第七章第一节 自感现象和涡流现象
题型1 感生电场和感生电动势 题型2 涡流的产生及原理
题型3 涡流对金属在磁场中运动的影响 题型4 电磁阻尼与电磁驱动
题型5 自感现象与自感系数 题型6 自感线圈对电路的影响
题型7 日光镇流器的作用和原理 题型8 生活中的电磁感应现象
▉题型1 感生电场和感生电动势
【知识点的认识】
1.感生电场：磁场变化时会在空间激发一种电场，这种电场与静电场不同，它不是由电荷产生的，我们把它叫作感生电场。
2.感生电动势：如果感应电动势是由感生电场产生的，它也叫作感生电动势。其非静电力是感生电场的电场力。
3.应用——电子感应加速器
工作原理：如图甲所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，如图乙，电子在真空室中沿逆时针方向做圆周运动。电磁铁线圈中电流的大小、方向可以变化，产生的感生电场使电子加速。根据楞次定律，为使电子加速，电磁铁线圈中的电流应该由小变大。
1．如图所示，在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上放一小铁锅冷水。现接通交流电源，几分钟后，锅中的水沸腾起来，t0时刻的电流方向已在图中标出，且此时电流正在增大，下列说法正确的是（ ）
A．线圈中电流变化越大，自感电动势越大，自感系数也增大
B．小铁锅中产生涡流，涡流的热效应使水沸腾起来
C．t0时刻，从上往下看，小铁锅中的涡流沿逆时针方向
D．变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能增大涡流
【答案】B
【解答】解：A、线圈中电流变化越快，自感电动势越大，与电流变化的大小没有必然的关系，线圈的自感系数是由线圈本身的性质决定的，与线圈的电流变化无关，故A错误；
B、由于交流电在线圈中产生变化的磁场，变化的磁场穿过小铁锅可以在小铁锅中产生感生电场，从而产生涡流，涡流的热效应使水沸腾起来，故B正确；
C、t0时刻电流从线圈的上端流入且电流正在增大，根据安培定则可知穿过小铁锅的磁场是向上增大的，根据楞次定律可知，小铁锅中涡流的磁场方向一定是向下的，再根据安培定则可知，从上往下看，小铁锅中的涡流沿顺时针方向，故C错误；
D、由于导体中的涡流会损耗能量，所以变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成，其目的是减小涡流，故D错误。
故选：B。
2．下列说法中正确的是（ ）
A．磁生电场由变化的磁场产生，磁生电场的电场线是闭合曲线，其方向一定是沿逆时针方向
B．磁生电场的方向同样也可以用楞次定律和右手螺旋定则来判定
C．磁电式仪表运输过程中用导线将正负接线柱短接，利用了电磁驱动
D．电磁阻尼现象实质上不是电磁感应现象，但分析时同样遵循楞次定律
【答案】B
【解答】解：A、磁场变化时在空间激发感生电场，其方向与垂直于磁场放置的闭合回路中所产生的感应电流方向相同，可由楞次定律和安培定则判断，方向不一定是沿逆时针方向，故A错误；
B、磁场变化时在空间激发感生电场，其方向与垂直于磁场放置的闭合回路中所产生的感应电流方向相同，可由楞次定律和安培定则判断，故B正确；
C、磁电式仪表在运输的时候用导线把两个接线柱连一起，形成闭合回路，能快速将机械能转化成电能，对指针（与线圈一起）的振动起到电磁阻尼作用，故C错误；
D、电磁阻尼现象实质上是电磁感应现象，分析时同样遵循楞次定律，故D错误。
故选：B。
3．静止电荷在其周围空间产生的电场，称为静电场；随时间变化的磁场在其周围空间激发的电场称为感生电场。
（1）如图1所示，真空中一个静止的均匀带电球体，所带电荷量为+Q，半径为R，静电力常量为k。距球心r处电场强度的大小分布满足如下关系：E。
①将电荷量为q的试探电荷放在距离带电球球心2R处，则其受到的静电力大小F＝ ；
②在图2坐标系中画出E﹣r图像，并借助该图像求出带电球的球心与球面间的电势差U＝ 。
（2）如图3所示，在纸面内以O为圆心、半径为a的圆形区域内，分布着垂直纸面向里的磁场，磁感应强度B的大小随时间均匀增加，变化率为k。该变化磁场激发感生电场，距圆心r处的电场强度大小分布满足如下关系：E感。电子感应加速器是利用感生电场使电子加速的设备。一种电子感应加速器的简化模型如图4所示，空间存在垂直纸面向里的磁场，在以O为圆心，半径小于r0的圆形区域内，磁场Ⅰ的磁感应强度B1＝k1t；在大于等于r0的环形区域内，磁场Ⅱ的磁感应强度B2＝k2t，其中k1、k2均为正的定值。电子能在环形区域内沿半径等于r0的圆形轨道运动，并不断被加速。
①（简述）分别说明磁场Ⅰ、磁场Ⅱ的作用；
②（计算）推导k1与k2应满足的数量关系。
【答案】（1）①；②见解析；；
（2）①B1的作用是产生感生电场，使电子加速，B2的作用是为电子做圆周运动提供向心力；
②推导k1与k2应满足的数量关系为。
【解答】解：（1）①将电荷量为q的试探电荷放在距离带电球球心2R处，由于r≥R
因此根据题中所给电场强度的表达式可得
则带电球受到的静电力大小
②距球心r处电场强度的大小分布满足的关系为
则E﹣r关系如图所示：
根据图像所围面积表示电势差，可求出球心到球面的电势差为
（2）①B1的作用是产生感生电场，使电子加速，B2的作用是为电子做圆周运动提供向心力；
②电子在轨道运动的瞬时速度为v，电子的质量为m，电荷量为e
由牛顿第二定律得
由于B2＝k2t，经极短时间Δt，则
根据牛顿第二定律可得
当r≥r0时，
取r＝r0，则
联立解得
综上得。
故答案为：（1）①；②见解析；；
（2）①B1的作用是产生感生电场，使电子加速，B2的作用是为电子做圆周运动提供向心力；
②推导k1与k2应满足的数量关系为。
▉题型2 涡流的产生及原理
【知识点的认识】
一、涡流的定义与产生原理
将一金属块放在变化的磁场中，穿过金属块的磁通量发生变化，金属块内部就会产生感应电流，这种电流在金属块内部形成闭合回路，就像漩涡一样，我们把这种感应电流称为涡电流，简称涡流。
由于整块金属的电阻很小，所以涡电流常常很大．涡电流会引起铁心发热，这不仅损耗了大量的电能，而且还可能烧坏设备．
二、涡流的两种效应及应用
（1）涡流的热效应：利用涡流在回路中产生的热量冶炼金属的高频炉；家庭中使用的电磁灶．
（2）涡流的磁效应：利用涡流所产生的磁场进行电磁阻尼和电磁驱动．
三、涡流的本质
在理解涡流时，要注意涡流的本质是由于电磁感应而产生的，它的产生仍然符合感应电流产生的条件（有磁通量的改变，具体形式是有磁场的变化或导体切割磁感线），特殊之处在于感应电流不是在线状回路中产生的，而是在块状金属中产生的．
四、对涡流的理解
要注意到涡流产生的特点，从而理解涡流的两种效应的应用．涡流是在金属块内部产生的，因而加热电路无需和被加热材料直接接触，起到感应加热的作用．另外金属的电阻率一般较低，故而涡电流的强度一般很大，因而热效应和磁效应很明显，所以在应用时要特别重视．
4．关于涡流，下列说法中错误的是（ ）
A．真空冶炼炉是利用通电导线的发热来熔化金属的装置
B．家用电磁炉锅体中的涡流是由交变磁场产生的
C．阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动
D．变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成，能减小涡流
【答案】A
【解答】解：A、用来冶炼合金钢的真空冶炼炉，炉外有线圈，线圈中通入周期性变化的电流，会在线圈内产生变化的磁场，从而在炉内的金属中产生涡流，涡流产生的热量使金属熔化，故A错误；
B、家用电磁炉锅体通的是交流电，交流电产生周期性变化的磁场，电磁炉锅体中产生涡流，故B正确；
C、阻尼摆的铝盘以一定相对速度旋转掠过磁场时在铝盘内会产生感应电动势从而产生感应电流，使铝盘受到反方向的安培力。铝盘克服安培力做功，机械能减小，最终会停下来，故C正确；
D、用绝缘的硅钢片做铁芯，是为了增大铁芯的电阻值，减小涡流，减小能量损失，故D正确。
本题选错误的，
故选：A。
