磁感应强度B随时间t变化的图象如图乙所示．用F表示ab边受到的安培力，以水平向右为F的正方向，能正确反映F随时间t变化的图象是( )
[思路探究] 先由B-t图象分析圆环形区域中产生的感生电动势如何变化？再由左手定则判断ab边受到的安培力．[答案] B借题发挥
电磁感应图象问题的解决方法
(1)明确图象的种类．
(2)分析电磁感应的具体过程．
(3)用右手定则或楞次定律确定方向对应关系．
(4)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等规律写出函数关系式．
(5)根据函数关系式，进行数学分析，如分析斜率的变化、截距等．
(6)画图象或判断图象．
3．(2014·台州中学高二月考)如图所示，一宽
L＝10 cm的匀强磁场区域,磁场方向垂直于纸
面向里．一长为3L、宽为L的长方形导线框位
于纸面内,以垂直于磁场边界的恒定速度v＝10 cm/s通过磁场区域,在运动过程中,线框有一边始终与磁场区域的边界平行,取导线框刚进入磁场的时刻为t＝0,逆时针为电流的正方向.下面的图线中，能反映感应电流随时间变化规律的是( )A电磁感应中的能量问题2．电磁感应现象中的能量转化
(1)与感生电动势有关的电磁感应现象中，磁场能转化为电能，若电路是纯电阻电路，转化过来的电能将全部转化为电路的内能．
(2)与动生电动势有关的电磁感应现象中，通过克服安培力做功，把机械能或其他形式的能转化为电能．克服安培力做多少功，就产生多少电能．若电路是纯电阻电路，转化过来的电能将全部转化为电路的内能．
3．求解电磁感应现象中能量守恒问题的一般思路
(1)分析回路，分清电源和外电路．
在电磁感应现象中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路就相当于电源，其余部分相当于外电路．
(2)分析清楚有哪些力做功，明确有哪些形式的能量发生了转化．如：
(3)根据能量守恒列方程求解．有内能产生重力势能必然发生变化必然有其他形式的能转化为电能，并且克服安培力做多少功，就产生多少电能电能转化为其他形式的能特别提醒：求解电能的三法
(1)利用克服安培力做功求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功．
(2)利用能量守恒求解：相应的其他能量的减少量等于产生的电能．
(3)利用电路特征求解：通过电路中所消耗的电能来计算．
(2014·安庆一中测试)如图所示，Ⅰ、Ⅲ为两匀强磁场区，Ⅰ区域的磁场方向垂直纸面向里，Ⅲ区域的磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度均为B，两区域中间为宽l的无磁场区Ⅱ.有一质量不计，边长为l，电阻为R的正方形金属框abcd置于Ⅰ区域，ab边与磁场边界平行，金属框以速度v向右匀速运动．
(1)当ab边刚进入中央无磁场区Ⅱ时，
求通过ab边的电流的大小和方向；
(2)金属框从Ⅰ区域匀速进入Ⅲ区域的过程中外力所做的功．
(3)金属框从Ⅰ区匀速进入Ⅲ区，回路中产生的焦耳热．
[思路探究] 金属框由Ⅰ区进入Ⅲ区域过程中，哪个边切割磁感线？该过程中，外力是恒力还是变力？[答案] 见解析4．如图所示，电阻可忽略的导线框abcd固定在竖
直平面内，导线框ab边与dc边的宽度为l，在bc段
接入阻值为R的电阻，ef是一电阻可忽略的水平放
置的导体杆，杆的质量为m，杆的两端分别与ab和
cd保持良好接触，且能沿导线框ab和dc无摩擦地滑动，磁感应强度为B的匀强磁场方向与框面垂直．现用一恒力F竖直向上拉导体杆ef，当导体杆ef上升高度为h时，导体杆ef恰好匀速上升．求：
(1)此时导体杆ef匀速上升的速度v的大小；
