课件45张PPT。10 章末总结第1章
电磁感应与现代生活内容索引
网络构建
题型探究
达标检测
网络构建1电磁感应电磁感应现象产生感应电流的条件：电路 且 变化
能量转化：其他形式的能转化为电能或电能的转移楞次定律(感应电流的方向内容：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变化感应电流总要阻碍 的变化
感应电流总要阻碍 的相对运动理解首先明确原磁场的 和磁通量的 ，确定感
应电流的磁场方向
再用 确定感应电流方向应用
步骤右手定则：适合判定 产生的感应电流的方向方向磁通量闭合增减导体和磁场磁通量导体切割磁感线安培定则阻碍电磁感应法拉第电磁感应定律(感应电动势的大小)感应电动势定义：在电磁感应现象中产生的电动势
产生的条件： 发生变化磁通量的变化率：单位时间内磁通量的变化法拉第电磁感应定律E＝ _______，适合求E的平均值切割公式E＝ ，适合求E的瞬时值
条件：B、L、v三者互相垂直BLv磁通量电磁感应自感现象及其应用(特殊的电磁感应现象)自感
现象定义： 发生变化而产生的电磁感应现象
自感电动势：总是阻碍 的变化
自感系数L：与线圈的大小、形状、圈数，以及是
否有铁心等因素有关
日光灯的原理涡流定义：块状金属在变化的磁场中产生的环形
感应电流电磁灶
电磁驱动、电磁阻尼应用自身电流自身电流
2题型探究一、对楞次定律的理解与应用楞次定律反映这样一个物理过程：原磁通量变化时(Φ原变)，产生感应电流(I感)，这是属于电磁感应的条件问题；感应电流一经产生就在其周围空间激发磁场(Φ感)，这就是电流的磁效应问题；而且I感的方向决定了Φ感的方向(用右手螺旋定则判定)；Φ感阻碍Φ原的变化——这正是楞次定律所解决的问题.这样一个复杂的过程，可以用图表理顺如下：1.感应电流的磁场不一定与原磁场方向相反，只有在磁通量增大时两者才相反，而在磁通量减小时两者是同向的.
2.“阻碍”并不是“阻止”，而是“延缓”，电路中的磁通量还是在变化，只不过变化得慢了.
3.楞次定律的阻碍的表现有这几种形式：增反减同、增缩减扩、增离减靠、来拒去留.例1 圆形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图1所示的电路.若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列表述正确的是
A.线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流
B.穿过线圈a的磁通量变小
C.线圈a有扩张的趋势
D.线圈a对水平桌面的压力N将增大答案解析图1√
通过螺线管b的电流如图所示，
根据右手螺旋定则判断出螺线管b所产生的磁场方向竖直向下，
滑片P向下滑动，接入电路的电阻减小，电流增大，所产生的磁场的磁感应强度增大，根据楞次定律可知，a线圈中所产生的感应电流产生的感应磁场方向竖直向上，再由右手螺旋定则可得线圈a中的电流方向为俯视逆时针方向，A错误；
由于螺线管b中的电流增大，所产生的磁感应强度增大，线圈a中的磁通量应变大，B错误；
根据楞次定律可知，线圈a有缩小的趋势，线圈a对水平桌面的压力增大，C错误，D正确.二、电磁感应中的图像问题
1.图像问题有两种：一是给出电磁感应过程，选出或画出正确图像；
二是由给定的有关图像分析电磁感应过程，求解相应的物理量.
2.基本思路是：(1)利用法拉第电磁感应定律计算感应电动势大小.
(2)利用楞次定律或右手定则判定感应电流的方向.例2 如图2所示，三条平行虚线位于纸面内，中间虚线两侧有方向垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度等大反向.菱形闭合导线框ABCD位于纸面内且对角线AC与虚线垂直，磁场宽度与对角线AC长均为d，现使线框沿AC方向匀速穿过磁场，以逆时针方向为感应电流的正方向，则从C点进入磁场到A点离开磁场的过程中，线框中电流i随时间t的变化关系可能是图2 答案解析√导线框ABCD在进入左边磁场时，由楞次定律和安培定则可以判断出感应电流的方向应为正方向，选项B、C不可能；
当导线框ABCD一部分在左磁场区，另一部分在右磁场区时，回路中的最大电流要加倍，方向与刚进入时的方向相反，选项D可能，选项A不可能.三、电磁感应中的电路问题
1.首先要找到哪一部分导体相当于电源，分清内、外电路.
处于磁通量变化的磁场中的线圈或切割磁感线的导体相当于电源，该部分导体的电阻相当于内电阻，而其余部分的电路则是外电路.
2.路端电压、感应电动势和某段导体两端的电压三者的区别：
(1)某段导体作为电阻时，它两端的电压等于电流与其电阻的乘积；
(2)某段导体作为电源时，它两端的电压就是路端电压，等于电流与外电阻的乘积，或等于电动势减去内电压.
(3)某段导体作为电源时，电路断路时导体两端的电压等于感应电动势.例3 如图3所示，光滑金属导轨PN与QM相距1 m，电阻不计，两端分别接有电阻R1和R2，且R1＝6 Ω，R2＝3 Ω，ab导体棒的电阻为2 Ω.垂直穿过导轨平面的匀强磁场的磁感应强度为1 T.现使ab以恒定速度v＝3 m/s匀速向右移动，求：
(1)导体棒上产生的感应电动势 E.图3答案解析3 Vab棒匀速切割磁感线，产生的电动势为：
E＝Blv＝3 V(2)R1与R2消耗的电功率分别为多少？图3答案解析
U＝E－Ir＝1.5 V(3)拉ab棒的水平向右的外力F为多大？图3答案解析
例4 (多选)如图4所示，相距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为θ，上端接有定值电阻R，匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B.将质量为m的导体棒由静止释放，当速度达到v时开始匀速运动，此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力，
并保持拉力的功率恒为P，导体棒最终以2v
的速度匀速运动.导体棒始终与导轨垂直且
接触良好，不计导轨和导体棒的电阻，重力
加速度为g.下列选项正确的是图4四、电磁感应中的动力学问题图4A.P＝2mgvsin θ
B.P＝3mgvsin θ
C.当导体棒速度达到 时加速度大小为 sin θ
D.在导体棒速度达到2v以后匀速运动的过
程中，R上产生的焦耳热等于拉力所做的功√答案解析图4√当导体棒的速度达到v时，对导体棒进行受力分析如图甲所示.
甲当导体棒的速度达到2v时，对导体棒进行受力分析如图乙所示.
乙由①②可得F＝mgsin θ
功率P＝F×2v＝2mgvsin θ，故A正确.
丙当导体棒的速度达到2v时，安培力等于拉力和mgsin θ之和，所以以后匀速运动的过程中，R上产生的焦耳热等于拉力和重力做功之和，故D错误.1.能量观点分析
(1)电磁感应现象中产生感应电流的过程，实质上是能量的转化过程.
(2)电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培力的作用，因此，要维持感应电流的存在，必须有“外力”克服安培力做功.此过程中，其他形式的能转化为电能.“外力”克服安培力做了多少功，就有多少其他形式的能转化为电能.五、电磁感应中的能量问题2.求解思路
(1)若回路中电流恒定，可以利用电路结构及W＝UIt或Q＝I2Rt直接进行计算.
(2)若电流变化，则：①利用克服安培力做的功求解：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：若只有电能与机械能的转化，则机械能的减少量等于产生的电能.例5 如图5所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距l＝0.5 m，左端接有阻值R＝0.3 Ω的电阻.一质量m＝0.1 kg、电阻r＝0.1 Ω的金属棒MN放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B＝0.4 T.金属棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以a＝
2 m/s2的加速度做匀加速运动，当金属棒的位移x＝9 m时撤去外力，金属棒继续运动一段距离后停下来，已知撤去外力前、后回路中产生的焦耳热之比Q1∶Q2＝2∶1.导轨足够长且电阻不计，
金属棒在运动过程中始终与导轨垂直且两
端与导轨保持良好接触.求：图5(1)金属棒在匀加速运动过程中，通过电阻R的电荷量q；图5答案解析4.5 C
代入数据得q＝4.5 C(2)撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2；图5答案解析1.8 J设撤去外力时金属棒的速度为v，对于金属棒的匀加速运动过程，由运动学公式得v2＝2ax ⑤
设金属棒在撤去外力后的运动过程中安培力所做的功为W，由动能定理得
撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2＝－W ⑦
联立⑤⑥⑦式，代入数据得Q2＝1.8 J ⑧(3)外力做的功WF.图5答案解析5.4 J由题意知，撤去外力前、后回路中产生的焦耳热之比
Q1∶Q2＝2∶1，可得Q1＝3.6 J ⑨
在金属棒运动的整个过程中，外力F克服安培力做功，由功能关系可知WF＝Q1＋Q2 ⑩
由⑧⑨⑩式得WF＝5.4 J.
达标检测31.(楞次定律的理解与应用)如图6所示，竖直放置的螺线管与导线abcd构成回路，导线所在区域内有一垂直纸面向里变化的匀强磁场，螺线管下方水平桌面上有一导体圆环，导线abcd所围区域内磁场的磁感应强度按下列哪一图线所表示的方式随时间变化时，导体圆环将受到向上的磁场力作用1234图6答案解析√1234
12342.(电磁感应中的电路问题)如图7所示，由均匀导线制成的半径为R的圆环，以速度v匀速进入一磁感应强度为B的有界匀强磁场，边界如图中虚线所示.当圆环运动到图示位置(∠aOb＝90°)时，a、b两点的电势差为答案√图712343.(电磁感应中的能量问题)(多选)如图8所示，一粗糙的平行金属轨道与水平面成θ角，两轨道上端用一电阻R相连，该装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直轨道平面向上.质量为m的金属杆ab以初速度v0从轨道底端向上滑行，滑行到某高度h后又返回到底端.若运动过程中金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好，轨道与金属杆的电阻均忽略不计.则下列说法正确的是 图81234A.金属杆ab上滑过程与下滑过程通过电阻R的电荷量一样多
B.金属杆ab上滑过程中克服重力、安培力与摩擦力所做功之和大于
C.金属杆ab上滑过程与下滑过程因摩擦而产生的内能一定相等
D.金属杆ab在整个过程中损失的机械能等于装置产生的焦耳热答案解析√图8√1234
12344.(电磁感应中的动力学问题)如图9所示，固定于水平桌面上足够长的两平行光滑导轨PQ、MN，其电阻不计，间距d＝0.5 m，P、M之间接有一只理想电压表，整个装置处于竖直向下的磁感应强度B0＝0.2 T的匀强磁场中，两金属棒L1、L2平行地搁在导轨上，其电阻均为r＝0.1 Ω，质量分别为M1＝0.3 kg和M2＝0.5 kg.固定棒L1，使L2在水平恒力F＝0.8 N的作用下，由静止开始运动.试求：图91234图9(1)当电压表读数为U＝0.2 V时，棒L2的加速度为多大？答案解析1.2 m/s2
L2所受的安培力F′＝B0Id＝0.2 N
对L2由牛顿第二定律可得：F－F′＝M2a
解得：a＝1.2 m/s21234图9(2)棒L2能达到的最大速度vm.答案解析16 m/s1234安培力F安与恒力F平衡时，棒L2速度达到最大，设此时电路电流为Im，
则F安＝B0Imd
1234课件38张PPT。第1章
电磁感应与现代生活1 电磁感应——划时代的发现目标定位
1.知道奥斯特发现了电流磁效应、法拉第发现了电磁感应现象.