5．如图所示为高频电磁炉的工作示意图，它是采用电磁感应原理产生涡流加热。关于电磁炉，以下说法中正确的是（ ）
A．电磁炉是利用变化的磁场在食物中产生涡流对食物加热
B．电磁炉是利用变化的磁场在含铁质锅底产生涡流对食物加热
C．电磁炉是利用变化的磁场在灶台台面产生涡流对食物加热
D．电磁炉跟电炉一样是让电流通过电阻丝产生热量来对食物加热
【答案】B
【解答】解：电磁炉是利用变化的磁场在锅底中产生电磁感应现象，产生涡流，使含铁质锅底迅速升温，进而对锅内食物加热的，故B正确，ACD错误。
故选：B。
▉题型3 涡流对金属在磁场中运动的影响
【知识点的认识】
涡流具有热效应，金属导体在磁场中运动时，因为涡流的存在，将金属导体的机械能转化成电能，进一步转化成内能，金属导体的机械能会逐渐减小。
6．如图所示，一闭合金属圆环用绝缘细线挂于O点，将圆环拉离平衡位置并释放，圆环摆动过程中经过有界的水平匀强磁场区域，A、B为该磁场的竖直边界，若不计空气阻力，则（ ）
A．圆环向右穿过磁场后，还能摆至原来的高度
B．在进入和离开磁场时，圆环中均有感应电流
C．圆环进入磁场后离平衡位置越近速度越大，感应电流也越大
D．圆环最终将静止在平衡位置
【答案】B
【解答】解：A、圆环向右穿过磁场后，会产生电流，圆环中将产生焦耳热，根据能量守恒知圆环的机械能将转化为电能，所以回不到原来的高度了，故A错误。
B、当圆环进入或离开磁场区域时磁通量发生变化，会产生电流。故B正确。
C、整个圆环进入磁场后，磁通量不发生变化，不产生感应电流，机械能守恒。离平衡位置越近速度越大，感应电流为零。故C错误。
D、在圆环不断经过磁场，机械能不断损耗过程中圆环越摆越低，最后整个圆环只会在磁场区域来回摆动，因为在此区域内没有磁通量的变化（一直是最大值），所以机械能守恒，即圆环最后的运动状态为在磁场区域来回摆动，而不是静止在平衡位置。故D错误。
故选：B。
（多选）7．如图所示，闭合小金属环从高h处的光滑曲面右上端无初速滚下，又沿曲面的另一侧上升，则（ ）
A．若是匀强磁场，环在左侧滚上的高度小于h
B．若是匀强磁场，环在左侧滚上的高度等于h
C．若是非匀强磁场，环在左侧滚上的高度等于h
D．若是非匀强磁场，环在左侧滚上的高度小于h
【答案】BD
【解答】解：A、B、若是匀强磁场，穿过小球的磁通量不变，没有感应电流产生，机械能守恒，高度不变，则环在左侧滚上的高度等于h。故A错误，B正确。
C、D、若是非匀强磁场，闭合小金属球中由于电磁感应产生感应电流，机械能减小转化为内能，高度减小，则环在左侧滚上的高度小于h。故C错误，D正确。
故选：BD。
（多选）8．如图所示，一闭合金属圆环用绝缘细绳挂于O点，将圆环拉离平衡位置并释放，圆环摆动过程中经过匀强磁场区域，则（空气阻力不计）（ ）
A．圆环向右穿过磁场后，不能摆至原高度
B．在进入和离开磁场时，圆环中均有感应电流
C．圆环进入磁场后离最低点越近速度越大，感应电流也越大
D．圆环最终将静止在最低点
【答案】AB
【解答】解：A、圆环向右穿过磁场后，会产生电流，圆环中将产生焦耳热，根据能量守恒知圆环的机械能将转化为电能，所以回不到原来的高度了，故A正确。
B、当圆环进入或离开磁场区域时磁通量发生变化，会产生电流。故B正确。
C、整个圆环进入磁场后，磁通量不发生变化，不产生感应电流，机械能守恒。离平衡位置越近速度越大，感应电流为零。故C错误。
D、在圆环不断经过磁场，机械能不断损耗过程中圆环越摆越低，最后整个圆环只会在磁场区域来回摆动，因为在此区域内没有磁通量的变化（一直是最大值），所以机械能守恒，即圆环最后的运动状态为在磁场区域来回摆动，而不是静止在平衡位置。故D错误。
故选：AB。
▉题型4 电磁阻尼与电磁驱动
【知识点的认识】
1.电磁阻尼
当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是阻碍导体的运动，这种现象称为电磁阻尼。
磁电式仪表的线圈常常用铝框做骨架，灵敏电流表在运输时总要用导体把两个接线柱连在一起，这是利用电磁阻尼使测量过程中指针能快速停下来而读数、运输过程中防止灵敏电流表指针的剧烈摆动而形成损伤。
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，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，这种作用常常称为电磁驱动。
交流感应电动机就是利用电磁驱动的原理工作的，电动机通过电磁驱动而把电能转化成机械能。
9．下列关于电磁感应现象的说法中，正确的是（ ）
A．铜片在磁铁两极间摆动时会受到很大的阻力是由于磁铁对铜片的吸引
B．搬运电流表时将正负接线柱用导线连接可以避免指针剧烈晃动而损坏
C．机场用于安全检查的安全门能够检查出毒贩携带的毒品
D．摇动手柄使蹄形磁铁转动时，铝框会和磁铁同向转动且转得比磁铁快
【答案】B
【解答】解：A．铜片在磁铁两极间摆动时会受到很大的阻力，是因为铜片在磁场中运动时产生了涡流，涡流受到磁场的安培力阻碍铜片的运动，并非是磁铁对铜片的吸引，故A错误；
B．搬运电流表时将正负接线柱用导线连在一起，是为了形成一个闭合回路。当电流表受到震动时，指针会摆动，这个摆动会在闭合回路中产生感应电流，这个感应电流会产生一个磁场，这个磁场会阻碍指针的摆动，从而起到减弱指针摆动，避免指针剧烈晃动而损坏的作用，故B正确；
C．机场用于安全检查的安全门是利用电磁感应原理检测金属物品，不能检查出毒贩携带的毒品，故C错误；
D．摇动手柄使蹄形磁铁转动时，铝框会因电磁感应产生感应电流，感应电流受到磁场力作用会和磁铁同向转动，但根据楞次定律，铝框转得比磁铁慢，故D错误。
故选：B。
10．如图所示，将一个闭合铝框放在蹄形磁铁的两个磁极之间，铝框可以绕竖直轴OO′自由转动，蹄形磁铁在手摇的控制下可以绕竖直轴OO′转动。初始时，铝框和蹄形磁铁均是静止的。现通过不断手摇使蹄形磁铁转动起来，下列关于闭合铝框的说法正确的是（ ）
A．铝框仍保持静止
B．铝框将跟随磁极同向转动且一样快
C．铝框将跟随磁极同向转动，转速比磁铁小
D．铝框将朝着磁极反向转动，转速比磁铁小
【答案】C
【解答】解：根据电磁驱动原理可知，蹄形磁铁绕竖直轴OO′转动时，铝框会跟随磁铁转动，且转动方向相同，但转速比磁铁小，故C正确，ABD错误。
故选：C。
（多选）11．健身车上装有金属电磁阻尼飞轮，飞轮附近固定一电磁铁，示意图如图所示，人在健身时带动飞轮转动。则（ ）
A．飞轮转速越大，阻尼越大
B．电磁铁所接电压越大，阻尼越大
C．飞轮材料电阻率越大，阻尼越大
D．飞轮材料密度越大，阻尼越大
【答案】AB
【解答】解：A、飞轮在磁场中做切割磁感线的运动，所以会产生电源电动势和感应电流，根据楞次定律可知，磁场会对运动的飞轮产生阻力，以阻碍飞轮与磁场之间的相对运动，所以飞轮受到的阻力主要来源于磁铁对它的安培力，飞轮转速越大，感应电流越大，阻尼越大，故A正确；
B、电磁铁所接电压越大，飞轮处于的磁感应强度越强，所以在飞轮转速一定时，飞轮上产生的感应电动势和感应电流越大；飞轮受到的阻力越大。故B正确；
C、电阻越大产生的电流越小，阻尼越小，故C错误；
D、由以上分析可知，阻尼大小与飞轮材料密度无关，故D错误。
故选：AB。
▉题型5 自感现象与自感系数
【知识点的认识】
一、自感
1．概念：由于导体本身的电流变化而产生的电磁感应现象称为自感，由于自感而产生的感应电动势叫做 自感电动势．
2．表达式：E＝L．
3．自感系数L
（1）相关因素：与线圈的大小、形状、匝数以及是否有铁芯有关．
（2）单位：亨利（H，1mH＝10﹣3H，1μH＝10﹣6H）．
4．自感电动势的方向：由楞次定律可知，自感电动势总是阻碍原来导体中电流的变化．当回路中的电流增加时，自感电动势和原来电流的方向相反；当回路中的电流减小时，自感电动势和原来电流的方向相同．自感对电路中的电流变化有阻碍作用，使电流不能突变．
12．如图所示灯LA，LB完全相同，带铁芯的线圈L的电阻可忽略。则（ ）
A．S闭合瞬间，LA，LB都不立即亮
B．S闭合瞬间，LA不亮，LB立即亮