(2)导体杆ef上升h的整个过程中产生的焦耳热Q的大小．真题剖析——电磁感应中的力电综合问题[答案] (1)1 A 方向由d到c (2)0.2 N (3)0.4 J本部分内容讲解结束按ESC键退出全屏播放课件35张PPT。第六节 互感和自感第四章 电磁感应学习目标
1.了解互感现象及互感现象的应用．
2．了解自感现象，认识自感电动势对电路中电流的影响．
3．了解自感系数的意义和决定因素．
4．知道磁场具有能量．第四章 电磁感应一、互感现象
1．定义
两个相互靠近的线圈，当其中的一个线圈中电流_____时，它所产生的_____的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势，这种现象称为__________ ．
2．互感电动势
_______现象中产生的电动势．变化变化互感互感3．应用
传递_______，例如变压器．
4．危害
影响电力工程和电子电路的正常工作．
能量[想一想] 1.互感现象是否属于电磁感应现象，是否遵守楞次定律和法拉第电磁感应定律？
提示：互感现象属于电磁感应现象，所以遵守楞次定律和法拉第电磁感应定律.二、自感现象
1．定义
当一个线圈中的_______变化时，它所产生的______的磁场在它本身激发出感应电动势的现象，产生的电动势叫做________________ ．
电流变化自感电动势2．类型
通电自感和断电自感.
较慢地亮起来阻碍逐渐变暗阻碍自感系数亨利大小形状圈数铁芯[判一判] 2.(1)自感现象中，感应电流一定和原电流方向相反．( )
(2)对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈的自感系数也越大．( )
(3)对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈中的自感电动势也越大．( )
三、磁场的能量
1．自感现象中磁场的能量
(1)当线圈中电流从无到有时，磁场从无到有，电源的能量输送给________，储存在________中．
(2)当线圈中电流减小时，磁场中的能量释放出来转化为__________ ．
2．电的“惯性”
自感电动势具有阻碍线圈中___________的惯性．
磁场磁场电能电流变化[想一想] 3.断电自感的实验中，为什么开关断开后，灯泡的发光会持续一段时间？试从能量的角度加以解释.
提示：开关断开后，线圈中储存的能量释放出来转化为电能，故灯泡发光会持续一段时间.
自感现象1．对自感现象的理解
(1)对自感现象的理解：自感现象是一种电磁感应现象，遵守法拉第电磁感应定律和楞次定律．
(2)对自感电动势的理解：
①产生原因：通过线圈的电流发生变化，导致穿过线圈的磁通量发生变化，因而在原线圈上产生感应电动势．
②自感电动势的方向：当原电流增大时，自感电动势的方向与原电流方向相反；当原电流减小时，自感电动势的方向与原电流方向相同(即增反减同)．
③自感电动势的作用：“阻碍”不是“阻止”，原电流仍在变化，只是使原电流的变化时间变长，即总是起着推迟电流变化的作用．
2．自感现象的分析思路
(1)明确通过自感线圈的电流的变化情况(增大或减小)．
(2)根据“增反减同”，判断自感电动势的方向．
(3)分析阻碍的结果：电流增大时，由于自感电动势的作用，线圈中的电流逐渐增大，与线圈串联的元件中的电流也逐渐增大；电流减小时，由于自感电动势的作用，线圈中的电流逐渐减小，与线圈串联的元件中的电流也逐渐减小．
特别提醒：线圈对变化电流的阻碍作用与对稳定电流的阻碍作用是不同的．对变化电流的阻碍作用是由自感现象引起的，它决定了要达到稳定值所需的时间；对稳定电流的阻碍作用是由绕制线圈的导线的电阻引起的，决定了电流所能达到的稳定值． 如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻r不能忽略．R1和R2是两个定值电阻，L是一个自感系数较大的线圈．开关S原来是断开的，从闭合开关S到电路中电流达到稳定为止的时间内，通过R1的电流I1和通过R2的电流I2的变化情况是( )