2.知道磁通量和磁通量变化量的含义.
3.知道感应电流的产生条件.内容索引
知识探究
达标检测
知识探究1一、划时代的发现传统的英格兰科学研究方法中有一种叫做对称思维的方法.在奥斯特发现电流磁效应之后，学术界提出了什么新课题？根据对称思维的方法，学术界开始了对“将磁转变为电”的研究. 答案1.新课题的提出： 发现了电流的磁效应，即“ 能转化为
”.根据对称思维的方法， 在1822年提出了自己的新课题：“把 转变为 ”.
2.深入探究得真谛：法拉第把这种由磁得到电的现象叫做电磁感应现象.产生的电流叫做感应电流.他把引起电流的原因概括为：变化的 、变化的 、运动的 、在磁场中运动的导体等.奥斯特电磁法拉第磁电电流磁场磁铁BS二、磁通量及其变化如图1所示，框架的面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B.试求：
(1)框架平面与磁感应强度B垂直时，穿过框架平面的磁通量为多少？图1(2)若框架绕OO′转过60°，则穿过框架平面的磁通量为多少？ 答案
答案(3)若从图示位置转过90°，则穿过框架平面的磁通量的变化量为多少？－BS 答案图1(4)若从图示位置转过180°，则穿过框架平面的磁通量的变化量为多少？－2BS 答案1.磁通量
(1)定义：闭合导体回路的 与垂直穿过它的 的乘积叫磁通量，符号为Φ.在数值上等于穿过投影面的磁感线的 .
(2)公式：Ф＝ .其中S为回路平面在垂直磁场方向上的 面积，也称为有效面积.所以当回路平面与磁场方向之间的夹角为θ时，磁通量Φ＝ ，如图2所示.面积条数磁感应强度BS图2投影BSsin θ(3)单位：韦伯，简称韦，符号是Wb.
(4)注意：①磁通量是标量，但有正、负之分.一般来说，如果磁感线从线圈的正面穿入，线圈的磁通量就为“＋”，磁感线从线圈的反面穿入，线圈的磁通量就为“ ”.②磁通量与线圈的匝数 (填“有关”或“无关”).无关－2.磁通量的变化量ΔΦ
(1)当B不变，有效面积S变化时，ΔΦ＝ .
(2)当B变化，S不变时，ΔΦ＝ .
(3)B和S同时变化，则ΔΦ＝ ，但此时ΔΦ≠ΔB·ΔS.B·ΔSΔB·SΦ2－Φ1计算穿过某平面的磁通量变化量时，要注意前、后磁通量的正、负值，如原磁通量Φ1＝BS，当平面转过180°后，磁通量Φ2＝－BS，磁通量的变化量ΔΦ＝－2BS.例1 如图3所示的线框，面积为S，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，B的方向与线框平面成θ角，当线框转过90°到图中虚线所示的位置时，试求：
(1)初、末位置穿过线框的磁通量的大小Φ1和Φ2；图3答案解析 BSsin θ －BScos θ解法一：在初始位置，把面积向垂直于磁场的方向进行投影，可得垂直于磁场方向的面积为S⊥＝Ssin θ，所以Φ1＝BSsin θ.在末位置，把面积向垂直于磁场的方向进行投影，可得垂直于磁场方向的面积为S⊥′＝Scos θ.由于磁感线从反面穿入，所以Φ2＝－BScos θ.
解法二： 如图所示，把磁感应强度B沿垂直于面积S和平行于面积S的方向进行分解，得B上＝Bsin θ，B左＝Bcos θ
所以Φ1＝B上S＝BSsin θ，
Φ2＝－B左S＝－BScos θ.(2)磁通量的变化量ΔΦ.答案解析 －BS(cos θ＋sin θ)开始时B与线框平面成θ角，穿过线框的磁通量Φ1＝BSsin θ；当线框平面按顺时针方向转动时，穿过线框的磁通量减少，当转动θ时，穿过线框的磁通量减少为零，继续转动至90°时，磁感线从另一面穿过，磁通量变为“负”值，Φ2＝－BScos θ.所以，此过程中磁通量的变化量为
ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－BScos θ－BSsin θ
＝－BS(cos θ＋sin θ).例2 如图4所示，有一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A、B、C，圆心均处于O处.线圈A的半径为1 cm,10匝；线圈B的半径为2 cm,1匝；线圈C的半径为0.5 cm,1匝.问：
(1)在B减为0.4 T的过程中，线圈A和线圈B中的磁通量变化多少？A、B线圈的磁通量均减少了1.256×10－4 Wb图4答案解析A、B线圈中的磁通量始终一样，故它们的变化量也一样.
ΔΦ＝(B2－B)·πr2＝－1.256×10－4 Wb
即A、B线圈中的磁通量都减少1.256×10－4 Wb(2)在磁场转过90°角的过程中，线圈C中的磁通量变化了多少？转过180°角呢？减少了6.28×10－5 Wb 减少了1.256×10－4 Wb对线圈C，Φ1＝Bπr′2＝6.28×10－5 Wb
当转过90°时，Φ2＝0，
故ΔΦ1＝Φ2－Φ1＝0－6.28×10－5 Wb
＝－6.28×10－5 Wb
当转过180°时，磁感线从另一侧穿过线圈，若取Φ1为正，则Φ3为负，有Φ3＝－Bπr′2，
故ΔΦ2＝Φ3－Φ1＝－2Bπr′2＝－1.256×10－4 Wb.答案解析三、感应电流的产生条件
1.实验1：如图5所示，条形磁铁插入或拔出线圈时，线圈中 电流产生，但条形磁铁在线圈中静止不动时，线圈中 电流产生.(填“有”或“无”)图5有无2.实验2：如图6所示，导体AB做切割磁感线运动时，线路中有电流产生，而导体AB顺着磁感线运动时，线路中 电流产生(填“有”或“无”).无图63.实验3：如图7所示，将小螺线管A插入大螺线管B中不动，当开关S接通或断开时，电流表中 电流通过；若开关S一直闭合，当改变滑动变阻器的阻值时，电流表中 电流通过；而开关一直闭合，滑动变阻器滑动触头不动时，电流表中 电流产生(填“有”或“无”).无图7有有4.上述三个实验产生感应电流的情况不同，但其中肯定有某种共同的原因，完成下表并总结产生感应电流的条件.变化不变变化变化不变磁通量闭合总结 实验1是磁体即磁场运动改变磁通量；实验2是通过导体相对磁场运动改变磁通量；实验3通过改变电流从而改变磁场强弱，进而改变磁通量，所以可以将产生感应电流的条件描述为“只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流”.1.产生感应电流的条件：穿过 电路的 量发生变化.
2.特例：闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动.在利用“切割”来讨论和判断有无感应电流时，应该注意：
(1)导体是否将磁感线“割断”，如果没有“割断”就不能说切割.如图8所示，甲、乙两图中，导线是真“切割”，而图丙中，导体没有切割磁感线.图8闭合磁通(2)是否仅是闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动，如图丁.如果由切割不容易判断，则要回归到磁通量是否变化上去.电路不闭合时，磁通量发生变化是否能产生电磁感应现象？当电路不闭合时，没有感应电流，但有感应电动势，只产生感应电动势的现象也可以称为电磁感应现象. 答案例3 如图所示，用导线做成圆形或正方形回路，这些回路与一直导线构成几种位置组合(彼此绝缘)，下列组合中，切断直导线中的电流时，闭合回路中会有感应电流产生的是答案解析√
利用安培定则判断直线电流产生的磁场，其磁感线是一些以直导线为轴的无数组同心圆，即磁感线所在平面均垂直于导线，且直线电流产生的磁场分布情况是靠近直导线处磁场强，远离直导线处磁场弱.所以，A中穿过圆形线圈的磁场如图甲所示，其有效磁通量为ΦA＝Φ出－Φ进＝0，且始终为0，即使切断导线中的电流，ΦA也始终为0，A中不可能产生感应电流.
B中线圈平面与导线的磁场平行，穿过B中线圈的磁通量也始终为0，B中也不能产生感应电流.
C中穿过线圈的磁通量如图乙所示，Φ进>Φ出，即ΦC≠0，当切断导线中电流后，经过一定时间，穿过线圈的磁通量减小为0，所以C中有感应电流产生.D中线圈的磁通量如图丙所示，其有效磁通量为ΦD＝Φ出－Φ进＝0，且始终为0，即使切断导线中的电流，ΦD也始终为0，D中不可能产生感应电流.例4 金属矩形线圈abcd在匀强磁场中做如图所示的运动，线圈中有感应电流的是答案解析√
在选项B、C中，线圈中的磁通量始终为零，不产生感应电流；
选项D中磁通量始终最大，保持不变，也没有感应电流；
选项A中，在线圈转动过程中，磁通量做周期性变化，产生感应电流，故A正确.