C．S闭合的瞬间，LA，LB同时发光，接着LA变暗，LB更亮，最后LA熄灭
D．稳定后再断开S的瞬间，LB熄灭，LA比LB（原先亮度）更亮
【答案】C
【解答】解：ABC、S闭合瞬间，电压同时加在两个灯上，所以L1、L2同时发光；线圈中电流缓慢增加，稳定后电灯L1被短路，故L2灯更亮，L1熄灭，故AB错误，C正确；
D、稳定后再断开S的瞬间，B灯立即熄灭，但由于线圈的电流减小，导致线圈中出现感应电动势从而阻碍电流的减小，所以A灯亮一下再慢慢熄灭，但不会比L2稳定时亮度更亮，故D错误；
故选：C。
（多选）13．如图所示的电路中，三个完全相同的灯泡L1、L2、L3，线圈L的直流电阻可忽略，D为理想二极管。下列判断正确的是（ ）
A．开关S闭合，L3先变亮，L1、L2逐渐变亮
B．开关S闭合，L2、L3先变亮，L1逐渐变亮
C．开关S断开，L2先变亮，然后逐渐变暗
D．开关S断开，L2立即熄灭
【答案】BD
【解答】解：AB、开关S闭合瞬间，L2、L3均立即变亮，L1的电路中由于线圈对电流的阻碍作用，会逐渐亮。随L1的电路中电流的增大，路端电压减小，L2、L3亮度稍有下降，稳定后三个灯泡亮度相同，故A错误，B正确；
CD、开关S从闭合状态突然断开时，由于L2的电路中的二极管由单向导电性，电流不能从右向左通过二极管，所以L2立即熄灭；由于线圈产生自感电动势会阻碍流过线圈的电流的变化，产生线圈与L1、L3组成自感回路，所以L1、L3均逐渐变暗，故C错误，D正确。
故选：BD。
▉题型6 自感线圈对电路的影响
【知识点的认识】
1.对自感现象的分析思路
（1）明确通过自感线圈的电流大小的变化情况（是增大还是减小）。
（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：当电流增大时，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；当电流减小时，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。
2.自感现象中，灯泡的亮度变化问题（通电自感和断电自感的比较）
通电自感 断电自感
电路图
器材 要求 A1、A2同规格，R＝RL，L较大（有铁芯） L很大（有铁芯）
现象 在S闭合瞬间，灯A2立即亮起来，灯A1逐渐变亮，最终一样亮 在开关S断开时，灯A渐渐熄灭或闪亮一下再熄灭
原因 由于开关闭合时，流过电感线圈的电流迅速增大，使线圈产生自感电动势，阻碍了电流的增大，使流过灯A1的电流比流过灯A2的电流增加得慢 S断开时，线圈L产生自感电动势，阻碍了电流的减小，使电流继续存在一段时间；灯A中电流反向不会立即熄灭．若RL＜RA，原来的IL＞IA，则A灯熄灭前要闪亮一下．若RL≥RA，原来的电流IL≤IA，则灯A逐渐熄灭不再闪亮一下
能量转 化情况 电能转化为磁场能 磁场能转化为电能
14．在如图所示的电路中，L是自感系数足够大的线圈（直流电阻不计），A、B为两只相同的灯泡，下列说法中正确的是（ ）
A．在S刚闭合时，A灯逐渐变亮，B灯立即变亮
B．在S刚闭合时，两灯同时亮，然后A灯熄灭，B灯亮度不变
C．S闭合一段时间后，再将S断开，A、B两灯同时熄灭
D．S闭合一段时间后，再将S断开，A灯闪亮一下熄灭，B灯立即熄灭
【答案】D
【解答】解：AB、刚闭合S时，电源的电压同时加到两灯上，A、B同时亮，随着L中电流增大，由于线圈L直流电阻可忽略不计，分流作用增大，A逐渐被短路直到熄灭，外电路总电阻减小，总电流增大，B灯更亮。故AB错误；
CD、S闭合一段时间后，再断开S，B立即熄灭，线圈产生自感电动势，感应电流流过A灯，不流过B灯，A闪亮一下后熄灭，B灯立即熄灭。故C错误，D正确。
故选：D。
15．（1）如图甲所示电路中，线圈L的电阻与两个电流表的电阻与另一支路中电阻器R以及备用小灯的阻值均相同。
①当开关S接通瞬间，电流表A1的示数 C 电流表A2的示数；
A.大于
B.等于
C.小于
②电路中电流稳定后，开关S断开瞬间，电流表A1的示数 B 电流表A2的示数。
A.大于
B.等于
C.小于
③当开关S接通瞬间和断开瞬间，通过R的电流方向 B 。
A.相同
B.不相同
④若将A2表替换成小灯，开关S接通后观察到小灯 A 。
A.立即变亮，然后亮度不变
B.立即变亮，然后慢慢熄灭
C.立即变亮，然后慢慢变暗
⑤若将A2表替换成小灯，电流稳定后，断开开关S观察到小灯 C 。
A.立即熄灭
B.闪亮一下，然后慢慢熄灭
C.缓慢熄灭
（2）小敏在家里制作了一个简单的电磁灶。如图乙所示，让线圈接上一个电源，在线圈上端放置一盛有冷水的玻璃杯，闭合开关一段时间，发现没有加热效果。请分析小敏失败的两个原因。
原因1： 直流电产生的磁场不变，不能产生电磁感应，得不到涡流 ；
原因2： 盛水使用的玻璃杯是绝缘体，不能产生涡流 。
（3）物理教材中给出的自感电动势大小的表达式为E＝L，自感系数L的单位为亨利（符号为H），通过该表达式推导出的L的国际基本单位为kg mα sβ A﹣2，α＝ 2 ，β＝ ﹣2 。
（4）如图丙所示，铝制小球通过轻绳悬挂于O点，在O点正下方水平地面上放置一块磁铁。现将小球从a位置由静止释放，小球从左向右摆动，磁铁始终保持静止，忽略空气阻力，则小球从a位置出发摆到右侧最高点c的过程中，地面对磁铁的摩擦力方向为 水平向左 ，磁铁对地面的压力大小 先变大，后变小，最后再变大 （填写变化情况）。
【答案】（1）①C；②B；③B；④A；⑤C；（2）直流电产生的磁场不变，不能产生电磁感应，得不到涡流；盛水使用的玻璃杯是绝缘体，不能产生涡流；（3）2，﹣2；（4）水平向左，先变大，后变小，最后再变大。
【解答】解：（1）①当开关S接通瞬间，由于自感线圈和电流表A1的串联阻碍了电流增大，故A1的示数小于电流表A2的示数，故C正确，AB错误。
故选：C。
②电路中电流稳定后，开关S断开瞬间，线圈L产生自感电流阻碍原电流的减小，电流表A1和A2串联形成通路，故A1示数等于电流表A2的示数，故B正确，AC错误。
故选：B。
③当开关S接通瞬间流过R的电流从左向右，断开S的瞬间，由于线圈有自感电流，此时通过R的电流方向从右向左，故B正确，A错误。
故选：B。
④若将A2表替换成小灯，而小灯与电阻R串联，不能产生自感现象，故开关S接通后小灯立即变亮，然后亮度不变，故A正确，BC错误。
故选：A。
⑤若将A2表替换成小灯，电流稳定后，断开开关S时由于线圈的自感现象，观察到小灯缓慢熄灭，故C正确，AB错误。
故选：C。
（2）原因1：直流电产生的磁场不变，不能产生电磁感应，得不到涡流；原因2：盛水使用的玻璃杯是绝缘体，不能产生涡流；
（3）根据E＝L，得L，即1H＝11kg m2 s﹣2 A﹣2，故α＝2，β＝﹣2；
（4）小球从a位置出发摆到最低点b的过程中，根据楞次定律可知磁铁对小球的力斜向上，根据牛顿第三定律小球对磁铁的反作用力斜向右下，所以磁铁对地面的压力大于磁铁受到的重力，同时受到向左的静摩擦力；小球在b点运动的方向与磁场的方向平行，不产生感应电流，所以小球经过b点时磁铁对地面的压力大小等于磁铁的重力；小球从最低点b运动到右侧最高点c的过程中，根据楞次定律可知磁铁对小球的力斜向左下方，根据牛顿第三定律小球对磁铁的反作用力斜向右上，所以磁铁对地面的压力小于磁铁受到的重力，同时受到水平向左的静摩擦力，小球到达右侧最高点时感应电流为零，所以磁铁对地面的压力大小也等于重力。可知小球从a位置出发摆到右侧最高点的过程中，磁铁对地面的压力大小先变大，后变小，最后再变大，磁铁所受的摩擦力方向始终水平向左。小球从a位置出发摆到右侧最高点的过程中，磁铁所受的摩擦力方向水平向左；磁铁对地面的压力大小先变大，后变小，最后再变大。
故答案为：（1）①C；②B；③B；④A；⑤C；（2）直流电产生的磁场不变，不能产生电磁感应，得不到涡流；盛水使用的玻璃杯是绝缘体，不能产生涡流；（3）2，﹣2；（4）水平向左；先变大，后变小，最后再变大。
▉题型7 日光镇流器的作用和原理
【知识点的认识】
日光灯的工作原理
1．日光灯发光原理
灯管内充有微量氩和稀薄汞蒸气．两端有灯丝，内壁涂有荧光物质．其发光原理如下流程：