A．I1开始较大而后逐渐变小
B．I1开始很小而后逐渐变大
C．I2开始很小而后逐渐变大
D．I2开始较大而后逐渐变小
[思路探究] (1)闭合开关S瞬间，线圈中的电流是如何变化的？线圈中自感电动势如何阻碍电流变化？
(2)电阻R1两端电压如何变化？AC[解析] 闭合开关S时，由于L是一个自感系数较大的线圈，产生反向的自感电动势阻碍电流的变化，所以开始I2很小，随着电流达到稳定，自感作用减小，I2开始逐渐变大．闭合开关S时，由于线圈阻碍作用很大，路端电压较大，随着自感作用减小，路端电压减小，所以R1上的电压逐渐减小，电流I1逐渐减小，故选AC.1．如图所示，带铁芯的电感线圈的电阻与电阻器R的阻值相同，A1和A2是两个完全相同的电流表，则下列说法中正确的是( )
A．闭合S瞬间，电流表A1的示数小于A2的示数
B．闭合S瞬间，电流表A1的示数等于A2的示数
C．断开S瞬间，电流表A1的示数大于A2的示数
D．断开S瞬间，电流表A1的示数等于A2的示数AD解析：闭合开关时，线圈中产生与电流反向的自感电动势起到阻碍作用,所以电流表A1的示数小于电流表A2的示数,A对，B错；断开开关时，线圈中产生与原电流同向的自感电动势，并与R组成临时回路，电流表A1与电流表A2示数相等，C错、D对．
1．在通电自感中，并联的两个灯泡不同时亮起
如图所示的电路，两灯泡规格相同，接通开关后调节电阻R，使两个灯泡亮度相同，然后断开电路，再次接通的瞬间，A2先亮，A1逐渐亮起来，原因：由于A2支路为纯电阻不产生自感现象，而L的自感作用阻碍A1支路电流的增大．
通电、断电自感中，灯泡亮度变化的分析2．在断电自感中，灯泡的亮度变化
自感电动势(的方向)总是要阻碍引起自感的电流的变化，就好像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一样．自感电动势阻碍的对象是“电流的变化”，而不是电流本身．
至于灯泡中的电流是突然变大还是变小(也就是说灯泡是否突然变得更亮一下)，就取决于I2与I1谁大谁小，也就是取决于R和r谁大谁小．
(1)如果R>r，就有I1>I2，灯泡会先变得更亮一下才熄灭．
(2)如果R＝r，灯泡会由原亮度渐渐熄灭．
(3)如果R特别提醒：分析通、断电时灯泡亮度变化问题，关键要搞清楚电路的连接情况，根据电路特点进行具体分析．
①与线圈串联的灯泡，若有回路形成，电流逐渐变化，不能突变，若电流逐渐增大，灯泡逐渐变亮，若电流逐渐减小，灯泡逐渐变暗．②与线圈并联的灯泡，电流可以发生突变或渐变． (2014·南京师大附中高二测试)如图所示的电路中，
a、b、c为三盏完全相同的灯泡，L是一个自感系数很大、直
流电阻为零的自感线圈，E为电源，S为开关．关于三盏灯
泡，下列说法正确的是( )
A．合上开关，c、b先亮，a后亮
B．合上开关一会后，a、b一样亮
C．断开开关，b、c同时熄灭，a缓慢熄灭
D．断开开关，c马上熄灭，b闪一下后和a一起缓慢熄灭
[思路探究] (1)闭合S时，电路中形成几个回路？哪个回路中含有自感线圈？
(2)断开S时，线圈与哪些灯泡组成回路？AB[解析] 闭合开关S时，由于线圈L的自感作用，流过a灯的电流逐渐增大，所以a灯后亮，b、c灯与电源构成回路，所以b、c灯先亮．故A正确，合上开关一会后，电路稳定，L是一个直流电阻为零的自感线圈，可视为导线，a、b灯完全相同，并联电压相同，故a、b灯一样亮，故B正确．断开开关瞬间，a、b灯与线圈构成闭合回路．由于L的自感作用，a、b灯的电流要逐渐减小，故c灯马上熄灭，a、b灯缓慢熄灭，C错误．由于电路稳定时，a、b灯中电流相同，故b灯无闪亮现象，D错误. 规律总结