达标检测21.(对电磁感应现象的认识)下列关于电磁感应现象的认识，正确的是
A.它最先是由奥斯特通过实验发现的
B.它说明了电流周围存在磁场
C.它说明了闭合回路中磁通量变化时会产生电流
D.它说明了电流在磁场中会受到力的作用√1234奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第发现了电磁感应，故A错误；
电流周围存在磁场是电流的磁效应，故B错误；
变化的磁场产生电流的现象是电磁感应现象，故C正确；
电磁感应现象并没有说明电流在磁场中会受到力的作用，故D错误.答案解析2.(对磁通量Φ及其变化量ΔΦ的理解)
如图9所示，一矩形线框从abcd位置移到a′b′c′d′位置的过程中，关于穿过线框的磁通量情况，下列叙述正确的是(线框平行于纸面移动)
A.一直增加
B.一直减少
C.先增加后减少
D.先增加，再减少直到零，然后再增加，然后再减少√图9答案解析1234离导线越近，磁场越强，在线框从左向右靠近导线的过程中，穿过线框的磁通量增大，当线框跨在导线上向右运动时，磁通量减小，当导线在线框正中央时，磁通量为零，从该位置向右，磁通量又增大，在线框离开导线向右运动的过程中，磁通量又减小；故A、B、C错误，D正确，故选D.12343.(产生感应电流的分析判断)(多选)如图10所示，开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直，且一半在磁场内，一半在磁场外，若要使线框中产生感应电流，下列办法中可行的是
A.将线框向左拉出磁场
B.以ab边为轴转动(小于90°)
C.以ad边为轴转动(小于60°)
D.以bc边为轴转动(小于60°)√答案解析√√图101234
将线框向左拉出磁场的过程中，线框的bc部分切割磁感线，或者说穿过线框的磁通量减少，所以线框中将产生感应电流.
当线框以ab边为轴转动(小于90°)时，线框的cd边的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.
当线框以ad边为轴转动(小于60°)时，穿过线框的磁通量在减小，所以在这个过程中线框内会产生感应电流.如果转过的角度超过60°(60°～300°)，bc边将进入无磁场区，那么线框中将不产生感应电流.1234
当线框以bc边为轴转动时，如果转动的角度小于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).12344.(产生感应电流的分析判断)如图11所示，绕在铁心上的线圈与电源、滑动变阻器和开关组成闭合回路，在铁心的右端套有一个表面绝缘的铜环A，下列各种情况中铜环A中没有感应电流的是
A.线圈中通以恒定的电流
B.通电时，使滑动变阻器的滑片P匀速移动
C.通电时，使滑动变阻器的滑片P加速移动
D.将开关突然断开的瞬间√答案解析图111234
只要通电时滑动变阻器的滑片P移动，电路中电流就会发生变化，变化的电流产生变化的磁场，铜环A中磁通量发生变化，有感应电流；同样，将开关断开瞬间，电路中电流从有到无，仍会在铜环A中产生感应电流.1234课件33张PPT。第1章
电磁感应与现代生活2 探究感应电流的方向目标定位
1.正确理解楞次定律的内容及其本质.
2.掌握右手定则，并理解右手定则实际上为楞次定律的一种具
体表现形式.
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.内容索引
知识探究
达标检测
知识探究1一、探究感应电流的方向1.用如图1所示的装置探究感应电流的方向.
(1)当磁铁的N极移近铝环时，观察到的现象是什么？磁铁的S极远离铝环时，观察到的现象是什么？移近时，铝环被排斥；远离时，铝环被吸引.图1(2)铝环是非铁磁性物体，它怎么会被磁铁排斥和吸引呢？磁铁相对铝环运动的过程中，穿过铝环的磁通量发生了变化，铝环中产生了感应电流.感应电流也会产生磁场.磁铁和铝环之间的排斥和吸引，都是缘于感应电流磁场对磁铁的作用. 答案 答案2.如图2所示，思考并回答下列问题，移近时磁通量增加；远离时磁通量减少. 答案图2(1)N极移近铝环时穿过铝环的磁通量是增加还是减少？远离时情况如何？原磁通量增加时，两种磁场方向相反，感应电流的磁场阻碍原磁通量的增加；原磁通量减少时，两种磁场方向相同，感应电流的磁场阻碍原磁通量的减少.(2)铝环中产生的感应电流的磁场对原磁通量的变化有什么影响？ 答案1.楞次定律：感应电流的磁场总要阻碍 磁通量的变化.
2.楞次定律中“阻碍”的含义：
(1)谁在阻碍—— 的磁场.
(2)阻碍什么——阻碍的是穿过回路的 ，而不是磁通量本身.
(3)如何阻碍——当原磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向
______；当原磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向 ，“阻碍”不一定是感应电流的磁场与原磁场的方向相反，而是“增反减同”.引起感应电流的磁通量的变化感应电流相反相同(4)阻碍效果——阻碍并不是阻止，最终增加的还增加，减少的还减少，只是 了原磁场的磁通量的变化.
3.从相对运动的角度看，感应电流的磁场总是阻碍 (来拒去留).相对运动延缓电磁感应过程中有电能产生，该电能是否凭空增加？从能量守恒的角度如何解释？从能量守恒的角度来看，感应电流的磁场总是在阻碍着它自己的产生，为了维持感应电流，就必须克服这个阻碍作用做功，使其他形式能量转化成电能，这就是感应电流能量的来源. 答案例1 如图3所示，在一水平、固定的闭合导体圆环上方，有一条形磁铁(N极朝上，S极朝下)由静止开始下落，磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触.关于圆环中感应电流的方向(从上向下看)，下列说法正确的是
A.总是顺时针 B.总是逆时针
C.先顺时针后逆时针 D.先逆时针后顺时针答案解析图3√磁铁下落过程中原磁场是向上的，穿过圆环的磁通量先增大后减小，由楞次定律可判断出选项C正确.二、楞次定律的应用在长直通电导线附近有一闭合线圈abcd，如图4所示.当直导线中的电流强度I逐渐减小时，试判断线圈中感应电流的方向.
请从解答此题的实践中，体会用楞次定律判定感应电流方向的具体思路.图4 答案线圈abcd中感应电流方向为顺时针.
若要判定感应电流方向，需先弄清楚感应电流的磁场方向.根据楞次定律“阻碍”的含义，则要先明确原磁场的方向及其磁通量的变化情况.应用楞次定律判断感应电流方向的步骤
(1)明确研究对象是哪一个闭合电路.
(2)明确 的方向.
(3)判断闭合回路内原磁场的 是增加还是减少.
(4)由 判断感应电流的磁场方向.
(5)由 判断感应电流的方向.原磁场楞次定律磁通量安培定则例2 (多选)如图5所示，通电导线旁边同一平面有矩形线圈abcd，则
A.若线圈向右平动，其中感应电流方向是a→b→c→d
B.若线圈竖直向下平动，无感应电流产生
C.当线圈以ad边为轴转动时(转动角度小于90°)，其中感
应电流方向是a→b→c→d
D.当线圈向导线靠近时，其中感应电流方向是a→b→c→d图5答案解析√√先由右手螺旋定则判断出导线产生的原磁场在线圈处垂直线圈向里，当线圈向右平动时，通过线圈的磁通量减小，感应电流的磁场与原磁场方向相同，感应电流的方向为a→d→c→b，A错.
若线圈竖直向下平动时，磁通量不变，无感应电流产生，B正确.
当线圈以ad边为轴转动时，感应电流方向是a→d→c→b，C错.
当线圈向导线靠近时，磁通量增大，感应电流的磁场与原磁场的方向相反，感应电流的方向是a→b→c→d，D正确，故选B、D.针对训练 如图6所示，闭合金属圆环垂直于磁场方向放置在匀强磁场中，现将它从匀强磁场中匀速拉出，以下各种说法中正确的是
A.向左和向右拉出时，环中感应电流方向相反
B.向左和向右拉出时，环中感应电流方向都是沿顺时针方向
C.向左和向右拉出时，环中感应电流方向都是沿逆时针方向
D.将圆环拉出磁场的过程中，当环全部处在磁场中运动时，
也有感应电流产生答案解析图6√圆环中感应电流的方向，取决于圆环中磁通量的变化情况，向左或向右将圆环拉出磁场的过程中，圆环中垂直纸面向里的磁感线的条数都要减少，根据楞次定律可知，感应电流产生的磁场的方向与原磁场方向相同，即都垂直纸面向里，应用安培定则可以判断出感应电流的方向沿顺时针方向.圆环全部处在磁场中运动时，虽然做切割磁感线运动，但环中磁通量不变，只有圆环离开磁场，环的一部分在磁场中，另一部分在磁场外时，环中磁通量才发生变化，环中才有感应电流.B选项正确.三、右手定则
如图7所示，导体棒ab向右做切割磁感线运动.图7感应电流的方向a→d→c→b→a.(1)请用楞次定律判断感应电流的方向.答案(2)能否找到一种更简单的方法来判断闭合回路中部分导体切割磁感线产生的电流的方向呢？(提示：研究电流I的方向、原磁场B的方向、导体棒运动的速度v的方向三者之间的关系)图7可以用右手定则来判断.答案1.内容：伸开右手，使拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，让磁感线垂直从手心 ，拇指指向 的方向，其余四指所指的方向就是 的方向.
2.右手定则是楞次定律的特例.
(1)楞次定律适用于各种电磁感应现象，对于磁感应强度B随时间t变化而产生的电磁感应现象较方便.
(2)右手定则只适用于导体在磁场中做 运动的情况.进入导体运动感应电流切割磁感线3.当导体切割磁感线时四指的指向就是 的方向，即____________
的方向(在等效电源内，从负极指向正极).感应电流感应电动势例3 下列图中表示闭合电路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情景，导体ab上的感应电流方向为a→b的是答案解析√
题中四图都属于闭合电路的一部分导体切割磁感线，应用右手定则判断可得：A中电流方向为a→b，B中电流方向为b→a，C中电流沿a→d→c→b→a方向，D中电流方向为b→a.故选A.