2．启动器的作用
（1）构造：如图所示，它是一个充有氖气的小玻璃泡，里面装上两个电极，一个固定不动的静触片和一个用双金属片制成的U形动触片．
（2）作用：当开关闭合时，电源把电压加在启动器两极之间，使氖气放电发出辉光，辉光产生的热量使双金属片受热膨胀，内层膨胀幅度大一些，使U形动触片膨胀伸长跟静触片接触而把电路导通，于是镇流器中的线圈和灯管的灯丝中就有电流通过，电路接通后，启动器中的氖气停止放电，U形动触片冷却收缩，两个触片分离，电路自动断开，在电路突然中断瞬间，镇流器线圈因自感产生一个瞬时高压，这个高压和电源电压加在灯管两端使灯管中的汞蒸气开始放电导通，使日光灯发光．
归纳一句：利用氖管的辉光放电，起着自动把电路接通和断开为镇流器产生瞬时自感高压的作用．
3．镇流器的作用：
镇流器是一个带铁芯的线圈，其自感系数很大．镇流器在日光灯启动阶段和正常发光阶段，起着不尽相同的作用，具体表现为：
（1）在灯管启动时，镇流器能够产生一个高出电源电压很多的瞬时电压，使日光灯内的气体导电，而被点燃；在日光灯启动后，因为日光灯的电阻变得很小，只允许通过不大的电流，否则就会将灯管烧坏．这时加在灯管两端的电压低于电源电压，此要求也是通过镇流器来实现的．
（2）日光灯的工作过程分为预热阶段、点燃阶段和正常发光阶段．在不同阶段，镇流器的作用不同．在点燃时，镇流器的作用是提供瞬时电压；在正常发光时，镇流器起降压限流作用．
16．关于日光灯的工作原理下列说法正确的是（ ）
A．启动器触片接通时，产生瞬时高压
B．日光灯正常工作时，镇流器起降压限流以保证日光灯正常工作
C．日光灯正常工作时，日光灯管的电压稳定在220V
D．镇流器作用是将交流电变为直流电
【答案】B
【解答】解：A、启动器触片断开时，因线圈的电流变化，从而产生瞬时高压，故A错误，
B，D、镇流器在启动时产生瞬时高压，在正常工作时起降压限流作用，故B正确，D错误。
C、日光灯正常工作时，因镇流器的分压，则日光灯管的电压低于220V，故C错误；
故选：B。
（多选）17．在日光灯电路中，关于启动器、镇流器、灯管的作用，下列说法正确的是（ ）
A．日光灯点燃后，启动器不再起作用
B．镇流器在点燃灯管的过程中，产生一个瞬时高压，点燃后起到降压限流的作用
C．日光灯点燃后，镇流器、启动器不起作用
D．日光灯点燃后，使镇流器短路，日光灯仍能正常发光
【答案】AB
【解答】解：日光灯工作时都要经过预热、启动和正常工作三个不同的阶段，它们的工作电流通路如下图所示：
在启动阶段镇流器与启动器配合产生瞬间高压。工作后，电流由灯管经镇流器，不再流过启动器，故启动后启动器不再工作，而镇流器还要起降压限流作用，不能去掉，综上可知，故AB正确，CD错误；
故选：AB。
▉题型8 生活中的电磁感应现象
【知识点的认识】
电磁感应在生活和生产中的应用
电磁感应现象自发现之日起，便一直在改变着人们的生活．时至今日，生活中可以处处见到它的影子．无论是话筒，电磁炉，还是收音机，发电机，都是我们可以见到和听到的物品．而且，在高中物理中，我们便不断接触与其应用相关的题目，这些物品也曾作为物理试题的载体，不时出现在试卷中．现在看来，也是分外亲切．
1．动圈式话筒
在剧场和演讲等活动中，放大声音已经成为一种迫切的需要，而电磁感应现象的发现与应用已经成功解决了这个问题．
放大声音的装置由话筒，扩音器和扬声器三部分，其中话筒是把声音转变为电信号的装置．
动圈式话筒，是利用电磁感应现象制成的，当声波使金属膜片振动时，连接在膜片上的音圈也随着一起振动，音圈在永久磁铁的磁场里振动，其中就会产生感应电流，感应电流的大小和方向都变化，变化的振幅和频率由声波决定，这个信号电流经扩音器放大后传给扬声器，从扬声器中就发出放大的声音．如今，话筒或者麦克风已经随处可见．
2．电磁炉
相信有不少人都用过电磁炉加热过食物，它的方便快捷为我们的日常饮食带来很大的便利，对我们的饮食方式也产生了一定影响．电磁炉应用电磁感应原理对食品进行加热．它的炉面是耐热陶瓷板，交变电流通过陶瓷板下方的线圈产生磁场，磁场内的磁力线穿过铁锅、不锈钢锅等底部时，产生涡流，令锅底迅速发热，达到加热食品的目的．
电磁炉的灶台台面是一块高强度、耐冲击的陶瓷平板，台面下边装有高频感应加热线圈、高频电力转换装置及相应的控制系统，台面的上面放有平底烹饪锅．
电磁炉的工作过程是：电流电压经过整流器转换为直流电，又经高频电力转换装置使直流电变为超过音频的高频交流电，将高频交流电加在扁平空心螺旋状的感应加热线圈上，由此产生高频交变磁场．其磁力线穿透灶台的陶瓷台板而作用于金属锅．在烹饪锅体内因电磁感应就有强大的涡流产生．涡流克服锅体的内阻流动时完成电能向热能的转换，所产生的焦耳热就是烹调的热源．
3．电磁感应灯
电磁感应灯作为照明工具中的新发明，具有许多传统照明工具所没有的优势．它具有十万小时的高使用寿命，同时又免维护费用．而且它的光源质量更高，高显色性使物体的本身的颜色即明亮又逼真，电磁感应灯还具有更可靠的瞬间启动性能，同时低热量输出，具有更可靠的抵抗电压剧烈波动的能力，其照明也更加节能，能够减少二氧化碳排放量．同时，电磁感应灯的暖白光比黄色的钠灯更合适应用于道路照明，光照温和，可以保证道路行驶的安全性和舒适性
电磁感应灯没有电极，依靠电磁感应和气体放电的基本原理而发光．没有灯丝和电极使灯泡的寿命长达100，000小时，是白炽灯的100倍，高压气体放电灯的5～15倍，紧凑荧光灯的5倍～10倍．
基于上述原理，气体通过磁场放电而产生了可见光．即由电子镇流器产生的频率为230KHz，金属线圈磁环组成的电磁变压器在玻璃管（含有特殊工作气体）周围创造了磁场．
由线圈引起的放电路径形成一个闭路，从而引起自由电子的加速度．这些自由电子和汞原子相碰撞而激发了电子．因为激活的电子从高能态退到低能态，他们放射出紫外线，当通过玻璃管表面的三基色荧光粉时，产生的紫外线转化成可见光．
在能源危机和温室效应益发严重的今日，各国都在不断强调可持续发展的重要性．在这种大环境下，符合环保照明和绿色照明的要求的电磁感应灯，有着推广和普及的巨大潜力．暖白光这一先进的理念已经在美国、英国、比利时、挪威等国家得到了广泛应用．
4．变压器
变压器是利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器．其输送电流的多少由用电器的功率决定．高中时期的试题中有许多相关的计算问题．
变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压．变压器由铁芯和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈．在发电机中，不管是线圈运动通过磁场或磁场运动通过固定线圈，均能在线圈中感应电势，此两种情况，磁通的值均不变，但与线圈相交链的磁通数量却有变动，这是互感应的原理．变压器就是一种利用电磁互感应，变换电压，电流和阻抗的器件．
5．手机充电器
对于手机，或许是现在生活中与我们联系最为紧密的电子产品之一了．给手机充电几乎是每日必做的事情，以前却从未考虑过手机充电电源的原理．
所有手机充电器其实都是由一个稳定电源（主要是稳压电源、提供稳定工作电压和足够的电流）加上必要的恒流、限压、限时等控制电路构成．它和变压器原理几近相同．
6．磁带录音机
自有了手机等产品之后，许多功能集于一体，录音这种功能也一并存在，磁带录音机听来或许会让我们觉得陌生．磁带录音机主要由机内话筒、磁带、录放磁头、放大电路、扬声器、传动机构等部分组成．
录音时，声音使话筒中产生随声音而变化的感应电流﹣﹣音频电流，音频电流经放大电路放大后，进入录音磁头的线圈中，在磁头的缝隙处产生随音频电流变化的磁场．磁带紧贴着磁头缝隙移动，磁带上的磁粉层被磁化，在磁带上就记录下声音的磁信号．
放音是录音的逆过程，放音时，磁带紧贴着放音磁头的缝隙通过，磁带上变化的磁场使放音磁头线圈中产生感应电流，感应电流的变化跟记录下的磁信号相同，所以线圈中产生的是音频电流，这个电流经放大电路放大后，送到扬声器，扬声器把音频电流还原成声音．
在录音机里，录、放两种功能是合用一个磁头完成的，录音时磁头与话筒相连；放音时磁头与扬声器相连．