(1)“阻碍”不是“阻止”．“阻碍”电流变化的实质是使电流不发生“突变”，使其变化过程有所延缓．
(2)当电路接通瞬间，自感线圈相当于断路；当电路稳定时，相当于电阻，如果线圈没有电阻，相当于导线(短路)；当电路断开瞬间，自感线圈相当于电源．
(3)断电自感现象中，灯泡闪亮与否，要看断前L中的电流与灯泡中电流的关系．2．如图甲、乙电路中，电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，接通S，使电路达到稳定，灯泡发光．下列判断正确的是( )
A．在电路甲中断开S，灯泡将渐渐变暗
B．在电路甲中断开S，灯泡将先变得更亮，然后渐渐变暗
C．在电路乙中断开S，灯泡将渐渐变暗
D．在电路乙中断开S，灯泡将先变得更亮，然后渐渐变暗AD解析：电路甲稳定时，IL＝I灯，断开S时，线圈L与灯泡、电阻R组成临时回路，自感电动势阻碍电流减小，线圈及灯泡中电流逐渐减小，灯泡渐渐变暗，A正确，B错误．电路乙稳定时，IL＞I灯，断开S时，线圈L与灯泡、电阻R组成临时回路，由于自感作用，线圈中电流逐渐减小，灯泡中电流与线圈中电流大小相等，先变为IL，后逐渐减小，所以灯泡先变得更亮，然后渐渐变暗，C错误，D正确．故选AD.
方法技巧——自感现象中图象问题的解题方法
1．明确研究对象及所研究的问题．
2．分析所研究对象在电路中的位置，与电源、线圈等的关系及其电流、电压在某一段时间内的大小、方向和变化情况．
3．看是否规定正方向，若没有说明，可只考虑其数值．
4.结合题意和已知条件,利用自感知识和电路知识等进行分析和计算,从而确定出不同时间内某物理量随时间的变化规律．[范例] 如图所示电路中，L为自感系数很大，
电阻为RL的线圈，A为一阻值为RA的小灯泡，
已知RL>RA,电源的电动势为E,内阻不计,某物
理实验小组的同学们把S闭合一段时间后开始
计时，记录各支路的电流，测得流过L的电流
为i1，流过灯A的电流为i2，并在t1时刻将S断开，画出了通过灯泡A的电流随时间变化的图象，你认为正确的是( )
?
D[解析] 当S闭合时，由于RL>RA，故开始一段时间内，各支路电流之间的关系为i2>i1，流过灯A的电流方向从左向右，S断开时，由于L的自感作用，流经L的电流方向从左向右不变，大小由原来的i1逐渐减小，它与灯A构成闭合回路，由此可知灯A的电流方向与原来相反，大小与L中电流相同，即由i1逐渐减小，故A、B、C错，D对．
[名师点评] 通电时，线圈中的电流逐渐增大到稳定值，断电时，线圈中的电流方向不变，电流逐渐减小.本部分内容讲解结束按ESC键退出全屏播放课件48张PPT。第四节 法拉第电磁感应定律第四章 电磁感应学习目标
1.理解感应电动势的概念．
2．理解和掌握法拉第电磁感应定律，并能够运用法拉第电磁感应定律定量计算感应电动势的大小．
3．能够运用E＝Blv或E＝Blvsin θ计算导体切割磁感线时的感应电动势．
4．知道反电动势的定义和作用．第四章 电磁感应一、法拉第电磁感应定律
1．感应电动势
(1)在_________现象中产生的电动势．
(2)产生感应电动势的导体或线圈相当于_________ ．
电磁感应电源变化率[判一判] 1.(1)在电磁感应现象中，有感应电动势，就一定有感应电流．( )
(2)线圈中磁通量越大，产生的感应电动势越大．( )
(3)线圈中磁通量变化越大，产生的感应电动势越大．( )
(4)线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势越大．( )
(5)线圈中磁通量增加时感应电动势增大，线圈中磁通量减小时感应电动势减小．( )
二、导体切割磁感线时的感应电动势
1．如图甲所示，当磁场方向、导体、导体运动方向三者_________时，导体所产生的感应电动势E＝Blv.
