课件26张PPT。第四章
电磁感应习题课：楞次定律的应用内容索引
题型探究
达标检测
题型探究1一、利用“结论法”判断感应电流的方向
1.“增反减同”法
感应电流的磁场，总要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”.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图1A.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√ 答案解析由条形磁铁的磁场分布可知，线圈在位置Ⅱ时穿过闭合线圈的磁通量最小为零，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.2.“来拒去留”法
由于磁场与导体的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.口诀记为“来拒去留”.例2 如图2所示，当磁铁突然向铜环运动时，铜环的运动情况是图2A.向右摆动
B.向左摆动
C.静止
D.无法判定√ 答案解析当磁铁突然向铜环运动时，穿过铜环的磁通量增加，为阻碍磁通量的增加，铜环远离磁铁向右运动.3.“增缩减扩”法
就闭合电路的面积而言，致使电路的面积有收缩或扩张的趋势.收缩或扩张是为了阻碍电路原磁通量的变化.若穿过闭合电路的磁通量增大时，面积有收缩趋势；若穿过闭合电路的磁通量减少时，面积有扩张趋势.口诀为“增缩减扩”.
说明：此法只适用于回路中只有一个方向的磁感线的情况.例3 (2017·慈溪市调研)(多选)如图3所示，“U”形金属框架固定在水平面上，金属杆ab与框架间无摩擦.整个装置处于竖直方向的磁场中.若因磁场的变化，使杆ab向右运动，则磁感应强度图3A.方向向下并减小 B.方向向下并增大
C.方向向上并增大 D.方向向上并减小杆ab向右运动，使得闭合回路中磁通量有增加趋势，说明原磁场的磁通量必定减弱，即磁感应强度正在减小，与方向向上、向下无关，故选项A、D正确，B、C错误.√ 答案解析√4.“增离减靠”法
当磁场变化且线圈回路可移动时，由于磁场增强使得穿过回路的磁通量增加，线圈将通过远离磁体来阻碍磁通量增加；反之，由于磁场减弱使线圈中的磁通量减少时，线圈将靠近磁体来阻碍磁通量减少，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图4A.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 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.二、“三定则一定律”的综合应用
安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的适用场合如下表.综合运用这几个规律的关键是分清各个规律的适用场合，不能混淆.例5 (多选)如图5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(说明：PQ棒切割磁感线的速度越大，产生的感应电流越大)图5A.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√√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，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.几个规律的使用中，要抓住各个对应的因果关系：
1.因电而生磁(I→B)―→安培定则
2.因动而生电(v、B→I)→右手定则
3.因电而受力(I、B→F安)→左手定则三、从能量的角度理解楞次定律
感应电流的产生并不是创造了能量.导体做切割磁感线运动时，产生感应电流，感应电流受到安培力作用，导体克服安培力做功从而实现其他形式能向电能的转化，所以楞次定律的“阻碍”是能量转化和守恒的体现.例6 如图6所示，上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置，小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部，则小磁块A.在P和Q中都做自由落体运动
B.在两个下落过程中的机械能都守恒
C.在P中的下落时间比在Q中的长
D.落至底部时在P中的速度比在Q中的大√图6 答案解析小磁块下落过程中，在铜管P中产生感应电流，小磁块受到向上的磁场力，不做自由落体运动，而在塑料管Q中只受到重力，在Q中做自由落体运动，故选项A错误；
根据功能关系知，在P中下落时，小磁块机械能减少，在Q中下落时，小磁块机械能守恒，故选项B错误；
在P中加速度较小，在P中下落时间较长，选项C正确；
由于在P中下落时要克服磁场力做功，机械能有损失，故可知落到底部时在P中的速度比在Q中的小，选项D错误.