达标检测21.(对楞次定律的理解)关于楞次定律，下列说法正确的是
A.感应电流的磁场总是能阻止引起感应电流的磁通量的变化
B.闭合电路的一部分导体在磁场中运动时，不一定受磁场阻碍作用
C.原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场同向
D.感应电流的磁场总是跟原磁场反向，阻碍原磁场的变化√1234答案解析1234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，选项A错误；闭合电路的一部分导体在磁场中平行磁感线运动时，不受磁场阻碍作用，选项B正确；
原磁场穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场反向，选项C错误；
感应电流的磁场当原磁场增强时跟原磁场反向，当原磁场减弱时跟原磁场同向，选项D错误.2.(楞次定律的应用)(多选)磁场垂直穿过一个圆形线框，由于磁场的变化，在线框中产生顺时针方向的感应电流，如图8所示，则以下说法正确的是
A.若磁场方向垂直线框向里，则此磁场的磁感应强度是在增强
B.若磁场方向垂直线框向里，则此磁场的磁感应强度是在减弱
C.若磁场方向垂直线框向外，则此磁场的磁感应强度是在增强
D.若磁场方向垂直线框向外，则此磁场的磁感应强度是在减弱√图9答案解析1234√所产生的感应电流为顺时针方向，由安培定则知感应电流的磁场垂直纸面向里，由楞次定律中的“增反减同”可知，原因可能是方向垂直纸面向里的磁场正在减弱或是方向垂直纸面向外的磁场正在增强，故选B、C.12343.(楞次定律的应用)(多选)如图9所示，在水平面上有一个闭合的线圈，将一根条形磁铁从线圈的上方插入线圈中，在磁铁进入线圈的过程中，线圈中会产生感应电流，磁铁会受到线圈中电流的作用力，若从线圈上方俯视，关于感应电流和作用力的方向，以下判断正确的是
A.若磁铁的N极向下插入，线圈中产生顺时针方向的感应电流
B.若磁铁的S极向下插入，线圈中产生顺时针方向的感应电流
C.无论N极向下插入还是S极向下插入，磁铁都受到向下的引力
D.无论N极向下插入还是S极向下插入，磁铁都受到向上的斥力答案解析√√图91234
若磁铁的N极向下插入，穿过线圈的磁通量增加，磁场方向向下，根据楞次定律可知，感应磁场方向向上，由右手螺旋定则知，线圈中产生逆时针方向的感应电流，故A错误；
若磁铁的S极向下插入，穿过线圈的磁通量增加，磁场方向向上，根据楞次定律可知，感应磁场方向向下，由右手螺旋定则知，线圈中产生顺时针方向的感应电流，故B正确；
通电线圈的磁场与条形磁铁相似，根据安培定则判断可知，当N极向下插入时，线圈上端相当于N极，当S极向下插入时，线圈上端相当于S极，存在斥力，故C错误， D正确.1234
导体与磁体的作用力也可以根据楞次定律的另一种表述判断：感应电流的磁场总要阻碍导体与磁体间的相对运动，无论N极向下插入还是S极向下插入，磁体与线圈的相对位置都在减小，故磁体与线圈之间存在斥力，故C错误，D正确.12344.(右手定则的应用)(多选)如图10 所示，光滑平行金属导轨PP′和QQ′，都处于同一水平面内，P和Q之间连接一电阻R，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中.现在垂直于导轨放置一根导体棒MN，用一水平向右的力F拉动导体棒MN，以下关于导体棒MN中感应电流方向和它所受安培力的方向的说法正确的是
A.感应电流方向是N→M
B.感应电流方向是M→N
C.安培力水平向左
D.安培力水平向右√答案解析图101234√
由右手定则知，MN中感应电流方向是N→M，再由左手定则可知，MN所受安培力方向垂直导体棒水平向左，故选A、C.1234课件27张PPT。3 习题课：楞次定律的应用第1章
电磁感应与现代生活目标定位
1.学习应用楞次定律的推论判断感应电流的方向.
2.理解安培定则、左手定则、右手定则和楞次定律的区别.内容索引
知识探究
达标检测
1知识探究一、“增反减同”法
感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量(原磁场磁通量)的变化.
(1)当原磁场磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；
(2)当原磁场磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同.
口诀记为“增反减同”.
注意：本方法适用于磁感线单方向穿过闭合回路的情况.例1 如图1所示，一水平放置的矩形闭合线圈abcd在细长磁铁的N极附近竖直下落，保持bc边在纸外、ad边在纸内，由图中位置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ，位置Ⅰ和位置Ⅲ都很接近位置Ⅱ，这个过程中线圈的感应电流
A.沿abcd流动
B.沿dcba流动
C.先沿abcd流动，后沿dcba流动
D.先沿dcba流动，后沿abcd流动图1答案解析√
本题考查用楞次定律判断感应电流的方向，关键要分析清楚矩形线圈由位置Ⅰ到位置Ⅱ和由位置Ⅱ到位置Ⅲ两过程中，穿过线圈的磁感线方向相反.由条形磁铁的磁场可知，线圈在位置Ⅱ时穿过闭合线圈的磁通量最小为零.由于位置Ⅰ和位置Ⅲ都很接近位置Ⅱ，则线圈从位置Ⅰ到位置Ⅱ，从下向上穿过线圈的磁通量在减少，线圈从位置Ⅱ到位置Ⅲ，从上向下穿过线圈的磁通量在增加，根据楞次定律可知感应电流的方向是abcd.二、“来拒去留”法
导体与磁场相对运动产生电磁感应现象时，产生的感应电流与磁场间有力的作用，这种力的作用会“阻碍”相对运动，简称口诀“来拒去留”.例2 如图2所示，当磁铁突然向铜环运动时，铜环的运动情况是
A.向右摆动
B.向左摆动
C.静止
D.无法判定图2答案解析√
本题可由两种方法来解决：
方法1：画出磁铁的磁感线分布，如图甲所示，当磁铁向铜环运动时，穿过铜环的磁通量增加，由楞次定律判断出铜环中的感应电流方向如图甲所示.分析铜环受安培力作用而运动时，可把铜环中的电流等效为多段直线电流元.取上、下两小段电流元作为研究对象，由左手定则确定两段电流元的受力，由此可推断出整个铜环所受合力向右，故A正确.甲 乙
方法2(等效法)：磁铁向右运动，使铜环产生的感应电流可等效为图乙所示的条形磁铁，两磁铁有排斥作用，故A正确.甲 乙三、“增缩减扩”法
当闭合电路中有感应电流产生时，电路的各部分导线就会受到安培力作用，会使电路的面积有变化(或有变化趋势).
(1)若原磁通量增加，则通过减小有效面积起到阻碍的作用.
(2)若原磁通量减小，则通过增大有效面积起到阻碍的作用.
口诀记为“增缩减扩”.
注意：本方法适用于磁感线单方向穿过闭合回路的情况.例3 如图3所示，在载流直导线旁固定有两平行光滑金属导轨A、B，导轨与直导线平行且在同一水平面内，在导轨上有两可自由滑动的导体ab和cd.当载流直导线中的电流逐渐增强时，导体ab和cd的运动情况是
A.一起向左运动
B.一起向右运动
C.ab和cd相向运动，相互靠近
D.ab和cd相背运动，相互远离图3答案解析√
由于在闭合回路abcd中，ab和cd电流方向相反，所以两导体运动方向一定相反，排除A、B；
当载流直导线中的电流逐渐增强时，穿过闭合回路的磁通量增大，根据楞次定律，感应电流总是阻碍穿过回路磁通量的变化，所以两导体相互靠近，减小面积，达到阻碍磁通量增大的目的，故选C.四、“增离减靠”法
发生电磁感应现象时，通过什么方式来“阻碍”原磁通量的变化要根据具体情况而定.可能是阻碍导体的相对运动，也可能是改变线圈的有效面积，还可能是通过远离或靠近变化的磁场源来阻碍原磁通量的变化.即：(1)若原磁通量增加，则通过远离磁场源起到阻碍的作用.(2)若原磁通量减小，则通过靠近磁场源起到阻碍的作用.
口诀记为“增离减靠”.例4 如图4所示，通电螺线管两侧各悬挂一个小铜环，铜环平面与螺线管截面平行，当开关S接通瞬间，两铜环的运动情况是
A.同时向两侧推开
B.同时向螺线管靠拢
C.一个被推开，一个被吸引，但因
电源正负极未知，无法具体判断
D.同时被推开或同时向螺线管靠拢，
但因电源正负极未知，无法具体判断图4答案解析√开关S接通瞬间，小铜环中磁通量从无到有增加，根据楞次定律，感应电流的磁场要阻碍磁通量的增加，则两环将同时向两侧运动，故A正确.五、安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的区别应用
1.右手定则是楞次定律的特殊情况
(1)楞次定律的研究对象为整个闭合导体回路，适用于磁通量变化引起感应电流的各种情况.
(2)右手定则的研究对象为闭合导体回路的一部分，适用于一段导体在磁场中做切割磁感线运动.
2.区别安培定则、左手定则、右手定则的关键是抓住因果关系
(1)因电而生磁(I→B)→安培定则.(判断电流周围磁感线的方向)
(2)因动而生电(v、B→I感)→右手定则.(导体切割磁感线产生感应电流)
(3)因电而受力(I、B→F安)→左手定则.(磁场对电流有作用力)例5 如图5所示，导轨间的匀强磁场方向垂直于纸面向里.圆形金属环B正对磁铁A，当导体棒MN在导轨上向右加速滑动时，(说明：导体棒切割磁感线速度越大，感应电流越大) 下列说法正确的是
A.MN中电流方向N→M，B被A吸引
B.MN中电流方向N→M，B被A排斥
C.MN中电流方向M→N，B被A吸引
D.MN中电流方向M→N，B被A排斥答案解析√图5MN向右加速滑动，根据右手定则，MN中的电流方向从N→M，且大小在逐渐变大，根据安培定则知，磁铁A的磁场方向向左，且逐渐增强，根据楞次定律知，B环中的感应电流产生的磁场在轴线上方向向右，B被A排斥，B正确，A、C、D错误.