甲 乙
两两垂直2．若导体与磁场方向垂直，导体运动方向与导体本身垂直，但与磁场方向的夹角为θ时，如图乙所示，则求导体所产生的感应电动势时，应将速度v进行________，利用速度垂直磁场的分量来进行计算，其数值为E＝Blvsin θ＝Blv1.
分解三、反电动势
1．定义
电动机转动时，由于_______磁感线，线圈中产生的______电源电动势作用的电动势．
2．作用
________线圈的转动．
切割削弱阻碍[想一想] 3.电动机匀速转动过程中，能量是如何转化的？
提示：电动机转动时，线圈会产生反电动势，它的作用是阻碍线圈的转动.如果要使线圈维持原来的转动，电源就要向电动机提供能量.这正是电能转化为其他形式能的过程.法拉第电磁感应定律的理解和应用Wb表示某时刻或某位置时穿过某一面积的磁感线条数的多少Φ＝B·S⊥Wb表示在某一过程中穿过某一面积的磁通量变化的多少ΔΦ＝Φ2－Φ1Wb/s表示穿过某一面积的磁通量变化的快慢 在如图甲所示的电路中，螺线管匝数n＝100匝，横截
面积S＝40 cm2.在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应
强度B按如图乙所示的规律变化．则电路中产生的感应电动
势为( )
A．0.4 V
B．1.0 V
C．0.16 V
D．16 V
[思路探究] B－t图象中斜率的物理意义是什么？C借题发挥
(1)在电磁感应现象中，磁场变化产生的感应电动势，用法拉第电磁感应定律求解．
(2)利用图象分析问题时，应首先确定纵、横坐标的含义，分析图象的斜率、截距等的含义．
1．(2014·合肥高二检测)图中甲～丁所示分别为穿过某一闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图象，关于回路中产生的感应电动势的下列论述，正确的是( )
A．图甲中回路产生的感应电动势恒定不变
B．图乙中回路产生的感应电动势一直在变大
C．图丙中回路在0～t1时间内产生的感应电动势小于在t1～t2时间内产生的感应电动势
D图丁中回路产生的感应电动势先变小再变大D解析：甲图中磁通量不变,不产生电动势,A错误；乙图中磁通量均匀增大,即变化率恒定,产生的电动势恒定，故B错误；丙图中,0～t1比t1～t2时间内磁通量变化率大，0～t1内产生的电动势大,故C错误;丁图中，磁通量的变化率先变小，后变大，产生的电动势先变小后变大，故D正确．故选D.1．该公式可看成法拉第电磁感应定律的一个推论，通常用来求导体运动速度为v时的瞬时电动势，若v为平均速度，则E为平均电动势．
2．当B⊥l时，θ表示v与B的夹角，vsin θ表示垂直于B的分速度；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.对公式E＝Blvsin θ的理解特别提醒：(1)切割磁感线的导体中产生感应电动势，该部分导体等效为电源，电路中的其余部分等效为外电路．
(2)一般高中阶段只考查B、l、v互相垂直的情况，即sin θ＝1的情况． 如图所示为闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动的情景，其中ab边长为L，分别判断出ab边电流方向并写出感应电动势的大小．
[思路探究] (1)四种情况下哪部分导体切割磁感线？
(2)切割磁感线部分导体的有效长度分别为多少？
(3)导线速度v是否与磁感应强度B的方向垂直？[答案] 见解析借题发挥
(1)导体不是垂直切割磁感线(即v与B有一夹角θ)时，可将导体的速度沿垂直于磁感线和平行于磁感线两个方向分解，其中平行于磁感线的分速度不产生感应电动势，只有垂直于磁感线的分量产生感应电动势．