2达标检测A. a、b将相互远离 B. a、b将相互靠近
C. a、b将不动 D.无法判断1.(2016·丽水市调研)如图7所示，绝缘光滑水平面上有两个离得很近的导体环a、b.将条形磁铁沿它们的正中向下移动(不到达该平面)，a、b将如何移动 答案解析√1234图7根据Φ＝BS，磁铁向下移动过程中B增大，所以穿过每个环中的磁通量都有增大的趋势.由于S不可改变，为阻碍磁通量的增大，导体环应该尽量远离磁铁，所以a、b将相互远离.选项A正确.A.当永磁体的N极向下时，通过线圈的感应电流的方向
为a→b→c→d→a，线圈与磁铁相互排斥
B.当永磁体的N极向下时，通过线圈的感应电流的方向
为a→d→c→b→a，线圈与磁铁相互排斥
C.当永磁体的S极向下时，通过线圈的感应电流的方向
为a→b→c→d→a，线圈与磁铁相互吸引
D.当永磁体的S极向下时，通过线圈的感应电流的方向
为a→d→c→b→a，线圈与磁铁相互吸引2.如图8所示，用一种新材料制成一闭合线圈，当它浸入液氮中时，会成为超导体，这时手拿一永磁体，使任一磁极向下，放在线圈的正上方，永磁体便处于悬浮状态，这种现象称为超导体磁悬浮.关于这一现象，下列说法正确的是 答案√图812343.(多选)如图9所示，闭合圆形金属环竖直固定，光滑水平导轨穿过圆环，条形磁铁沿导轨以初速度v0向圆环运动，其轴线穿过圆环圆心，与环面垂直，则磁铁在穿过圆环的整个过程中，下列说法正确的是1234图9A.磁铁靠近圆环的过程中，做加速运动
B.磁铁靠近圆环的过程中，做减速运动
C.磁铁远离圆环的过程中，做加速运动
D.磁铁远离圆环的过程中，做减速运动√√ 答案A.有感应电流，且B被A吸引
B.无感应电流
C.可能有，也可能没有感应电流
D.有感应电流，且B被A排斥4.如图10所示，导轨间的磁场方向垂直于纸面向里，当导线MN在导轨上向右加速滑动时，正对电磁铁A的圆形金属环B中(说明：导体棒切割磁感线速度越大，感应电流越大) 图101234 答案解析√1234MN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，电磁铁A的磁场方向向左，且大小逐渐增强，根据楞次定律知，B环中的感应电流产生的磁场方向向右，B被A排斥，D正确，A、B、C错误.课件30张PPT。第四章
电磁感应习题课：电磁感应中的动力学及能量问题内容索引
题型探究
达标检测
题型探究1一、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)求回路中的感应电流的大小和方向.
(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.2.两种状态处理
(1)导体处于平衡状态——静止或匀速直线运动状态.
处理方法：根据平衡条件——合力等于零列式分析.
(2)导体处于非平衡状态——加速度不为零.
处理方法：根据牛顿第二定律进行动态分析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；解析答案见解析图如图所示，ab杆受重力mg，竖直向下；支持力FN，垂直于斜面向上；安培力F安，沿斜面向上.图1(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；解析答案当ab杆的速度大小为v时，感应电动势E＝BLv，根据牛顿第二定律，有mgsin θ－F安＝ma图1(3)求在下滑过程中，ab杆可以达到的速度最大值.解析答案电磁感应现象中涉及到具有收尾速度的力学问题时，关键是做好受力情况和运动情况的动态分析：周而复始地循环，达到最终状态时，加速度等于零，导体达到稳定运动状态，即平衡状态，根据平衡条件建立方程，所求解的收尾速度也是导体运动的最大速度.针对训练1 (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，一段时间后，再将S闭合，若从S闭合开始计时，则金属杆ab的速度v随时间t变化的图象可能是图2图2√√√ 答案解析设ab杆的有效长度为l，S闭合时，二、电磁感应中的能量问题
1.电磁感应中能量的转化
电磁感应过程实质是不同形式的能量相互转化的过程，其能量转化方式为：2.求解电磁感应现象中能量问题的一般思路
(1)确定回路，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有滑动摩擦力做功，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；如果安培力做正功，就是电能转化为其他形式的能.
(3)列有关能量的关系式.例2 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)图3(1)金属棒匀速运动时的速度大小v；图34 m/s解析答案由平衡条件有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.图31.28 J解析答案设整个电路中产生的热量为Q，由能量守恒定律有A.撤去外力后，ab做匀减速运动
B.合力对ab做的功为Fx
C.R上释放的热量为
D.R上释放的热量为Fx针对训练2 水平放置的光滑平行导轨上放置一根长为L、质量为m的导体棒ab，ab处在磁感应强度大小为B、方向如图4所示的匀强磁场中，导轨的一端接一阻值为R的电阻，导轨及导体棒电阻不计.现使ab在水平恒力F作用下由静止沿垂直于磁场的方向运动，当通过的位移为x时，ab达到最大速度vm.此时撤去外力，最后ab静止在导轨上.在ab运动的整个过程中，下列说法正确的是图4 答案解析√F安随v的变化而变化，故导体棒做加速度变化的变速运动，A错；
对整个过程由动能定理得W合＝ΔEk＝0，B错；
由能量守恒定律知，恒力F做的功等于整个回路产生的电能，电能又转化为R上释放的热量，即Q＝Fx，C错，D正确.