达标检测21.(“来拒去留”法)如图6所示，甲是闭合铜线框，乙是有缺口的铜线框，丙是闭合的塑料线框，它们的正下方都放置一薄强磁铁，现将甲、乙、丙拿至相同高度H处同时释放(各线框下落过程中不翻转)，则以下说法正确的是
A.三者同时落地
B.甲、乙同时落地，丙后落地
C.甲、丙同时落地，乙后落地
D.乙、丙同时落地，甲后落地123√图64答案解析
在下落过程中，闭合铜线框中产生感应电流.由“来拒去留”可知，答案选D.2.(“增缩减扩”法及“来拒去留”法)如图7所示，水平桌面上放有一个闭合铝环，在铝环轴线上方有一个条形磁铁.当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速移动时，下列判断正确的是
A.铝环有收缩趋势，对桌面压力减小
B.铝环有收缩趋势，对桌面压力增大
C.铝环有扩张趋势，对桌面压力减小
D.铝环有扩张趋势，对桌面压力增大图7√答案解析1234
根据楞次定律可知：当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速移动时，闭合铝环内的磁通量增大，因此铝环面积应有收缩的趋势，同时有远离磁铁的趋势，故增大了和桌面的挤压程度，从而使铝环对桌面压力增大，故B项正确.12343.(“增离减靠”法)(多选)如图8是某电磁冲击钻的原理图，若突然发现钻头M向右运动，则可能是
A.开关S闭合瞬间
B.开关S由闭合到断开的瞬间
C.开关S已经是闭合的，滑动变阻器滑片P向左迅速滑动
D.开关S已经是闭合的，滑动变阻器滑片P向右迅速滑动答案解析图8√1234√
当开关突然闭合时，左线圈上有了电流，产生磁场，而对于右线圈来说，磁通量增加，产生感应电流，使钻头M向右运动，故A项正确；
当开关S已经闭合时，只有左侧线圈电流增大才会导致钻头M向右运动，故C项正确.12344.(安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的区别运用)
(多选)如图9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在外力的作用下运动时，MN在磁场力的作用下向右运动，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.向左减速运动答案解析√1234√图9当PQ向右运动时，用右手定则可判定PQ中感应电流的方向是由Q→P，由安培定则可知穿过L1的磁场方向是自下而上的；若PQ向右加速运动，则穿过L1的磁通量增加，用楞次定律可以判断流过MN的感应电流是从N→M的，用左手定则可判定MN受到向左的安培力，将向左运动，可见选项A错误；
若PQ向右减速运动，流过MN的感应电流方向、MN所受的安培力的方向均将反向，MN向右运动，所以选项C正确；
同理可判断选项B正确，选项D错误.1234课件29张PPT。第1章
电磁感应与现代生活4 探究感应电动势的大小目标定位
1.能区分磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ和磁通量的变化率 .
2.理解和掌握法拉第电磁感应定律，并能应用于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.内容索引
知识探究
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知识探究1一、法拉第电磁感应定律实验探究：感应电动势大小与磁通量变化的关系
实验装置如图1所示，根据实验结果完成表格(填“较大”或“较小”)，然后回答下列问题.图1表1较小较大 表2较大较小较大较小(1)在实验中，为什么可以用电流表指针偏转角度大致判断感应电动势的大小？穿过闭合电路的Φ变化?产生E感?产生I感.由闭合电路欧姆定律I＝
知，当电路的总电阻一定时，E感越大，I感越大，指针偏转角度越大. 答案(2)感应电动势的大小跟磁通量变化的大小有关吗？感应电动势的大小跟磁通量变化的大小无必然联系. 答案(3)感应电动势的大小跟磁通量变化的快慢有关吗？磁通量变化相同，但磁通量变化越快，感应电动势越大. 答案(4)磁场方向对感应电动势的大小是否有影响？磁场方向对感应电动势的大小没有影响. 答案1.内容：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的
成正比.
2.公式：E＝n ，其中n为 ，ΔΦ总是取 值.
此公式一般用来表示Δt时间内感应电动势的 .变化率绝对线圈匝数平均值3.对法拉第电磁感应定律的理解
(1)磁通量的变化率 和磁通量Φ (填“有”或“没有”)直接关系.Φ很大时， 可能很小，也可能很大；Φ＝0时， 可能不为0.
(2)E＝n 有两种常见形式：①线圈面积S不变，磁感应强度B均匀变化：E＝n S.②磁感应强度B不变，线圈面积S均匀变化：E＝nB· .(其中
是Φ－t图像上某点切线的 ， 为B－t图像上某点切线的斜率)
(3)产生感应电动势的那部分导体相当于 .如果电路没有闭合，这时虽然没有 ，但感应电动势依然存在.斜率没有感应电流电源例1 下列几种说法中正确的是
A.线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大
B.线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大
C.线圈放在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大
D.线圈中磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势一定越大√答案解析本题考查对法拉第电磁感应定律的理解，关键是抓住感应电动势的大小和磁通量的变化率成正比.感应电动势的大小和磁通量的大小、磁通量变化量的大小以及磁场的强弱均无关系，它由磁通量的变化率决定，故选D.例2 如图2甲所示的螺线管，匝数n＝1 500匝，横截面积S＝20 cm2，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.答案解析图2(1)2 s内穿过线圈的磁通量的变化量是多少？8×10－3 Wb磁通量的变化量是由磁感应强度的变化引起的，则Φ1＝B1S，
Φ2＝B2S，ΔΦ＝Φ2－Φ1，
所以ΔΦ＝ΔBS＝(6－2)×20×10－4 Wb＝8×10－3 Wb(2)磁通量的变化率多大？答案解析4×10－3 Wb/s
图2答案解析6 V根据法拉第电磁感应定律得感应电动势的大小E＝n ＝1 500
×4×10－3 V＝6 V.图2(3)线圈中感应电动势的大小为多少？二、导体切割磁感线时的感应电动势如图3所示，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，ab以速度v匀速切割磁感线，求回路中产生的感应电动势.图3 答案设在Δt时间内导体棒由原来的位置运动到a1b1，如图所示，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＝BLvΔt
根据法拉第电磁感应定律得E＝ ＝BLv.1.当导体平动 切割磁感线时，即B、L、v两两垂直时(如图4所示)E＝BLv.垂直图42.公式中L指 ：即导体在与v垂直的方向上的投影长度.有效切割长度图5R如图6所示，如果长为L的直导线的运动方向与直导线本身是垂直的，但与磁感线方向有一个夹角θ(θ≠90°)，则此时直导线上产生的感应电动势表达式是什么？图6 答案如图所示，可以把速度v分解为两个分量：垂直于磁感线的分量v1＝vsin θ和平行于磁感线的分量v2＝vcos θ.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＝BLvsin θ.
例3 如图7所示，PQRS为一正方形导线框，它以恒定速度向右进入以MN为边界的匀强磁场中，磁场方向垂直线框平面，MN边界与线框的边QR所在的水平直线成45°角，E、F分别为PS和PQ的中点.关于线框中的感应电流
A.当E点经过边界MN时，感应电流最大
B.当P点经过边界MN时，感应电流最大
C.当F点经过边界MN时，感应电流最大
D.当Q点经过边界MN时，感应电流最大图7答案解析√当P点经过边界MN时，有效切割长度最长，感应电动势最大，所以感应电流最大.例4 试写出如图8所示的各种情况下导线中产生的感应电动势的表达式(导线长均为l，速度为v，磁感应强度均为B，图(3)、(4)中导线垂直纸面).(1)E＝0 (2)E＝Blv (3)E＝0 (4)E＝Blvcos θ图8答案
达标检测21.(对法拉第电磁感应定律的理解)(多选)如图9所示，闭合金属导线框放置在竖直向上的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度随时间变化，下列说法正确的是
A.当磁感应强度增加时，线框中的感应电流可能减小
B.当磁感应强度增加时，线框中的感应电流一定增大
C.当磁感应强度减小时，线框中的感应电流一定增大
D.当磁感应强度减小时，线框中的感应电流可能不变√123由法拉第电磁感应定律可知，感应电流的大小取决于磁通量的变化率，与磁感应强度的增与减无关，选项A、D正确.答案解析图9√2.(公式E＝n 的应用)(多选)单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场，若线圈所围面积的磁通量随时间变化的规律如图10所示，则O～D过程中
A.线圈中O时刻感应电动势最大
B.线圈中D时刻感应电动势为零
C.线圈中D时刻感应电动势最大
D.线圈中O至D时间内的平均感应电动势为0.4 V√图10答案解析123√√
1233.(公式E＝BLv的应用)如图11所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一个水平放置的金属棒ab以水平初速度v0抛出，设运动的整个过程中不计空气阻力，则金属棒在运动过程中产生的感应电动势大小将
A.越来越大
B.越来越小
C.保持不变
D.无法确定√答案解析图11123
金属棒做平抛运动，水平速度不变，且水平速度即为金属棒垂直切割磁感线的速度，故感应电动势保持不变.课件30张PPT。5 习题课：法拉第电磁感应定律的应用第1章
电磁感应与现代生活目标定位
1.知道公式E＝n 与E＝BLv的区别和联系，能够应用两个公
式求解感应电动势.
2.掌握导体棒转动切割磁感线产生感应电动势的计算.
3.掌握电磁感应电路中电荷量求解的基本思路和方法.内容索引
知识探究
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1知识探究一、E＝n 和E＝BLv的选用技巧
1.E＝n 适用于任何情况，但一般用于求平均感应电动势，当Δt→0时，E可为瞬时值.
2.E＝BLv是法拉第电磁感应定律在导体切割磁感线时的具体表达式.
(1)当v为平均速度时，E为平均感应电动势.
(2)当v为瞬时速度时，E为瞬时感应电动势.3.当回路中同时存在两部分导体切割磁感线产生的感应电动势时，总动电势在两者方向相同时相加，方向相反时相减.(方向相同或相反是指感应电流在回路中的方向).例1 如图1所示，导轨OM和ON都在纸面内，导体AB可在导轨上无摩擦滑动，若AB以5 m/s的速度从O点开始沿导轨匀速向右滑动，导体与导轨都足够长，它们每米长度的电阻都是0.2 Ω，磁场的磁感应强度为0.2 T.问：图1(1)3 s末夹在导轨间的导体长度是多少？此时导体切割磁感线产生的感应电动势多大？回路中的电流为多少？答案解析 1.06 A
夹在导轨间的部分导体切割磁感线产生的电动势才是电路中的感应电动势.