7．汽车车速表
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．在此之前，从未想过它竟然也是电磁感应的应用实例．
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碍（非阻止）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．
8．发电机
发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成．定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成．转子由转子铁芯（或磁极、磁扼）绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成．由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流．
从物理结构来说，发电机的定子和转子除了是一个原动力的拖动外，是完全独立、互不干扰的两部分；发电机的定子是有功源，产生感应电动势、电流，在原动力的拖动下，向外输出交流电的有功，由原动力（油量、气量、风量、水量等）决定有功功率的大小．
发电机的转子是无功源、绕组从外部引入直流电建立磁场，在原动力的拖动下，向外输送交流电的无功，由外部输入（多数用发电机自发的交流电整流而得）的直流电决定无功功率的大小．从电磁原理来说，转子和定子又是精密联系的，发电机的有功和无功都是由定子输出的，转子的力矩决定有功功率的大小，转子线圈的直流电流决定无功功率的大小．
9．未来发展
电磁感应的应用多不胜举，今天所能提到的也只是其中极小的一部分，却已经能够体现其它对人类历史发展的深远意义．磁悬浮列车，电视，示波器，接触器线圈，电视手机收音机等的信号收发，感应磁卡的信号传输，霍尔开关，雷达等等可以说在我们生活的每个环节都有应用．
18．下列与电磁感应有关的现象中说法不正确的是（ ）
A．图甲：摇动手柄使蹄形磁体转动，则铝框会以相同的速度同向转动
B．图乙：铜盘在转动过程中，当手持蹄形磁体靠近铜盘时，铜盘的转速减小
C．图丙：搬运电流表时将正负接线柱用导线连在一起是为了减弱指针摆动
D．图丁：安检门利用涡流可以检测金属物品，如携带金属经过时，会触发报警
【答案】A
【解答】解：A.根据电磁驱动原理，图中当手摇动柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会同向转动，且比磁体转动的慢，故A错误；
B.铜盘在转动过程中，当手持蹄形磁体靠近铜盘时，由于电磁感应，铜盘中会产生感应电流，这个感应电流会受到磁场的作用力，从而阻碍铜盘的转动，使铜盘的转速减小，故B正确；
C.搬运电流表时将正负接线柱用导线连在一起，是为了形成一个闭合回路。当电流表受到震动时，指针会摆动，这个摆动会在闭合回路中产生感应电流，这个感应电流会产生一个磁场，这个磁场会阻碍指针的摆动，从而起到减弱指针摆动的作用，故C正确；
D.安检门利用涡流可以检测金属物品。当携带金属物品经过安检门时，金属物品会在交变磁场中产生涡流，这个涡流又会产生交变磁场，被安检门检测到，从而触发报警，故D正确。
本题选不正确的，故选：A。
19．安装在公路上的测速装置如图，在路面下方间隔一定距离埋设有两个通电线圈，线圈与检测抓拍装置相连，车辆从线圈上面通过时线圈中会产生脉冲感应电流，检测装置根据两个线圈产生的脉冲信号的时间差计算出车速大小，从而对超速车辆进行抓拍。下列说法正确的是（ ）
A．汽车经过线圈上方时，两线圈产生的脉冲电流信号时间差越短，车速越慢
B．当汽车从线圈上方匀速通过时，线圈中不会产生感应电流
C．汽车经过通电线圈上方时，汽车底盘的金属部件中会产生感应电流
D．当汽车从线圈上方经过时，线圈中产生感应电流属于自感现象
【答案】C
【解答】解：A．汽车经过线圈上方时产生脉冲电流信号，车速越慢，汽车通过两线圈间的距离所用的时间越大，即两线圈产生的脉冲电流信号时间差越大，故A错误；
BC．汽车经过通电线圈上方时，汽车底盘的金属部件通过线圈所产生的磁场，金属部件中的磁通量发生变化，在金属部件中产生感应电流，金属部件中的感应电流产生磁场，此磁场随汽车的运动，使穿过线圈的磁通量变化，所以线圈中会产生感应电流，故B错误，C正确；
D．当汽车从线圈上方经过时，线圈中产生的感应电流并不是线圈自身的电流变化所引起的，则不属于自感现象，故D错误。
故选：C。
20．下面四种常用电器中哪一个应用的物理规律与其他三个不同（ ）
A．动圈式麦克风 B．动圈式扬声器
C．家用电磁炉 D．无线充电器
【答案】B
【解答】解：A、当传声器接受声波时，作用在振膜上，引起振膜振动，带动音圈作相应振动，音圈在磁铁中运动，产生电动势，属于电磁感应现象；
B、通电导体在磁场中受力，变化的电流通过线圈，通电线圈受力，从而让扬声器的膜片振动，产生声音，属于电流的磁效应；
C、家用电磁炉能加热食物是因为通电线圈产生变化的磁场在锅体中产生电磁感应而引起的；
D、无线充电器是初级线圈一定频率的交流电，通过电磁感应在次级线圈中产生一定的电流，从而将能量从传输端转移到接收端；
ACD选项应用的物理规律都是电磁感应现象，而B选项应用的是电流的磁效应，
故选：B。
（多选）21．关于以下四幅图，下列说法正确的是（ ）
A．甲图中，磁块在铝管中下落相比自由落体会慢一些，原因是电磁阻尼
B．乙图中，线圈平面和磁感线平行，此时线圈中电流方向发生改变
C．丙图中，磁流体发电机的A极板的电势比B极板的低
D．丁图中，摇动手柄使得蹄形磁铁转动，铝框会反向转动
【答案】AC
【解答】解：A、甲图中，磁块在铝管中下落相比自由落体会慢一些，原因是铝管会产生感应电流，感应电流的磁场反过来对磁块的运动形成电磁阻尼，故A正确；
B、乙图中，线圈平面和磁感线平行，此时线圈中感应电流最大，电流方向没有改变，故B错误；
C、根据左手定则可知等离子体中正电荷向B极板偏转，负电荷向A极板偏转，则A极板的电势比B极板的低，故C正确；
D、丁图中，摇动手柄使得蹄形磁铁转动，根据楞次定律可知：感应电流阻碍导体与磁场间相对运动，可知铝框会同向转动，故D错误。
故选：AC。
（多选）22．电磁现象在科技和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是（ ）
A．甲图中，线圈B闭合，开关S断开时，触头C与工作电路将延时断开
B．乙图中，闭合开关，用外力顺时针（从铜盘左侧观察）转动铜盘，电路中会产生感应电流，通过R的电流自上而下
C．丙图中，若该元件用金属材料制作，则通入图示的电流时，上表面电势比下表面电势低
D．丁图中，给电磁炉接通恒定电流，可以在锅底产生涡流，给锅中食物加热
【答案】AC
【解答】解：A、图中仪器采用了电磁感应现象，如果线圈B闭合，开关断开时，线圈B中磁通量会变化，会产生感应电流，线圈中磁性会慢慢消失，从而起到延时效果，故A正确；
B、根据右手定则可知，电流由圆心流向圆周边缘（C→D），故R中电流由下到上，故B错误；
C、若该元件是用金属材料制成，移动的是自由电子，根据左手定则可知，电子受到向上的洛伦兹力而向上偏转，上表面带负电，故上表面电势比下表面电势低，故C正确；
D、给电磁炉接通交变电流，可以在锅底产生涡流，给锅中食物加热；如果通以直流电，由于没有变化的磁场，故不会在锅底形成涡流，故D错误。
故选：AC。第七章第一节 自感现象和涡流现象
题型1 感生电场和感生电动势 题型2 涡流的产生及原理
题型3 涡流对金属在磁场中运动的影响 题型4 电磁阻尼与电磁驱动
题型5 自感现象与自感系数 题型6 自感线圈对电路的影响
题型7 日光镇流器的作用和原理 题型8 生活中的电磁感应现象
▉题型1 感生电场和感生电动势
【知识点的认识】
1.感生电场：磁场变化时会在空间激发一种电场，这种电场与静电场不同，它不是由电荷产生的，我们把它叫作感生电场。
2.感生电动势：如果感应电动势是由感生电场产生的，它也叫作感生电动势。其非静电力是感生电场的电场力。