2达标检测A.导体棒ef的加速度可能大于g
B.导体棒ef的加速度一定小于g
C.导体棒ef最终的速度随S闭合时刻的不同而不同
D.导体棒ef的机械能与回路内产生的热量之和一定守恒1.(多选)如图5所示，不计电阻的平行金属导轨ab、cd竖直放置，上端接有电阻R，ef是一根电阻不计的水平放置的导体棒，质量为m，棒的两端分别与ab、cd保持良好接触，且能沿导轨无摩擦下滑，整个装置放在与导轨垂直的匀强磁场中，当导体棒ef由静止下滑一段时间后闭合开关S，则S闭合后 答案解析图5√√123开关S闭合前，导体棒只受重力而加速下滑.闭合开关时有一定的初速度v0，若此时F安＞mg，则F安－mg＝ma.若F安＜mg，则mg－F安＝ma，F安不确定，故加速度的大小也不确定，选项A正确，选项B错误；
无论闭合开关时初速度为多大，导体棒最终所受的安培力和重力都平衡，故选项C错误；
根据能量守恒定律可知，选项D正确.123A.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2. (多选)如图6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6 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.如图7所示，空间存在B＝0.5 T，方向竖直向下的匀强磁场，MN、PQ是水平放置的平行长直导轨，其间距L＝0.2 m，电阻R＝0.3 Ω接在导轨一端，ab是跨接在导轨上质量m＝0.1 kg、电阻r＝0.1 Ω的导体棒，已知导体棒和导轨间的动摩擦因数为0.2.从零时刻开始，对ab棒施加一个大小为F＝0.45 N、方向水平向左的恒定拉力，使其从静止开始沿导轨滑动，该过程中棒始终保持与导轨垂直且接触良好，求：图7123(1)导体棒所能达到的最大速度；10 m/s答案解析图7123导体棒受到的安培力F安＝BIL③
导体棒运动过程中受到拉力F、安培力F安和摩擦力Ff的作用，根据牛顿第二定律：F－μmg－F安＝ma④由上式可以看出，随着速度的增大，安培力增大，加速度a减小，123(2)试定性画出导体棒运动的速度－时间图象.答案图7见解析图解析导体棒运动的速度－时间图象如图所示.123课件31张PPT。第四章
电磁感应习题课：电磁感应中的电路、电荷量及图象问题内容索引
题型探究
达标检测
题型探究1一、电磁感应中的电路问题
电磁感应问题常与电路知识综合考查，解决此类问题的基本方法是：
(1)明确哪部分电路或导体产生感应电动势，该电路或导体就相当于电源，其他部分是外电路.
(2)画等效电路图，分清内、外电路.
(3)用法拉第电磁感应定律 或E＝Blv确定感应电动势的大小，用楞次定律或右手定则确定感应电流的方向.在等效电源内部，电流方向从负极指向正极.
(4)运用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点、电功率、电热等公式联立求解.例1 固定在匀强磁场中的正方形导线框abcd边长为L，其中ab是一段电阻为R的均匀电阻丝，其余三边均为电阻可以忽略的铜线.磁感应强度为B，方向垂直纸面向里.现有一段与ab段的材料、粗细、长度均相同的电阻丝PQ架在导线框上(如图1所示).若PQ以恒定的速度v从ad滑向bc，当其滑过 的距离时，通过aP段的电流是多大？方向如何？图1解析答案PQ在磁场中做切割磁感线运动产生感应电动势，由于是闭合回路，
故电路中有感应电流，可将电阻丝PQ视为有内阻的电源，于是可画出如图所示的等效电路图.方向由P到a.1.“电源”的确定方法：“切割”磁感线的导体(或磁通量发生变化的线圈)相当于“电源”，该部分导体(或线圈)的电阻相当于“内电阻”.
2.电流的流向：在“电源”内部电流从负极流向正极，在“电源”外部电流从正极流向负极.二、电磁感应中的电荷量问题例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解析答案(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，(2)电容器的电荷量.解析答案9×10－6 CUC＝UR＝IR＝0.1×3 V＝0.3 V，
Q＝CUC＝30×10－6×0.3 C＝9×10－6 C.图2(1)求解电路中通过的电荷量时，一定要用平均感应电动势和平均感应电流计算.其中ΔΦ对应某过程磁通量的变化，R为回路的总电阻，n为电路中线圈的匝数.针对训练1 如图3所示，空间存在垂直于纸面的匀强磁场，在半径为a的圆形区域内部及外部，磁场方向相反，磁感应强度的大小均为B.一半径为b(b＞a)，电阻为R的圆形导线环放置在纸面内，其圆心与圆形区域的中心重合.当内、外磁场同时由B均匀地减小到零的过程中，通过导线环截面的电荷量为图3√ 答案解析开始时穿过导线环向里的磁通量设为正值，Φ1＝Bπa2，向外的磁通量则为负值，Φ2＝－B·π(b2－a2)，
总的磁通量为它们的代数和(取绝对值)Φ＝B·π|b2－2a2|，
末态总的磁通量为Φ′＝0，三、电磁感应中的图象问题
1.问题类型
(1)由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象.