3 s末，夹在导轨间导体的长度为：
l＝vt·tan 30°＝5×3×tan 30° m＝(2)3 s内回路中的磁通量变化了多少？此过程中的平均感应电动势为多少？图1答案解析
二、电磁感应中的电荷量问题注意：求解电路中通过的电荷量时，一定要用平均电动势和平均电流计算.例2 面积S＝0.2 m2、n＝100匝的圆形线圈，处在如图2所示的磁场内，磁感应强度B随时间t变化的规律是B＝0.02t T，R＝3 Ω，C＝30 μF，线圈电阻r＝1 Ω，求：图2答案解析(1)通过R的电流方向和4 s内通过导线横截面的电荷量；方向由b→a 0.4 C
由楞次定律可求得电流的方向为逆时针，通过R的电流方向为b→a，答案解析(2)电容器的电荷量.9×10－6 C
UC＝UR＝IR＝0.1×3 V＝0.3 V，
Q＝CUC＝30×10－6×0.3 C＝9×10－6 C.例3 如图3甲所示，一个圆形线圈的匝数n＝1 000，线圈面积S＝300 cm2，线圈的电阻r＝1 Ω，线圈外接一个阻值R＝4 Ω的电阻，线圈处在一方向垂直线圈平面向里的圆形磁场中，圆形磁场的面积S0＝200 cm2，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示.求：
(1)第4 s时线圈的磁通量及前4 s内磁通量的变化量；图3答案解析8×10－3 Wb 4×10－3 Wb
第4 s时线圈的磁通量
Φ＝BS0＝0.4×200×10－4 Wb＝8×10－3 Wb
因此前4 s内磁通量的变化量为
ΔΦ＝0.2×200×10－4 Wb＝4×10－3 Wb(2)前4 s内的感应电动势和前4 s内通过R的电荷量.图3答案解析1 V 0.8 C由图像可知前4 s内磁感应强度B的变化率
所以q＝0.8 C.三、转动切割产生感应电动势的计算
如图4所示，一长为l的导体棒在磁感应强度为B的匀强磁场中绕O点以角速度ω匀速转动，则导体棒产生的感应电动势E＝ Bωl2.公式推导见例4.图4例4 长为l的金属棒ab以a点为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角速度ω匀速转动，如图5所示，磁感应强度为B.求：
(1)ab棒各点速率的平均值.图5答案解析
(2)ab两端的电势差.图5答案解析
(3)经时间Δt金属棒ab所扫过面积中磁通量为多少？此过程中平均感应电动势多大？图5答案解析
设经时间Δt金属棒ab所扫过的扇形面积为ΔS，则：
达标检测21.(E＝n 与E＝Blv的选用技巧)
(多选)如图6所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路.虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场.方向垂直于回路所在的平面.回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直.从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论正确的是
A.感应电流方向不变
B.CD段直导线始终不受安培力
C.感应电动势最大值Em＝Bav123√图64答案解析√√1234
在闭合电路进入磁场的过程中，通过闭合电路的磁通量逐渐增大，根据楞次定律可知感应电流的方向始终为逆时针方向，A正确.
根据左手定则可判断，CD段受安培力向下，B不正确.
当半圆形闭合回路进入磁场一半时，这时有效切割长度最大为a，所以感应电动势最大值Em＝Bav，C正确.
感应电动势平均值 ，D正确.2.(电磁感应中的电荷量问题)(多选)如图7所示是测量通电螺线管内部磁感应强度的一种装置：把一个很小的测量线圈放在待测处(测量线圈平面与螺线管轴线垂直)，将线圈与可以测量电荷量的冲击电流计G串联，当将双刀双掷开关K由位置1拨到位置2时，测得通过测量线圈的电荷量为q.已知测量线圈的匝数为N，截面积为S，测量线圈和G串联回路的总电阻为R.下列判断正确的是
A.在此过程中，穿过测量线圈的磁通量的变化量ΔΦ＝qR
B.在此过程中，穿过测量线圈的磁通量的变化量ΔΦ＝
C.待测处的磁感应强度的大小为B＝
D.待测处的磁感应强度的大小为B＝图7√答案解析1234√
12343.(转动切割产生感应电动势的计算)如图8所示，导体棒AB的长度为2R，绕O点以角速度ω匀速转动，OB长为R，且O、B、A三点在一条直线上，有一磁感应强度为B0的匀强磁场充满转动平面且与转动平面垂直，那么A、B两端的电势差为
B0ωR2
B.2B0ωR2
C.4B0ωR2
D.6B0ωR2答案解析图81234√
12344.(E＝n 与E＝BLv的选用技巧)可绕固定轴OO′转动的正方形线框的边长为L，不计摩擦和空气阻力，线框从水平位置由静止释放，到达竖直位置所用的时间为t，此时ab边的速度为v.设线框始终处在竖直向下，磁感应强度为B的匀强磁场中，如图9所示，试求：
(1)这个过程中回路中的感应电动势；答案解析1234图9
1234(2)到达竖直位置瞬间回路中的感应电动势.线框到达竖直位置时回路中的感应电动势E′＝BLv.BLv图9答案解析课件30张PPT。第1章
电磁感应与现代生活7 电磁感应的案例分析目标定位
1.了解反电动势及其作用.
2.掌握电磁感应中动力学问题的分析方法.
3.掌握电磁感应中的能量转化与守恒问题，并能用来处理力电
综合问题.内容索引
知识探究
达标检测
知识探究1一、反电动势1.定义：电动机转动时，线圈因 ，所以会产生感应电动势，线圈中产生的感应电动势跟加在线圈上的电压方向 .这个跟外加电
压方向 的感应电动势叫反电动势.
2.在具有反电动势的电路中，其功率关系为 ；式中IU是电源供给电动机的功率(输入功率)，IE反是电动机输出的机械功率(输出功率)，I2R是电动机回路中损失的热功率.IU－IE反＝I2R切割磁感线相反相反二、电磁感应中的动力学问题1.电磁感应中产生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.2.电磁感应现象中涉及的具有收尾速度的力学问题，关键要抓好受力情况和运动情况的动态分析：周而复始地循环，加速度等于零时，导体达到稳定运动状态.3.两种状态处理
导体匀速运动，应根据平衡条件列式分析；导体做匀速直线运动之前，往往做变加速运动，处于非平衡状态，应根据牛顿第二定律或结合功能关系分析.例1 如图1甲所示，两根足够长的直金属导轨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，磁场方向垂直于斜面向下.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.图1(1)由b向a方向看到的装置如图乙所示，请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图.见解析图图1答案解析如图所示，ab杆受：重力mg，竖直向下；支持力N，垂直于斜面向上；安培力F安，沿斜面向上.
(2)在加速下滑过程中，当ab杆的速度为v时，求此时ab杆中的电流及其加速度的大小.答案解析图1当ab杆速度为v时，感应电动势E＝BLv，此时
根据牛顿第二定律，有(3)求在下滑过程中，ab杆可以达到的速度最大值.答案解析图1
例2 (多选)如图2所示，MN和PQ是两根互相平行竖直放置的光滑金属导轨，已知导轨足够长，且电阻不计.ab是一根与导轨垂直而且始终与导轨接触良好的金属杆.开始时，将开关S断开，让杆ab由静止开始自由下落，过段时间后，再将S闭合，若从S闭合开始计时，且已知金属杆接入电路的电阻为R，则金属杆ab的速度v随时间t变化的图像可能是图中的图2√√√答案解析
三、电磁感应中的能量问题
1.电磁感应现象中的能量转化方式
(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.
(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.2.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.
(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：
①有摩擦力做功，必有内能产生；
②有重力做功，重力势能必然发生变化；③克服安培力做功，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；
(3)列有关能量的关系式.3.焦耳热的计算技巧
(1)感应电路中电流恒定，焦耳热Q＝I2Rt.
(2)感应电路中电流变化，可用以下方法分析：
①利用功能关系：产生的焦耳热等于克服安培力做的功，即Q＝W安，而克服安培力做的功可由动能定理求得；
②利用能量守恒，即感应电流产生的焦耳热等于其他形式能量的减少，即Q＝ΔE其他.例3 如图3所示，足够长的平行光滑U形导轨倾斜放置，所在平面的倾角θ＝37°，导轨间的距离L＝1.0 m，下端连接R＝1.6 Ω的电阻，导轨电阻不计，所在空间存在垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度B＝1.0 T.质量m＝0.5 kg、电阻r＝0.4 Ω的金属棒ab垂直置于导轨上，现用沿导轨平面且垂直于金属棒、大小为F＝5.0 N的恒力使金属棒ab从静止开始沿导轨向上滑行，当金属棒滑行s＝2.8 m后速度保持不变.求：(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g＝10 m/s2)
(1)金属棒匀速运动时的速度大小v；答案解析4 m/s图3
金属棒匀速运动时产生的感应电流为I＝
由平衡条件有F＝mgsin θ＋BIL
代入数据解得v＝4 m/s.(2)金属棒从静止到刚开始匀速运动的过程中，电阻R上产生的热量QR.答案解析
设整个电路中产生的热量为Q，由能量守恒定律有1.28 J图3
达标检测21.(电磁感应中的动力学问题)如图4所示，匀强磁场存在于虚线框内，矩形线圈竖直下落.如果线圈中受到的磁场力总小于其重力，则它在1、2、3、4位置时的加速度关系为
A.a1＞a2＞a3＞a4
B.a1＝a2＝a3＝a4
C.a1＝a3＞a2＞a4
D.a1＝a3＞a2＝a4√123答案解析图4123线圈自由下落时，加速度为a1＝g.线圈完全在磁场中时，磁通量不变，不产生感应电流，线圈不受安培力作用，只受重力，加速度为a3＝g.线圈进入和穿出磁场过程中，切割磁感线产生感应电流，将受到向上的安培力，根据牛顿第二定律得知，a2＜g，a4＜g.线圈完全在磁场中时做匀加速运动，到达4处时的速度大于2处的速度，则线圈在4处所受的安培力大于在2处所受的安培力，又知，磁场力总小于重力，则a2＞a4，故a1＝a3＞a2＞a4.所以本题选C.2.(电磁感应中的能量问题)(多选)如图5所示，两根光滑的金属导轨，平行放置在倾角为θ的斜面上，导轨的左端接有电阻R，导轨自身的电阻可忽略不计.斜面处在一匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上.质量为m、电阻可以忽略不计的金属棒ab，在沿着斜面与棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上滑，且上升的高度为h，在这一过程中图5123A.作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于零
B.作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于mgh与电阻R上产生的焦
耳热之和
C.恒力F与安培力的合力所做的功等于零
D.恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上产生的焦耳热√图5答案解析123√金属棒匀速上滑的过程中，对金属棒受力分析可知，有三个力对金属棒做功，恒力F做正功，重力做负功，安培力阻碍相对运动，沿斜面向下，做负功.匀速运动时，所受合力为零，故合力做功为零，A正确；
克服安培力做多少功就有多少其他形式的能转化为电路中的电能，电能又等于R上产生的焦耳热，故外力F与重力的合力所做的功等于电阻R上产生的焦耳热，D正确.1233.(电磁感应中的动力学问题)如图6所示，长L1、宽L2的矩形线圈电阻为R，处于磁感应强度为B的匀强磁场边缘，线圈与磁感线垂直，求将线圈以向右的速度v匀速拉出磁场的过程中：
(1)拉力F的大小；答案解析图6123
123123(2)线圈中产生的电热Q.答案解析图6
课件26张PPT。第1章
电磁感应与现代生活8 自感现象与日光灯目标定位
1.能分析通电自感和断电自感现象.