3.应用——电子感应加速器
工作原理：如图甲所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，如图乙，电子在真空室中沿逆时针方向做圆周运动。电磁铁线圈中电流的大小、方向可以变化，产生的感生电场使电子加速。根据楞次定律，为使电子加速，电磁铁线圈中的电流应该由小变大。
1．如图所示，在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上放一小铁锅冷水。现接通交流电源，几分钟后，锅中的水沸腾起来，t0时刻的电流方向已在图中标出，且此时电流正在增大，下列说法正确的是（ ）
A．线圈中电流变化越大，自感电动势越大，自感系数也增大
B．小铁锅中产生涡流，涡流的热效应使水沸腾起来
C．t0时刻，从上往下看，小铁锅中的涡流沿逆时针方向
D．变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能增大涡流
2．下列说法中正确的是（ ）
A．磁生电场由变化的磁场产生，磁生电场的电场线是闭合曲线，其方向一定是沿逆时针方向
B．磁生电场的方向同样也可以用楞次定律和右手螺旋定则来判定
C．磁电式仪表运输过程中用导线将正负接线柱短接，利用了电磁驱动
D．电磁阻尼现象实质上不是电磁感应现象，但分析时同样遵循楞次定律
3．静止电荷在其周围空间产生的电场，称为静电场；随时间变化的磁场在其周围空间激发的电场称为感生电场。
（1）如图1所示，真空中一个静止的均匀带电球体，所带电荷量为+Q，半径为R，静电力常量为k。距球心r处电场强度的大小分布满足如下关系：E。
①将电荷量为q的试探电荷放在距离带电球球心2R处，则其受到的静电力大小F＝ ；
②在图2坐标系中画出E﹣r图像，并借助该图像求出带电球的球心与球面间的电势差U＝ 。
（2）如图3所示，在纸面内以O为圆心、半径为a的圆形区域内，分布着垂直纸面向里的磁场，磁感应强度B的大小随时间均匀增加，变化率为k。该变化磁场激发感生电场，距圆心r处的电场强度大小分布满足如下关系：E感。电子感应加速器是利用感生电场使电子加速的设备。一种电子感应加速器的简化模型如图4所示，空间存在垂直纸面向里的磁场，在以O为圆心，半径小于r0的圆形区域内，磁场Ⅰ的磁感应强度B1＝k1t；在大于等于r0的环形区域内，磁场Ⅱ的磁感应强度B2＝k2t，其中k1、k2均为正的定值。电子能在环形区域内沿半径等于r0的圆形轨道运动，并不断被加速。
①（简述）分别说明磁场Ⅰ、磁场Ⅱ的作用；
②（计算）推导k1与k2应满足的数量关系。
▉题型2 涡流的产生及原理
【知识点的认识】
一、涡流的定义与产生原理
将一金属块放在变化的磁场中，穿过金属块的磁通量发生变化，金属块内部就会产生感应电流，这种电流在金属块内部形成闭合回路，就像漩涡一样，我们把这种感应电流称为涡电流，简称涡流。
由于整块金属的电阻很小，所以涡电流常常很大．涡电流会引起铁心发热，这不仅损耗了大量的电能，而且还可能烧坏设备．
二、涡流的两种效应及应用
（1）涡流的热效应：利用涡流在回路中产生的热量冶炼金属的高频炉；家庭中使用的电磁灶．
（2）涡流的磁效应：利用涡流所产生的磁场进行电磁阻尼和电磁驱动．
三、涡流的本质
在理解涡流时，要注意涡流的本质是由于电磁感应而产生的，它的产生仍然符合感应电流产生的条件（有磁通量的改变，具体形式是有磁场的变化或导体切割磁感线），特殊之处在于感应电流不是在线状回路中产生的，而是在块状金属中产生的．
四、对涡流的理解
要注意到涡流产生的特点，从而理解涡流的两种效应的应用．涡流是在金属块内部产生的，因而加热电路无需和被加热材料直接接触，起到感应加热的作用．另外金属的电阻率一般较低，故而涡电流的强度一般很大，因而热效应和磁效应很明显，所以在应用时要特别重视．
4．关于涡流，下列说法中错误的是（ ）
A．真空冶炼炉是利用通电导线的发热来熔化金属的装置
B．家用电磁炉锅体中的涡流是由交变磁场产生的
C．阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动
D．变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成，能减小涡流
5．如图所示为高频电磁炉的工作示意图，它是采用电磁感应原理产生涡流加热。关于电磁炉，以下说法中正确的是（ ）
A．电磁炉是利用变化的磁场在食物中产生涡流对食物加热
B．电磁炉是利用变化的磁场在含铁质锅底产生涡流对食物加热
C．电磁炉是利用变化的磁场在灶台台面产生涡流对食物加热
D．电磁炉跟电炉一样是让电流通过电阻丝产生热量来对食物加热
▉题型3 涡流对金属在磁场中运动的影响
【知识点的认识】
涡流具有热效应，金属导体在磁场中运动时，因为涡流的存在，将金属导体的机械能转化成电能，进一步转化成内能，金属导体的机械能会逐渐减小。
6．如图所示，一闭合金属圆环用绝缘细线挂于O点，将圆环拉离平衡位置并释放，圆环摆动过程中经过有界的水平匀强磁场区域，A、B为该磁场的竖直边界，若不计空气阻力，则（ ）
A．圆环向右穿过磁场后，还能摆至原来的高度
B．在进入和离开磁场时，圆环中均有感应电流
C．圆环进入磁场后离平衡位置越近速度越大，感应电流也越大
D．圆环最终将静止在平衡位置
（多选）7．如图所示，闭合小金属环从高h处的光滑曲面右上端无初速滚下，又沿曲面的另一侧上升，则（ ）
A．若是匀强磁场，环在左侧滚上的高度小于h
B．若是匀强磁场，环在左侧滚上的高度等于h
C．若是非匀强磁场，环在左侧滚上的高度等于h
D．若是非匀强磁场，环在左侧滚上的高度小于h
（多选）8．如图所示，一闭合金属圆环用绝缘细绳挂于O点，将圆环拉离平衡位置并释放，圆环摆动过程中经过匀强磁场区域，则（空气阻力不计）（ ）
A．圆环向右穿过磁场后，不能摆至原高度
B．在进入和离开磁场时，圆环中均有感应电流
C．圆环进入磁场后离最低点越近速度越大，感应电流也越大
D．圆环最终将静止在最低点
▉题型4 电磁阻尼与电磁驱动
【知识点的认识】
1.电磁阻尼
当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是阻碍导体的运动，这种现象称为电磁阻尼。
磁电式仪表的线圈常常用铝框做骨架，灵敏电流表在运输时总要用导体把两个接线柱连在一起，这是利用电磁阻尼使测量过程中指针能快速停下来而读数、运输过程中防止灵敏电流表指针的剧烈摆动而形成损伤。
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，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，这种作用常常称为电磁驱动。
交流感应电动机就是利用电磁驱动的原理工作的，电动机通过电磁驱动而把电能转化成机械能。
9．下列关于电磁感应现象的说法中，正确的是（ ）
A．铜片在磁铁两极间摆动时会受到很大的阻力是由于磁铁对铜片的吸引
B．搬运电流表时将正负接线柱用导线连接可以避免指针剧烈晃动而损坏
C．机场用于安全检查的安全门能够检查出毒贩携带的毒品
D．摇动手柄使蹄形磁铁转动时，铝框会和磁铁同向转动且转得比磁铁快
10．如图所示，将一个闭合铝框放在蹄形磁铁的两个磁极之间，铝框可以绕竖直轴OO′自由转动，蹄形磁铁在手摇的控制下可以绕竖直轴OO′转动。初始时，铝框和蹄形磁铁均是静止的。现通过不断手摇使蹄形磁铁转动起来，下列关于闭合铝框的说法正确的是（ ）
A．铝框仍保持静止
B．铝框将跟随磁极同向转动且一样快
C．铝框将跟随磁极同向转动，转速比磁铁小
D．铝框将朝着磁极反向转动，转速比磁铁小
（多选）11．健身车上装有金属电磁阻尼飞轮，飞轮附近固定一电磁铁，示意图如图所示，人在健身时带动飞轮转动。则（ ）
A．飞轮转速越大，阻尼越大
B．电磁铁所接电压越大，阻尼越大
C．飞轮材料电阻率越大，阻尼越大
D．飞轮材料密度越大，阻尼越大
▉题型5 自感现象与自感系数
【知识点的认识】
一、自感
1．概念：由于导体本身的电流变化而产生的电磁感应现象称为自感，由于自感而产生的感应电动势叫做 自感电动势．