(2)由给定的图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量.
2.图象类型
(1)各物理量随时间t变化的图象，即B－t，Φ－t，E－t和I－t图象.
(2)导体切割磁感线运动时，还涉及感应电动势E和感应电流I随导体位移变化的图象，即E－x和I－x图象.
3.解决此类问题需要熟练掌握的规律：安培定则、左手定则、楞次定律、右手定则、法拉第电磁感应定律、欧姆定律等.例3 将一段导线绕成图4甲所示的闭合回路，并固定在纸面内，回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ中.回路的圆环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 图4√图4 答案解析则回路中的感应电流大小不变，ab边受到的安培力大小不变，从而可排除选项C、D；0～ 时间内，由楞次定律可判断出流过ab边的电流方向为由b至a，结合左手定则可判断出ab边受到的安培力的方向向左，为负值，故选项A错误，B正确.本类题目线圈面积不变而磁场发生变化，可根据 判断E的大小及变化，其中 为B－t图象的斜率，且斜率正、负变化时对应电流的方向发生变化.例4 如图5所示，在x≤0的区域内存在匀强磁场，磁场的方向垂直于xOy平面(纸面)向里.具有一定电阻的矩形线框abcd位于xOy平面内，线框的ab边与y轴重合.令线框从t＝0时刻起由静止开始沿x轴正方向做匀加速运动，则线框中的感应电流i(取逆时针方向的电流为正)随时间t的变化图象正确的是图5图5√ 答案解析因为线框做匀加速直线运动，所以感应电动势为E＝Blv＝Blat，因此感应电流大小与时间成正比，由楞次定律可知电流方向为顺时针.
2达标检测1.如图6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大小为B的匀强磁场.当圆环运动到图示位置(∠aOb＝90°)时，a、b两点的电势差为 答案解析√1234图61234选项D正确.2.如图7所示，将一半径为r的金属圆环在垂直于环面的磁感应强度为B的匀强磁场中用力握中间成“8”字形(金属圆环未发生翻转)，并使上、下两圆环半径相等.如果环的电阻为R，则此过程中流过环的电荷量为图71234 答案解析√流过环的电荷量只与磁通量的变化量和环的电
阻有关，与时间等其他量无关，3.如图8所示，一底边为L，底边上的高也为L的等腰三角形导体线框以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过长为2L、宽为L的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里.t＝0时刻，三角形导体线框的底边刚进入磁场，取沿逆时针方向的感应电流为正，则在三角形导体线框穿过磁场区域的过程中，感应电流I随时间t变化的图象可能是1234图81234图8√ 答案4.如图9所示，用质量为m、电阻为R的均匀导线做成边长为l的单匝正方形线框MNPQ，线框每一边的电阻都相等.将线框置于光滑绝缘的水平面上.在线框的右侧存在垂直纸面向里的有界匀强磁场，磁场边界间的距离为2l，磁感应强度为B.在垂直MN边的水平拉力作用下，线框以垂直磁场边界的速度v匀速穿过磁场.在运动过程中线框平面水平，且MN边与磁场的边界平行.求：图101234解析答案(1)线框MN边刚进入磁场时，线框中感应电流的大小.1234图101234解析答案(2)线框MN边刚进入磁场时，M、N两点间的电压.线框MN边刚进入磁场时，M、N两
点间的电压图101234解析答案(3)在线框从MN边刚进入磁场到PQ边刚穿出磁场的过程中，线框中产生的热量是多少？此过程线框中产生的焦耳热线框运动过程中有感应电流课件27张PPT。第四章
电磁感应章末总结内容索引
知识网络
题型探究
知识网络1电磁感应闭合电路中部分导体做 运动
闭合电路的 发生变化电磁感应现象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切割磁感线磁通量闭合磁通量首先明确原磁场的 和磁通量的 ，确定
感应电流的磁场方向
再用 确定感应电流的方向电磁感应感应电流总要阻碍 的变化
感应电流总要阻碍 的相对运动楞次定律(感应电流的方向理解内容：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应用
步骤适合判定 产生的感应电流的方向
右手定则、左手定则、安培定则的区别右手
定则阻碍磁通量导体和磁场增减安培定则导体切割磁感线方向E＝ 适合求E的 值法拉第电磁
感应定律感应电
动势电磁感应定义：在电磁感应现象中产生的电动势
产生的条件： 发生变化法拉第电磁感应定律(感应电动势的大小)磁通量的变化率： 内磁通量的变化E＝Blv，适合求E的 值
条件：B、l、v三者 切割
公式单位时间磁通量平均互相垂直瞬时定义：块状金属在 的磁场中产生的环形感应电流涡流自感
现象电磁感应定义： 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、 ，以及是否有 等因素有关
应用和防止自感现象及其应用(特殊的电磁感应现象)互感现象电磁阻尼
电磁驱动应用匝数自身电流铁芯变化自身电流
2题型探究一、楞次定律的理解与应用
1.感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化.感应电流的磁场方向不一定与原磁场方向相反，只有在磁通量增加时两者才相反，而在磁通量减少时两者是同向的.