2.能写出自感电动势的表达式，知道自感系数的决定因素.
3.了解自感现象中的能量转化.
4.了解日光灯的组成以及起辉器和镇流器的工作原理.内容索引
知识探究
达标检测
知识探究1一、日光灯电路按图1所示电路连接日光灯电路，闭合开关，观察日光灯的发光过程，简单叙述其工作原理. 答案图1(1)闭合开关，电源把电压加在起辉器的两极，起辉器内氖气放电产生热量从而使起辉器内双金属片接触，电路导通.
(2)电路接通后，起辉器中氖气停止放电，温度降低，双金属片分离，瞬间切断的电流使镇流器产生瞬时高压，使灯管内气体导电而发光.
(3)日光灯正常发光时，镇流器起降压限流作用，保证日光灯正常工作.1.日光灯电路包括日光灯管、 、 、开关、导线等.
2.起辉器的作用为 .
3.镇流器是一个带铁心的多匝线圈，在启动时提供 ，点燃灯管之后起到 的作用.镇流器瞬时高压降压限流起辉器自动开关灯泡A2立即正常发光，灯泡A1逐渐亮起来.二、自感现象1.通电自感：如图2所示，开关S闭合的时候两个灯泡的发光情况有什么不同？图2 答案2.断电自感：如图3所示，先闭合开关使灯泡发光，然后断开开关.S闭合时，灯泡A中电流向左，S断开瞬间，灯泡A中电流方向向右，所以开关S断开前后，流过灯泡的电流方向相反. 答案图3(1)开关断开前后，流过灯泡的电流方向有何关系？(2)在断开过程中，有时灯泡闪亮一下再熄灭，有时灯泡只会缓慢变暗直至熄灭，请分析上述两种现象的原因是什么？在电源断开后灯泡又闪亮一下的原因是灯泡断电后自感线圈中产生的感应电流比原线圈中的电流大.要想使灯泡闪亮一下再熄灭，就必须使自感线圈的电阻小于与之并联的灯泡.而当线圈电阻大于灯泡电阻时，灯泡只会延迟一段时间再熄灭. 答案图3自感现象是指当通过线圈的电流发生变化时，在线圈中引起的电磁感应现象.
1.当线圈中的电流增大时，自感电动势的方向与原电流方向 ；
2.对通电自感和断电自感现象的分析
自感电动势总是 线圈中电流的变化，但不能 线圈中电流的变化.
(1)通电瞬间自感电动势 电流的增加，与线圈串联的灯泡在通电后会逐渐变亮，直到稳定.通电瞬间自感线圈处相当于断路，电流稳定时自感线圈相当于导体.相反阻止阻碍阻碍(2)以图3电路为例，断电时自感线圈处相当于电源，若断电前，自感线圈电流大小IL 灯泡的电流IA则灯会闪亮一下再熄灭；若断电前自感线圈中的电流IL 灯泡中的电流IA则灯泡不会闪亮，而是逐渐熄灭.要注意断电前后通过灯泡的电流方向是否变化.小于或等于大于例1 A和L分别是日光灯的灯管和镇流器，如果按图4所示的电路连接，下列关于日光灯发光情况的叙述中，正确的是
A.只把S1接通，S2、S3不接通，日光灯就能正常发光
B.把S1和S2接通后，S3不接通，日光灯就能正常发光
C.S3不接通，接通S1和S2后再断开S2，日光灯就能正常发光
D.当日光灯正常发光后，再接通S3，日光灯仍能正常发光图4答案解析√A选项：只接通S1，灯管两端不能产生瞬时高压，日光灯不能点燃，A错误；
B选项：S1和S2接通，S2不断开，日光灯被短路，电压为零，镇流器也不能产生断电自感电动势，日光灯不能点燃，B错误；
C选项：S1和S2接通，再断开S2，镇流器产生自感电动势，与外加电压一起形成瞬时高压，使日光灯点燃而正常发光，C正确；
D选项：日光灯正常发光后，再接通S3，镇流器被短路，不再起限流和降压作用，加在灯管两端的电压将达到220 V，灯管将会烧坏，D错误.例2 如图5所示，电感线圈L的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计，LA、LB是两个相同的灯泡，且在下列实验中不会烧毁，电阻R2阻值约等于R1的两倍，则
A.闭合开关S时，LA、LB同时达到最亮，且LB更亮一些
B.闭合开关S时，LA、LB均慢慢亮起来，且LA更亮一些
C.断开开关S时，LA慢慢熄灭，LB马上熄灭
D.断开开关S时，LA慢慢熄灭，LB闪亮后才慢慢熄灭图5答案解析√由于灯泡LA与线圈L串联，灯泡LB与电阻R2串联，当S闭合的瞬间，通过线圈的电流突然增大，线圈产生自感电动势，阻碍电流的增加，所以LB先亮，A、B错误；
由于LA所在的支路电阻阻值偏小，故稳定时电流大，即LA更亮一些，；当S断开的瞬间，线圈产生自感电动势，两灯组成的串联电路中，电流从线圈中电流开始减小，即从IA减小，故LA慢慢熄灭，LB闪亮后才慢慢熄灭，C错误、D正确.针对训练 (多选)如图6所示，L为一纯电感线圈(即电阻为零)，LA是一灯泡，下列说法正确的是
A.开关S接通瞬间，无电流通过灯泡
B.开关S接通后，电路稳定时，无电流通过灯泡
C.开关S断开瞬间，无电流通过灯泡
D.开关S接通瞬间，灯泡中有从a到b的电流，而在
开关S断开瞬间，灯泡中有从b到a的电流答案解析图6√√开关S接通瞬间，灯泡中的电流从a到b，A错误；
线圈由于自感作用，通过它的电流逐渐增加，开关S接通后，电路稳定时，纯电感线圈对电流无阻碍作用，将灯泡短路，灯泡中无电流通过，B正确；
开关S断开的瞬间，由于线圈的自感作用，线圈中原有向右的电流将逐渐减小，线圈与灯泡形成回路，故灯泡中有从b到a的瞬间电流，C错误，D正确.例3 如图7所示的电路中，S闭合且稳定后流过电感线圈的电流是2 A，流过灯泡的电流是1 A，现将S突然断开，S断开前后，能正确反映流过灯泡的电流i随时间t变化关系的图像是答案解析√图7开关S断开前，通过灯泡D的电流是稳定的，其值为1 A.
开关S断开瞬间，自感线圈的支路由于自感现象会产生与线圈中原电流方向相同的感应电动势，使线圈中的电流从原来的2 A逐渐减小，方向不变，且同灯泡D构成回路，通过灯泡D的电流和线圈L中的电流相同，也应该是从2 A逐渐减小到零，但是方向与原来通过灯泡D的电流方向相反，D对.三、自感电动势的大小
1.自感电动势的大小跟线圈内 和线圈本身的 有关.
2.自感电动势E的表达式：E＝ .其中L是自感系数，简称自感或电感，单位： ，符号： .1 mH＝ H；1 μH＝ H.
3.决定因素：与线圈的大小、形状、 ，以及是否有 等因素有关，与E、ΔI、Δt等无关.铁心亨利10－3自感特性H磁通量变化率匝数10－6
达标检测21.(对自感现象的理解)关于自感现象，下列说法正确的是
A.感应电流一定和原来的电流方向相反
B.对于同一线圈，当电流变化越大时，线圈产生的自感电动势也越大
C.对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈的自感系数也越大
D.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√1234当电流增大时，感应电流的方向与原来的电流相反，当电流减小时，感应电流的方向与原来的电流相同，故选项A错误；
自感电动势的大小，与电流变化快慢有关，与电流变化大小无关，故选项B错误，D正确；
自感系数只取决于线圈本身的因素，与电流变化情况无关，故选项C错误.答案解析2.(自感现象的分析)(多选)如图8所示电路中， 、 是两只相同的电流表，电感线圈L的直流电阻与电阻R阻值相等.下面判断正确的是
A.开关S接通的瞬间，电流表 的读数大于 的读数
B.开关S接通的瞬间，电流表 的读数小于 的读数
C.开关S接通，电路稳定后再断开的瞬间，电流表
的读数大于 的读数
D.开关S接通，电路稳定后再断开的瞬间，电流表
的读数等于 的读数√图8答案1234√3.(日光灯电路的分析)(多选)关于日光灯电路，下列说法正确的是
A.起辉器在电路中起自动开关作用
B.正常使用时镇流器不起作用
C.如果把日光灯灯管两端的电极分别短路，日光灯仍能正常发光
D.如果日光灯在正常发光时，把起辉器取走，日光灯仍能正常发光√答案解析√1234
起辉器起到自动开关作用，配合镇流器产生瞬时高电压启动灯管.日光灯正常发光时，起辉器可以取走.而镇流器在日光灯正常工作时起降压限流作用，不能取出.灯管两极短路后，日光灯将不能正常发光，故A、D项正确.4.(自感现象的图像问题)在如图9所示的电路中，S是闭合的，此时流过线圈L的电流为i1，流过灯泡A的电流为i2，且i1＞i2，在t1时刻将S断开，那么流过灯泡A的电流随时间变化的图像是下图中的 √答案解析图91234
在0～t1时间内流过灯泡的电流为i2，且方向为从左向右，当断开S时，i2立即消失，但由于自感作用，i1并不立刻消失，而是产生自感电动势，与灯泡构成回路缓慢消失，此时流过灯泡的电流从i1开始逐渐减小，方向为从右向左，故D正确.故选D.1234课件27张PPT。第1章
电磁感应与现代生活9 涡流现象与电磁灶目标定位
1.能说出涡流的产生原因及涡流的防止和利用.