2．表达式：E＝L．
3．自感系数L
（1）相关因素：与线圈的大小、形状、匝数以及是否有铁芯有关．
（2）单位：亨利（H，1mH＝10﹣3H，1μH＝10﹣6H）．
4．自感电动势的方向：由楞次定律可知，自感电动势总是阻碍原来导体中电流的变化．当回路中的电流增加时，自感电动势和原来电流的方向相反；当回路中的电流减小时，自感电动势和原来电流的方向相同．自感对电路中的电流变化有阻碍作用，使电流不能突变．
12．如图所示灯LA，LB完全相同，带铁芯的线圈L的电阻可忽略。则（ ）
A．S闭合瞬间，LA，LB都不立即亮
B．S闭合瞬间，LA不亮，LB立即亮
C．S闭合的瞬间，LA，LB同时发光，接着LA变暗，LB更亮，最后LA熄灭
D．稳定后再断开S的瞬间，LB熄灭，LA比LB（原先亮度）更亮
（多选）13．如图所示的电路中，三个完全相同的灯泡L1、L2、L3，线圈L的直流电阻可忽略，D为理想二极管。下列判断正确的是（ ）
A．开关S闭合，L3先变亮，L1、L2逐渐变亮
B．开关S闭合，L2、L3先变亮，L1逐渐变亮
C．开关S断开，L2先变亮，然后逐渐变暗
D．开关S断开，L2立即熄灭
▉题型6 自感线圈对电路的影响
【知识点的认识】
1.对自感现象的分析思路
（1）明确通过自感线圈的电流大小的变化情况（是增大还是减小）。
（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：当电流增大时，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；当电流减小时，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。
2.自感现象中，灯泡的亮度变化问题（通电自感和断电自感的比较）
通电自感 断电自感
电路图
器材 要求 A1、A2同规格，R＝RL，L较大（有铁芯） L很大（有铁芯）
现象 在S闭合瞬间，灯A2立即亮起来，灯A1逐渐变亮，最终一样亮 在开关S断开时，灯A渐渐熄灭或闪亮一下再熄灭
原因 由于开关闭合时，流过电感线圈的电流迅速增大，使线圈产生自感电动势，阻碍了电流的增大，使流过灯A1的电流比流过灯A2的电流增加得慢 S断开时，线圈L产生自感电动势，阻碍了电流的减小，使电流继续存在一段时间；灯A中电流反向不会立即熄灭．若RL＜RA，原来的IL＞IA，则A灯熄灭前要闪亮一下．若RL≥RA，原来的电流IL≤IA，则灯A逐渐熄灭不再闪亮一下
能量转 化情况 电能转化为磁场能 磁场能转化为电能
14．在如图所示的电路中，L是自感系数足够大的线圈（直流电阻不计），A、B为两只相同的灯泡，下列说法中正确的是（ ）
A．在S刚闭合时，A灯逐渐变亮，B灯立即变亮
B．在S刚闭合时，两灯同时亮，然后A灯熄灭，B灯亮度不变
C．S闭合一段时间后，再将S断开，A、B两灯同时熄灭
D．S闭合一段时间后，再将S断开，A灯闪亮一下熄灭，B灯立即熄灭
15．（1）如图甲所示电路中，线圈L的电阻与两个电流表的电阻与另一支路中电阻器R以及备用小灯的阻值均相同。
①当开关S接通瞬间，电流表A1的示数 电流表A2的示数；
A.大于
B.等于
C.小于
②电路中电流稳定后，开关S断开瞬间，电流表A1的示数 电流表A2的示数。
A.大于
B.等于
C.小于
③当开关S接通瞬间和断开瞬间，通过R的电流方向 。
A.相同
B.不相同
④若将A2表替换成小灯，开关S接通后观察到小灯 。
A.立即变亮，然后亮度不变
B.立即变亮，然后慢慢熄灭
C.立即变亮，然后慢慢变暗
⑤若将A2表替换成小灯，电流稳定后，断开开关S观察到小灯 。
A.立即熄灭
B.闪亮一下，然后慢慢熄灭
C.缓慢熄灭
（2）小敏在家里制作了一个简单的电磁灶。如图乙所示，让线圈接上一个电源，在线圈上端放置一盛有冷水的玻璃杯，闭合开关一段时间，发现没有加热效果。请分析小敏失败的两个原因。
原因1： ；
原因2： 。
（3）物理教材中给出的自感电动势大小的表达式为E＝L，自感系数L的单位为亨利（符号为H），通过该表达式推导出的L的国际基本单位为kg mα sβ A﹣2，α＝ ，β＝ 。
（4）如图丙所示，铝制小球通过轻绳悬挂于O点，在O点正下方水平地面上放置一块磁铁。现将小球从a位置由静止释放，小球从左向右摆动，磁铁始终保持静止，忽略空气阻力，则小球从a位置出发摆到右侧最高点c的过程中，地面对磁铁的摩擦力方向为 ，磁铁对地面的压力大小 （填写变化情况）。
▉题型7 日光镇流器的作用和原理
【知识点的认识】
日光灯的工作原理
1．日光灯发光原理
灯管内充有微量氩和稀薄汞蒸气．两端有灯丝，内壁涂有荧光物质．其发光原理如下流程：
2．启动器的作用
（1）构造：如图所示，它是一个充有氖气的小玻璃泡，里面装上两个电极，一个固定不动的静触片和一个用双金属片制成的U形动触片．
（2）作用：当开关闭合时，电源把电压加在启动器两极之间，使氖气放电发出辉光，辉光产生的热量使双金属片受热膨胀，内层膨胀幅度大一些，使U形动触片膨胀伸长跟静触片接触而把电路导通，于是镇流器中的线圈和灯管的灯丝中就有电流通过，电路接通后，启动器中的氖气停止放电，U形动触片冷却收缩，两个触片分离，电路自动断开，在电路突然中断瞬间，镇流器线圈因自感产生一个瞬时高压，这个高压和电源电压加在灯管两端使灯管中的汞蒸气开始放电导通，使日光灯发光．
归纳一句：利用氖管的辉光放电，起着自动把电路接通和断开为镇流器产生瞬时自感高压的作用．
3．镇流器的作用：
镇流器是一个带铁芯的线圈，其自感系数很大．镇流器在日光灯启动阶段和正常发光阶段，起着不尽相同的作用，具体表现为：
（1）在灯管启动时，镇流器能够产生一个高出电源电压很多的瞬时电压，使日光灯内的气体导电，而被点燃；在日光灯启动后，因为日光灯的电阻变得很小，只允许通过不大的电流，否则就会将灯管烧坏．这时加在灯管两端的电压低于电源电压，此要求也是通过镇流器来实现的．
（2）日光灯的工作过程分为预热阶段、点燃阶段和正常发光阶段．在不同阶段，镇流器的作用不同．在点燃时，镇流器的作用是提供瞬时电压；在正常发光时，镇流器起降压限流作用．
16．关于日光灯的工作原理下列说法正确的是（ ）
A．启动器触片接通时，产生瞬时高压
B．日光灯正常工作时，镇流器起降压限流以保证日光灯正常工作
C．日光灯正常工作时，日光灯管的电压稳定在220V
D．镇流器作用是将交流电变为直流电
（多选）17．在日光灯电路中，关于启动器、镇流器、灯管的作用，下列说法正确的是（ ）
A．日光灯点燃后，启动器不再起作用
B．镇流器在点燃灯管的过程中，产生一个瞬时高压，点燃后起到降压限流的作用
C．日光灯点燃后，镇流器、启动器不起作用
D．日光灯点燃后，使镇流器短路，日光灯仍能正常发光
▉题型8 生活中的电磁感应现象
【知识点的认识】
电磁感应在生活和生产中的应用
电磁感应现象自发现之日起，便一直在改变着人们的生活．时至今日，生活中可以处处见到它的影子．无论是话筒，电磁炉，还是收音机，发电机，都是我们可以见到和听到的物品．而且，在高中物理中，我们便不断接触与其应用相关的题目，这些物品也曾作为物理试题的载体，不时出现在试卷中．现在看来，也是分外亲切．
1．动圈式话筒
在剧场和演讲等活动中，放大声音已经成为一种迫切的需要，而电磁感应现象的发现与应用已经成功解决了这个问题．
放大声音的装置由话筒，扩音器和扬声器三部分，其中话筒是把声音转变为电信号的装置．
动圈式话筒，是利用电磁感应现象制成的，当声波使金属膜片振动时，连接在膜片上的音圈也随着一起振动，音圈在永久磁铁的磁场里振动，其中就会产生感应电流，感应电流的大小和方向都变化，变化的振幅和频率由声波决定，这个信号电流经扩音器放大后传给扬声器，从扬声器中就发出放大的声音．如今，话筒或者麦克风已经随处可见．
2．电磁炉
相信有不少人都用过电磁炉加热过食物，它的方便快捷为我们的日常饮食带来很大的便利，对我们的饮食方式也产生了一定影响．电磁炉应用电磁感应原理对食品进行加热．它的炉面是耐热陶瓷板，交变电流通过陶瓷板下方的线圈产生磁场，磁场内的磁力线穿过铁锅、不锈钢锅等底部时，产生涡流，令锅底迅速发热，达到加热食品的目的．