2.“阻碍”并不是“阻止”，而是“延缓”，回路中的磁通量变化的趋势不变，只不过变化得慢了.
3.“阻碍”的表现：增反减同、来拒去留等.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FN将增大例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 答案解析图1√通过螺线管b的电流如图所示，根据安培定则判断出
螺线管b所产生的磁场方向在线圈a中竖直向下，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的磁场方向竖直向上，
再由安培定则可得线圈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对水平桌面的压力将增大，C错误，D正确.二、电磁感应中的图象问题
对图象的分析，应做到：
(1)明确图象所描述的物理意义；
(2)明确各种物理量正、负号的含义；
(3)明确斜率的含义；
(4)明确图象和电磁感应过程之间的对应关系.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 答案解析图2√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.电磁感应中图象类选择题的两个常见解法
(1)排除法：定性地分析电磁感应过程中物理量的变化趋势(增大还是减小)、变化快慢(均匀变化还是非均匀变化)，特别是物理量的正负，排除错误的选项.
(2)函数法：根据题目所给条件定量地写出两个物理量之间的函数关系，然后由函数关系对图象作出分析和判断，这未必是最简捷的方法，但却是最有效的方法.三、电磁感应中的电路问题
求解电磁感应中电路问题的关键是分清楚内电路和外电路.
“切割”磁感线的导体和磁通量变化的线圈都相当于“电源”，该部分导体的电阻相当于内电阻，而其余部分的电阻则是外电阻.例3 如图3所示，面积为0.2 m2的100匝线圈处在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，已知磁感应强度随时间变化的规律为B＝(2＋0.2t)T，定值电阻R1＝6 Ω，线圈电阻R2＝4 Ω，求：图3(1)磁通量的变化率和回路中的感应电动势；0.04 Wb/s 4 V解析答案由法拉第电磁感应定律可知回路中的感应电动势为图3(2)a、b两点间电压大小；2.4 V解析答案等效电路如图所示.a、b两点间电压Uab等于
定值电阻R1两端的电压，则图3(3)2 s内通过R1的电荷量q.0.8 C解析答案2 s内的磁感应强度变化量为通过R1的电荷量为路端电压、电动势和某导体两端的电压三者的关系：
(1)某段导体作为外电路时，它两端的电压就是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，当其内阻不计时路端电压等于电源电动势．
(3)某段导体作为电源且电路断路时，导体两端的电压等于电源电动势．四、电磁感应中的力电综合问题
此类问题涉及电路知识，动力学知识和能量观点，综合性很强，解决此类问题要注重以下三点：
1.电路分析
(1)找“电源”：确定出由电磁感应所产生的电源，求出电源的电动势E和内阻r.
(2)电路结构分析
弄清串、并联关系，求出相关部分的电流大小，为求安培力做好铺垫.2.力和运动分析
(1)受力分析：分析研究对象(常为金属杆、导体线圈等)的受力情况，尤其注意安培力的方向.
(2)运动分析：根据力与运动的关系，确定出运动模型，根据模型特点，找到解决途径.
3.功和能量分析
(1)做功分析，找全力所做的功，弄清功的正、负.