2.了解电磁灶的工作原理.内容索引
知识探究
达标检测
知识探究1一、探究涡电流现象演示涡流生热实验
在一个绕有线圈的可拆变压器铁心上面放一口小铁锅(如图1)，锅内放少许水，给线圈通入交变电流一段时间.再用玻璃杯代替小铁锅，通电时间相同.
分析上面实验结合教材内容回答下列问题：
(1)铁锅和玻璃杯中的水温有什么不同？通电后铁锅中的水逐渐变热，玻璃杯中的水温不变化(忽略热传导). 答案图1(2)试着解释这种现象.线圈接入周期性变化的电流，某段时间内，若电流变大，则其磁场变强，变化的磁场激发出感生电场，小铁锅(导体)可以看作是由许多闭合线圈组成的，在感生电场作用下，这些线圈中产生了感生电动势，从而产生涡旋状的感应电流，由于导体存在电阻，当电流在导体中流动时，就会产生电热，则锅中的水会热起来.而玻璃当中虽然也会产生感生电场，但没有自由移动的电荷，故不会产生电流，也不会产生电热，则玻璃杯中的水温没有变化. 答案1.涡流是整块导体发生的 现象，同样遵循_________________
定律.
2.磁场变化越 ( 越大)，导体的横截面积S越 ，导体材料的电阻率越 ，形成的涡流就越大.
3.由于整块金属的电阻很 ，所以涡电流常常 .
变压器和镇流器的铁心通常用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压制成，而不是用一整块铁制成，其原因是为了 ，减少铁心发热损失.电磁感应法拉第电磁感应很大小减小涡电流小快大例1 下列关于涡流的说法中正确的是
A.涡流跟平时常见的感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变化而
产生的
B.涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流
C.涡流有热效应，但没有磁效应
D.在硅钢中不能产生涡流答案解析√涡流的本质是电磁感应现象中产生的感应电流，只不过是由金属块自身构成回路，它既有热效应，也有磁效应，所以A正确，B、C错误；
硅钢中产生的涡流较小，D错误.二、无火之灶——电磁灶
如图2所示是某电磁炉的工作原理图，下面是某一品牌电磁炉的说明书上的部分内容：“这一部分和电磁炉是采用磁场感应涡流加热原理， 它利用电流通过线圈产生磁场，当磁场内的磁感线通过含铁质锅底部时， 即会产生无数的小涡流，使锅图2体本身自行快速发热，然后再加热锅内食物.电磁炉工作时产生的电磁波，完全被线圈底部的屏蔽层和顶板上的含铁质锅所吸收，不会泄漏，对人体健康绝对无危害.”问题：(1)涡流产生在哪里？(2)产生涡流的部分和引起涡流的部分是否接触？(3)电磁炉的表面(陶瓷)在电磁炉工作时会不会发热？为什么？答案图2(1)涡流产生在铁质锅底部.
(2)产生涡流的部分和引起涡流的部分不接触.
(3)从理论上讲，由于电磁炉表面是陶瓷做成，所以在电磁炉工作时不会发热.电磁灶的台面下布满了金属导线缠绕的 .当通上交替变化极快的交变电流时，在台板与铁锅底之间产生强大的交变 ；磁感线穿过锅体，使锅底感应出大量的强 ，当涡流受到材料电阻的阻碍时，就放出
，将饭菜煮熟.线圈涡流大量的热磁场例2 (多选)电磁灶采用感应电流(涡流)的加热原理，是通过电子线路产生交变磁场，把铁锅放在灶面上时，在铁锅底部产生交变的电流，它具有升温快、效率高、体积小，安全性好等优点.下列关于电磁灶的说法中正确的是
A.电磁灶面板可采用陶瓷材料，发热部分为铁锅底部
B.电磁灶可以用陶瓷器皿作为锅具对食品加热
C.可以通过改变电子线路的频率来改变电磁灶的功率
D.电磁灶面板可采用金属材料，通过面板发热加热锅内食品答案解析√√电磁灶的上表面如果用金属材料制成，使用电磁灶时，上表面材料发生电磁感应要损失电能，所以电磁炉上表面要用绝缘材料制作，发热部分为铁锅底部，故A正确，B、D错误；
锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关，故C正确.三、电磁阻尼和电磁驱动
1.电磁阻尼
弹簧上端固定，下端悬挂一根磁铁.将磁铁托起到某一高度后放开，磁铁能上下振动较长时间才停下来.如果在磁铁下端放一个固定的闭合线圈，使磁铁上下振动时穿过它(如图3所示)，磁铁就会很快停下来，解释这个现象.图3答案当磁铁穿过固定的闭合线圈时，在闭合线圈中会产生感应电流，感应电流的磁场会阻碍磁铁靠近或离开线圈，也就使磁铁振动时除了受空气阻力外，还受线圈的磁场阻力，克服阻力需要做的功较多，弹簧振子的机械能损失较快，因而会很快停下来.2.电磁驱动
一个闭合线圈放在蹄形磁铁的两磁极之间，如图4所示，蹄形磁铁和闭合线圈都可以绕OO′轴转动.当蹄形磁铁顺时针转动时线圈也顺时针转动，当磁铁逆时针转动时线圈也逆时针转动.
根据以上现象，回答下列问题：
(1)蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量是否变化？图4答案变化.(2)线圈转动起来的动力是什么力？线圈的转动速度与磁铁的转动速度相同吗？答案线圈内产生感应电流受到安培力的作用，安培力作为动力使线圈转动起来.线圈的转速小于磁铁的转速.电磁阻尼与电磁驱动的区别与联系：
1.电磁阻尼中安培力的方向与导体运动方向 ， 导体运动；电磁驱动中导体受安培力的方向与导体运动方向 ， 导体运动.
2.电磁阻尼中 安培力做功，其他形式的能转化为电能，最终转化为内能；电磁驱动中由于电磁感应，磁场能转化为电能，通过安培力做功，电能转化为 而对外做功.
3.电磁阻尼与电磁驱动现象中安培力的作用效果均为 相对运动，应注意电磁驱动中导体的运动速度要 磁场的运动速度.相反阻碍推动导体的机械能相同克服小于阻碍例3 在水平放置的光滑绝缘导轨上，沿导轨固定一个条形磁铁，如图5所示.现有铜、铝和有机玻璃制成的滑块甲、乙、丙，使它们分别从导轨上的A点以某一初速度向磁铁滑去.各滑块在向磁铁运动的过程中
A.都做匀速运动
B.甲、乙做加速运动
C.甲、乙做减速运动
D.乙、丙做匀速运动答案解析√图5
甲、乙向磁铁靠近时要产生涡流，受电磁阻尼作用，做减速运动，丙则不会产生涡流，只能匀速运动.例4 (多选)如图6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.线圈转动时将产生大小、方向周期性变化的电流
D.线圈转动时感应电流的方向始终是abcda答案解析√√图6
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，线圈中产生大小、方向周期性变化的电流，故C对，D错；
由楞次定律可知，线圈将与磁铁同向转动，但转速一定小于磁铁的转速.如两者的转速相同，磁感线与线圈处于相对静止状态，线圈不切割磁感线，无感应电流产生.
达标检测21.(涡流的理解)下列做法中可能产生涡流的是
A.把金属块放在匀强磁场中
B.让金属块在匀强磁场中做匀速运动
C.让金属块在匀强磁场中做变速运动
D.把金属块放在变化的磁场中√1234答案解析1234涡流就是整个金属块中产生的感应电流，所以产生涡流的条件就是在金属块中产生感应电流的条件，即穿过金属块的磁通量发生变化.而A、B、C中磁通量不变化，所以A、B、C错误；
把金属块放在变化的磁场中时，穿过金属块的磁通量发生了变化，有涡流产生，所以D正确.2.(对电磁灶工作原理的理解)熔化金属的一种方法是用“高频炉”，它的主要部件是一个铜制线圈，线圈中有一钳锅，锅内放待熔的金属块，当线圈中通以高频交流电时，锅中金属就可以熔化，这是因为
A.线圈中的高频交流电通过线圈电阻，产生焦耳热
B.线圈中的高频交流电产生高频微波辐射，深入到金属内部，产生焦耳热
C.线圈中的高频交流电在钳锅中产生感应电流，通过钳锅电阻产生焦耳热
D.线圈中的高频交流电在金属块中产生感应电流，通过金属块电阻产生焦耳热√答案解析1234线圈中的高频交流电通过线圈，从而产生变化的电磁场，使得处于电磁场的金属块产生涡流，进而发热，故A、B、C错误，D正确；
故选D.3.(电磁阻尼的理解与应用)如图7所示，条形磁铁用细线悬挂在O点.O点正下方固定一个水平放置的铝线圈.让磁铁在竖直面内摆动，下列说法中正确的是
A.磁铁左右摆动一次，线圈内感应电流的方向改变2次
B.磁铁始终受到感应电流磁场的斥力作用
C.磁铁所受到的感应电流对它的作用力始终是阻力
D.磁铁所受到感应电流对它的作用力有时是阻力有时是动力答案解析√图71234
磁铁向下摆动时，根据楞次定律，线圈中产生逆时针方向感应电流(从上往下看)，并且磁铁受到感应电流对它的作用力为阻力，阻碍它靠近；磁铁向上摆动时，根据楞次定律，线圈中产生顺时针方向感应电流(从上往下看)，磁铁受感应电流对它的作用力仍为阻力，阻碍它远离，所以磁铁在左右摆动一次过程中，电流方向改变3次，感应电流对它的作用力始终是阻力，只有C项正确.12344.(对涡流的防止)(多选)变压器的铁心是利用薄硅钢片叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，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.增大铁心中的电阻，以产生更多的热量
D.增大铁心中的电阻，以减小发热量√答案解析1234√
不使用整块硅钢而是采用很薄的硅钢片，这样做的目的是增大铁心中的电阻，减少电能转化成铁心的内能，提高效率，而且是为了防止涡流而采取的措施.