电磁炉的灶台台面是一块高强度、耐冲击的陶瓷平板，台面下边装有高频感应加热线圈、高频电力转换装置及相应的控制系统，台面的上面放有平底烹饪锅．
电磁炉的工作过程是：电流电压经过整流器转换为直流电，又经高频电力转换装置使直流电变为超过音频的高频交流电，将高频交流电加在扁平空心螺旋状的感应加热线圈上，由此产生高频交变磁场．其磁力线穿透灶台的陶瓷台板而作用于金属锅．在烹饪锅体内因电磁感应就有强大的涡流产生．涡流克服锅体的内阻流动时完成电能向热能的转换，所产生的焦耳热就是烹调的热源．
3．电磁感应灯
电磁感应灯作为照明工具中的新发明，具有许多传统照明工具所没有的优势．它具有十万小时的高使用寿命，同时又免维护费用．而且它的光源质量更高，高显色性使物体的本身的颜色即明亮又逼真，电磁感应灯还具有更可靠的瞬间启动性能，同时低热量输出，具有更可靠的抵抗电压剧烈波动的能力，其照明也更加节能，能够减少二氧化碳排放量．同时，电磁感应灯的暖白光比黄色的钠灯更合适应用于道路照明，光照温和，可以保证道路行驶的安全性和舒适性
电磁感应灯没有电极，依靠电磁感应和气体放电的基本原理而发光．没有灯丝和电极使灯泡的寿命长达100，000小时，是白炽灯的100倍，高压气体放电灯的5～15倍，紧凑荧光灯的5倍～10倍．
基于上述原理，气体通过磁场放电而产生了可见光．即由电子镇流器产生的频率为230KHz，金属线圈磁环组成的电磁变压器在玻璃管（含有特殊工作气体）周围创造了磁场．
由线圈引起的放电路径形成一个闭路，从而引起自由电子的加速度．这些自由电子和汞原子相碰撞而激发了电子．因为激活的电子从高能态退到低能态，他们放射出紫外线，当通过玻璃管表面的三基色荧光粉时，产生的紫外线转化成可见光．
在能源危机和温室效应益发严重的今日，各国都在不断强调可持续发展的重要性．在这种大环境下，符合环保照明和绿色照明的要求的电磁感应灯，有着推广和普及的巨大潜力．暖白光这一先进的理念已经在美国、英国、比利时、挪威等国家得到了广泛应用．
4．变压器
变压器是利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器．其输送电流的多少由用电器的功率决定．高中时期的试题中有许多相关的计算问题．
变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压．变压器由铁芯和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈．在发电机中，不管是线圈运动通过磁场或磁场运动通过固定线圈，均能在线圈中感应电势，此两种情况，磁通的值均不变，但与线圈相交链的磁通数量却有变动，这是互感应的原理．变压器就是一种利用电磁互感应，变换电压，电流和阻抗的器件．
5．手机充电器
对于手机，或许是现在生活中与我们联系最为紧密的电子产品之一了．给手机充电几乎是每日必做的事情，以前却从未考虑过手机充电电源的原理．
所有手机充电器其实都是由一个稳定电源（主要是稳压电源、提供稳定工作电压和足够的电流）加上必要的恒流、限压、限时等控制电路构成．它和变压器原理几近相同．
6．磁带录音机
自有了手机等产品之后，许多功能集于一体，录音这种功能也一并存在，磁带录音机听来或许会让我们觉得陌生．磁带录音机主要由机内话筒、磁带、录放磁头、放大电路、扬声器、传动机构等部分组成．
录音时，声音使话筒中产生随声音而变化的感应电流﹣﹣音频电流，音频电流经放大电路放大后，进入录音磁头的线圈中，在磁头的缝隙处产生随音频电流变化的磁场．磁带紧贴着磁头缝隙移动，磁带上的磁粉层被磁化，在磁带上就记录下声音的磁信号．
放音是录音的逆过程，放音时，磁带紧贴着放音磁头的缝隙通过，磁带上变化的磁场使放音磁头线圈中产生感应电流，感应电流的变化跟记录下的磁信号相同，所以线圈中产生的是音频电流，这个电流经放大电路放大后，送到扬声器，扬声器把音频电流还原成声音．
在录音机里，录、放两种功能是合用一个磁头完成的，录音时磁头与话筒相连；放音时磁头与扬声器相连．
7．汽车车速表
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．在此之前，从未想过它竟然也是电磁感应的应用实例．
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碍（非阻止）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．
8．发电机
发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成．定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成．转子由转子铁芯（或磁极、磁扼）绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成．由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流．
从物理结构来说，发电机的定子和转子除了是一个原动力的拖动外，是完全独立、互不干扰的两部分；发电机的定子是有功源，产生感应电动势、电流，在原动力的拖动下，向外输出交流电的有功，由原动力（油量、气量、风量、水量等）决定有功功率的大小．
发电机的转子是无功源、绕组从外部引入直流电建立磁场，在原动力的拖动下，向外输送交流电的无功，由外部输入（多数用发电机自发的交流电整流而得）的直流电决定无功功率的大小．从电磁原理来说，转子和定子又是精密联系的，发电机的有功和无功都是由定子输出的，转子的力矩决定有功功率的大小，转子线圈的直流电流决定无功功率的大小．
9．未来发展
电磁感应的应用多不胜举，今天所能提到的也只是其中极小的一部分，却已经能够体现其它对人类历史发展的深远意义．磁悬浮列车，电视，示波器，接触器线圈，电视手机收音机等的信号收发，感应磁卡的信号传输，霍尔开关，雷达等等可以说在我们生活的每个环节都有应用．
18．下列与电磁感应有关的现象中说法不正确的是（ ）
A．图甲：摇动手柄使蹄形磁体转动，则铝框会以相同的速度同向转动
B．图乙：铜盘在转动过程中，当手持蹄形磁体靠近铜盘时，铜盘的转速减小
C．图丙：搬运电流表时将正负接线柱用导线连在一起是为了减弱指针摆动
D．图丁：安检门利用涡流可以检测金属物品，如携带金属经过时，会触发报警
19．安装在公路上的测速装置如图，在路面下方间隔一定距离埋设有两个通电线圈，线圈与检测抓拍装置相连，车辆从线圈上面通过时线圈中会产生脉冲感应电流，检测装置根据两个线圈产生的脉冲信号的时间差计算出车速大小，从而对超速车辆进行抓拍。下列说法正确的是（ ）
A．汽车经过线圈上方时，两线圈产生的脉冲电流信号时间差越短，车速越慢
B．当汽车从线圈上方匀速通过时，线圈中不会产生感应电流
C．汽车经过通电线圈上方时，汽车底盘的金属部件中会产生感应电流
D．当汽车从线圈上方经过时，线圈中产生感应电流属于自感现象
20．下面四种常用电器中哪一个应用的物理规律与其他三个不同（ ）
A．动圈式麦克风 B．动圈式扬声器
C．家用电磁炉 D．无线充电器
（多选）21．关于以下四幅图，下列说法正确的是（ ）
A．甲图中，磁块在铝管中下落相比自由落体会慢一些，原因是电磁阻尼
B．乙图中，线圈平面和磁感线平行，此时线圈中电流方向发生改变
C．丙图中，磁流体发电机的A极板的电势比B极板的低
D．丁图中，摇动手柄使得蹄形磁铁转动，铝框会反向转动
（多选）22．电磁现象在科技和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是（ ）
A．甲图中，线圈B闭合，开关S断开时，触头C与工作电路将延时断开
B．乙图中，闭合开关，用外力顺时针（从铜盘左侧观察）转动铜盘，电路中会产生感应电流，通过R的电流自上而下
C．丙图中，若该元件用金属材料制作，则通入图示的电流时，上表面电势比下表面电势低
D．丁图中，给电磁炉接通恒定电流，可以在锅底产生涡流，给锅中食物加热