(2)能量转化分析，弄清哪些能量增加，哪些能量减小，根据功能关系、能量守恒定律列方程求解.例4 如(2017·平湖市联考)如图4所示，MN、PQ为足够长的平行金属导轨，间距L＝0.50 m，导轨平面与水平面间夹角θ＝37°，N、Q间连接一个电阻R＝5.0 Ω，匀强磁场垂直于导轨平面向上，磁感应强度B＝1.0 T．将一根质量为m＝0.050 kg的金属棒放在导轨的ab位置，金属棒及导轨的电阻不计．现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程始终与导轨垂直，且与导轨接触良好．已知金属棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.50，当金属棒滑行至cd处时，其速度大小开始保持不变，位置cd与ab之间的距离s＝2.0 m．已知g＝10 m/s2，sin 37°＝0.60 cos 37°＝0.80.求：图4(1)金属棒沿导轨开始下滑时的加速度大小；2.0 m/s2解析答案设金属棒开始下滑时的加速度大小为a，
则mgsin θ－μmgcos θ＝ma
解得a＝2.0 m/s2(2)金属棒到达cd处的速度大小；2.0 m/s解析答案设金属棒到达cd位置时速度大小为v、电流为I，金属棒受力平衡，有mgsin θ＝BIL＋μmgcos θ图4解得v＝2.0 m/s(3)金属棒由位置ab运动到cd的过程中，电阻R产生的热量．0.10 J解析答案设金属棒从ab运动到cd的过程中，电阻R上产生的热量为Q，由能量守恒，图4解得Q＝0.10 J.课件38张PPT。第四章
电磁感应第2讲 探究感应电流的产生条件第1讲 划时代的发现内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
知识探究1一、电磁感应的发现(1)在一次讲演中，奥斯特在南北方向的导线下面放置了一枚小磁针，当接通电源时小磁针为什么转动？ 答案(2)法拉第把两个线圈绕在同一个铁环上，一个线圈接到电源上，另一个线圈接入“电流表”，在给一个线圈通电或断电的瞬间，观察电流表，会看到什么现象？说明了什么？ 答案电流的周围产生磁场，小磁针受到磁场力的作用而转动.电流表的指针发生摆动，说明另一个线圈中产生了电流.1.电流的磁效应
丹麦物理学家 发现载流导体能使小磁针转动，这种作用称为电流的磁效应，揭示了 现象与 现象之间存在密切联系.
2.电磁感应现象的发现
英国物理学家 发现了电磁感应现象，即“磁生电”现象，他把这种现象命名为 .产生的电流叫做 .奥斯特电磁法拉第电磁感应感应电流判断下列说法的正误.
(1)若把导线东西放置，当接通电源时，导线下面的小磁针一定会发生明显转动.( )
(2)奥斯特发现了电流的磁效应；法拉第发现了电磁感应现象.( )
(3)小磁针在通电导线附近发生偏转的现象是电磁感应现象.( )
(4)通电线圈在磁场中转动的现象是电流的磁效应.( )×√××(2)由图示位置绕OO′转过60°时，穿过框架平面的磁通量为多少？这个过程中磁通量变化了多少？(1)分别求出B⊥S(图示位置)和B∥S(线框绕OO′转90°)时，穿过闭合导线框架平面的磁通量.二、磁通量及其变化如图1所示，闭合导线框架的面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B.图1BS 0 答案 答案1.定义：闭合回路的面积与 穿过它的磁感应强度的乘积叫做磁通量.
2.公式：Φ＝ ，其中的S应为平面在 上的投影面积.大小与线圈的匝数 关(填“有”或“无”).
3.磁通量的变化量：ΔΦ＝ .垂直垂直于磁场方向无Φ2－Φ1BS判断下列说法的正误.
(1)磁感应强度越大，线圈面积越大，则磁通量越大.( )
(2)穿过线圈的磁通量为零，但磁感应强度不一定为零.( )
(3)磁通量发生变化，一定是磁场发生变化引起的.( )
(4)利用公式Φ＝BS，可计算任何磁场中某个面的磁通量.( )×√××三、感应电流产生的条件如图2所示，导体AB做切割磁感线运动时，线路中 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”)图2有无如图3所示，当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”)有无图3如图4所示，将小螺线管A插入大螺线管B中不动，当开关S闭合或断开时，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，滑动变阻器的滑动触头不动时，电流表中 电流通过.(填“有”或“无”)有无有图4产生感应电流的条件
只要穿过 导体回路的 ，闭合导体回路中就有感应电流.闭合磁通量发生变化判断下列说法的正误.
(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)穿过闭合线圈的磁通量变化时，线圈中有感应电流.( )
(4)闭合正方形线框在匀强磁场中垂直磁感线运动，必然产生感应电流.( )×√××
2题型探究一、磁通量Φ 的理解与计算
1.匀强磁场中磁通量的计算
(1)B与S垂直时，Φ＝BS.
(2)B与S不垂直时，Φ＝B⊥S，B⊥为B垂直于线圈平面的分量.
如图5甲所示，Φ＝B⊥S＝(Bsin θ)·S.
也可以为Φ＝BS⊥，S⊥为线圈在垂直磁场方向上的投影面积，
如图乙所示Φ＝BS⊥＝BScos θ.图52.磁通量的变化
大致可分为以下几种情况：
(1)磁感应强度B不变，有效面积S发生变化.如图6(a)所示.
(2)有效面积S不变，磁感应强度B发生变化.如图(b)所示.
(3)磁感应强度B和有效面积S都不变，它们之间的夹角发生变化.
如图(c)所示.图6例1 如图7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：图7(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？解析答案图7A、B线圈的磁通量均减少了1.256×10－4 WbA、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？解析答案图7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.(1)磁通量与线圈匝数无关.