(2)公式E＝Blvsin θ中的θ是v与B之间的夹角，当θ＝90°时E＝Blv，因此导体垂直切割磁感线可以看成是导体不垂直切割磁感线的一种特例．利用E＝Blv分析有关问题时，l、v、B应取两两互相垂直的分量．
2．如图所示，PQRS为一正方形导线框，
它以恒定速度向右进入以MN为边界的匀
强磁场,磁场方向垂直线框平面向里,MN线
与线框的边成45°角，E、F分别是PS和PQ的中点．关于线
框中的感应电流，正确的说法是( )
A．当E点经过边界MN时，线框中感应电流最大
B．当P点经过边界MN时，线框中感应电流最大
C．当F点经过边界MN时，线框中感应电流最大
D．当Q点经过边界MN时，线框中感应电流最大
解析：当P点经过边界MN时，切割磁感线的有效长度最大为SR，此时感应电动势最大，感应电流也最大．BE＝nΔΦ/Δt与E＝Blvsin θ的区别与联系某个回路回路中做切割磁感线运动的那部分导体(1)求的是Δt时间内的平均感应电动势,E与某段时间或某个过程对应(2)当Δt→0时,E为瞬时感应电动势(1)若v为瞬时速度，求的是瞬时感应电动势(2)若v为平均速度，求的是平均感应电动势(3)当B、l、v三者均不变时,平均感应电动势与瞬时感应电动势相等对任何电路普遍适用只适用于导体切割磁感线运动的情况 如图所示，导线全部为裸导线，半径为r的圆内有垂直于平面的匀强磁场，磁感应强度为B，一根长度大于2r的导线MN以速度v在圆环上无摩擦地自左向右匀速滑动，电路的固定电阻为R，其余部分电阻忽略不计．试求：
(1)MN从圆环的左端滑到右端的过程中电阻R上的电流的平均值及通过的电荷量；
(2)在这个过程中，电阻R的最大电流．
[思路探究] (1)MN从圆环的左端滑到右端的过程中回路中磁通量的变化量为多大？所用时间为多少？
(2)导线MN在哪个位置时切割磁感线产生的感应电动势最大？最大值为多少？ACD电磁感应中的电路问题特别提醒：电源内部电流的方向是从负极流向正极，即从低电势流向高电势． 如图所示，MN、PQ为光滑金属导轨(金属导轨电阻忽略不计)，MN、PQ相距L＝50 cm，导体棒AB在两轨道间的电阻为r＝1 Ω，且可以在MN、PQ上滑动，定值电阻R1＝3 Ω，R2＝6 Ω，整个装置放在磁感应强度为B＝1.0 T的匀强磁场中，磁场方向垂直于整个导轨平面，现用外力F拉着AB棒向右以v＝5 m/s的速度做匀速运动．求：
(1)导体棒AB产生的感应电动势E
和AB棒上的感应电流方向．
(2)导体棒AB两端的电压UAB.
[思路探究] (1)电路中哪部分相当于电源？并判断出电源的正、负极．
(2)等效电路图如何画？[答案] (1)2.5 V B→A (2)1.7 VB规范答题——电磁感应中的综合问题
[范例] (12分)如图甲所示的螺线管，匝数n＝1 500匝，横截面积S＝20 cm2，电阻r＝1.5 Ω，与螺线管串联的外电阻R1＝3.5 Ω，R2＝2.5 Ω，方向向右穿过螺线管的匀强磁场的磁感应强度按图乙所示规律变化．求：
(1)螺线管产生的感应电动势大小；
(2)通过螺线管的电流大小和方向；
(3)螺线管两端的电压大小，并判断M、P两端的电势高低．
[答案] (1)6 V
(2)0.8 A 方向为M→a→c→b→P→M
(3)4.8 V M端电势高
[名师点评] 法拉第电磁感应定律的计算一般都会与闭合电路的分析计算结合起来，用到的知识包括楞次定律、直流电路的规律和电路的连接等知识.这类题分析时要注意两点：一是正确计算磁感应强度的变化率，二是线圈两端的电压不等于感应电动势，而是电路(或电源)的路端电压.
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