(2)磁通量是标量，但有正、负，其正、负分别表示与规定的穿入方向相同、相反.
(3)磁通量还可以用穿过某个面的有效磁感线的条数表示，穿过某个面的有效磁感线条数越多，磁通量越大；条数发生变化，则磁通量发生变化.二、感应电流产生条件的理解及应用
1.感应电流产生条件的理解
不论什么情况，只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条件，就必然产生感应电流；反之，只要产生了感应电流，那么电路一定是闭合的，穿过该电路的磁通量也一定发生了变化.
2.区别ΔΦ与Φ：感应电流的产生与Φ无关，只取决于Φ的变化，即与ΔΦ有关.ΔΦ与Φ的大小没有必然的联系.例2 (2017·诸暨高二检测)(多选)如图8所示是法拉第最初研究电磁感应现象的装置，下列说法正确的是图8A.当右边磁铁S极离开B端时，线圈产生感应电流
B.当右边磁铁S极离开B端，并在B端附近运动时，
线圈中产生感应电流
C.当磁铁保持图中状态不变时，线圈中有感应电流
D.当磁铁保持图中状态不变时，线圈中无感应电流√√√ 答案解析当磁铁离开B端或在B端附近运动时，线圈所处位置磁场变化，穿过线圈的磁通量变化，产生感应电流，A、B正确；
当磁铁保持图中状态不变时，穿过线圈的磁通量不变，线圈中无感应电流，C错误，D正确.判断是否产生感应电流的技巧
(1)电路闭合和磁通量发生变化是产生感应电流的两个条件，二者缺一不可.
(2)磁通量发生变化，其主要内涵体现在“变化”上，磁通量很大若没有变化也不会产生感应电流，磁通量虽然是零但是变化的仍然可以产生感应电流.
(3)产生感应电流的实质是其他形式的能转化为电能.针对训练 (2017·嵊州高二检测)(多选)如图9所示装置，在下列各种情况中，能使悬挂在螺线管附近的铜质闭合线圈A中产生感应电流的是图9A.开关S闭合的瞬间
B.开关S闭合后，电路中电流稳定时
C.开关S闭合后，滑动变阻器触头滑动的瞬间
D.开关S断开的瞬间√√√ 答案例3 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.判断部分导体做切割磁感线运动产生感应电流时应注意：
(1)导体是否将磁感线“割断”，如果没有“割断”就不能说切割.如例3中，A图是真“切割”，B、C图中没有切断，是假“切割”.
(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，如例3 D图中ad、bc边都切割磁感线，由切割不容易判断，则要回归到磁通量是否变化上去.
达标检测31.在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是
A.将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化
B.在一通电线圈旁放置一连有电流的闭合线圈，然后观察电流表的变化
C.将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接.往线圈中插入条形磁
铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化
D.绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断
电的瞬间，观察电流表的变化 答案解析√12341234电路闭合和穿过电路的磁通量发生变化，同时满足这两个条件，电路中才会产生感应电流，本题中的A、B选项都不会使得电路中的磁通量发生变化，并不满足产生感应电流的条件，故都不正确.
C选项中磁铁插入线圈时，虽有短暂电流产生，但未能及时观察，C项错误.在给线圈通电、断电瞬间，会引起闭合电路磁通量发生变化，产生感应电流，因此D项正确.2.(多选)下图中能产生感应电流的是 答案解析√√1234根据产生感应电流的条件：A选项中，电路没有闭合，无感应电流；
B选项中，面积增大，闭合电路的磁通量增大，有感应电流；
C选项中，穿过线圈的磁感线相互抵消，Φ恒为零，无感应电流；
D选项中，磁通量发生变化，有感应电流.A. Φa>Φb B. Φa<Φb
C. Φa＝Φb D. 不能比较3.如图10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，则穿过两圆环的磁通量Φa、Φb的大小关系为 答案解析√1234图101234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，通过其中一个圆环的磁感线的俯视图如图所示，穿过该圆环的磁通量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.A.将线框向左拉出磁场
B.以ab边为轴转动
C.以ad边为轴转动(小于60°)
D.以bc边为轴转动(小于60°)4.(多选)如图11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 答案解析√图11√√12341234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.
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).课件30张PPT。第四章
电磁感应第3讲 楞次定律内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
知识探究1一、楞次定律根据如图1甲、乙、丙、丁所示进行电路图连接与实验操作，并填好实验现象．图1向下向上向下向上增加减少减少向上向上向下向下相反相反相同相同1.楞次定律的内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍 .
2.楞次定律的理解：当磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向 ，当磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场方向 ，即增 减 .引起感应电流的磁通量的变化相反相同反同判断下列说法的正误.
(1)感应电流的磁场总是与引起感应电流的磁场方向相反.( )
(2)感应电流的磁场可能与引起感应电流的磁场方向相同.( )
(3)感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化.( )
(4)所有的电磁感应现象都可以用楞次定律判断感应电流方向.( )×√√√(2)感应电流I的方向、原磁场B的方向、导体棒运动的速度v的方向三者之间满足什么关系？根据课本右手定则，自己试着做一做.(1)请用楞次定律判断感应电流的方向.二、右手定则如图2所示，导体棒ab向右做切割磁感线运动.图2感应电流的方向a→d→c→b→a. 答案满足右手定则. 答案右手定则：伸开右手，使拇指与其余四个手指 ，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使 指向导线运动的方向，这时 所指的方向就是感应电流的方向.垂直四指拇指判断下列说法的正误.
(1)右手定则只能用来判断导体垂直切割磁感线时的感应电流方向.( )
(2)所有的电磁感应现象，都可以用右手定则判断感应电流方向.( )
(3)当导体不动，而磁场运动时，不能用右手定则判断感应电流方向.( )×××
2题型探究一、楞次定律的理解
1.因果关系：楞次定律反映了电磁感应现象中的因果关系，磁通量发生变化是原因，产生感应电流是结果.
2.“阻碍”的含义：
(1)谁阻碍——感应电流产生的磁场.
(2)阻碍谁——阻碍引起感应电流的磁通量的变化.
(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相反；当原磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同.
(4)阻碍效果——阻碍并不是阻止，结果增加的还是增加，减少的还是减少.
注：从相对运动的角度看，感应电流的效果是阻碍相对运动.例1 (多选)关于楞次定律，下列说法正确的是
A.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
B.闭合电路的一部分导体在磁场中运动时，必受磁场阻碍作用
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反向
D.感应电流的磁场总是跟原磁场反向，阻碍原磁场的变化√√ 答案解析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正确；
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错误；
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正确；
当原磁场增强时感应电流的磁场跟原磁场反向，当原磁场减弱时感应电流的磁场跟原磁场同向，选项D错误.二、楞次定律的应用例2 (多选)如图3所示，闭合金属圆环沿垂直于磁场方向放置在有界匀强磁场中，将它从匀强磁场中匀速拉出，以下各种说法中正确的是图3A.向左拉出和向右拉出时，环中的感应电流方向相反
B.向左或向右拉出时，环中感应电流方向都是沿顺时
针方向的
C.向左或向右拉出时，环中感应电流方向都是沿逆时
针方向的
D.将圆环左右拉动，当环全部处在磁场中运动时，圆
环中无感应电流√√ 答案解析将金属圆环不管从哪边拉出磁场，穿过闭合圆环的磁通量都要减少，根据楞次定律可知，感应电流的磁场要阻碍原磁通量的减少，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，应用安培定则可以判断出感应电流的方向是顺时针方向的，选项B正确，A、C错误；
另外在圆环离开磁场前，穿过圆环的磁通量没有改变，该种情况无感应电流，D正确.楞次定律应用四步曲
(1)确定原磁场方向；
(2)判定产生感应电流的磁通量如何变化(增大还是减小)；
(3)根据楞次定律确定感应电流的磁场方向(增反减同)；
(4)判定感应电流的方向.
该步骤也可以简单地描述为“一原二变三感四螺旋”，一原——确定原磁场的方向；二变——确定磁通量是增加还是减少，三感——判断感应电流的磁场方向；四螺旋——用右手螺旋定则判断感应电流的方向.针对训练 (2017·宁波高二月考)如图4所示，金属环所在区域存在着匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里.当磁感应强度逐渐增大时，内、外金属环中感应电流的方向为图4A.外环顺时针、内环逆时针
B.外环逆时针、内环顺时针
C.内、外环均为逆时针
D.内、外环均为顺时针√ 答案解析首先明确研究的回路由外环和内环共同组成，回路中包围的磁场方向垂直纸面向里且内、外环之间的磁通量增加.由楞次定律可知两环之间的感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，垂直于纸面向外，再由安培定则判断出感应电流的方向是：在外环沿逆时针方向，在内环沿顺时针方向，故选项B正确.三、右手定则的应用
1.右手定则和楞次定律实质是等效的，但在判断闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流方向时较为方便.
2.右手定则反映了磁场方向、导体运动方向和电流方向三者之间的相互垂直关系.
(1)大拇指的方向是导体相对磁场切割磁感线的运动方向，既可以是导体运动而磁场未动，也可以是导体未动而磁场运动，还可以是两者以不同速度同时运动.
(2)四指指向电流方向，切割磁感线的导体相当于电源.例3 (多选)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b→a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中电流方向沿a→d→c→b→a，D中电流方向为b→a.故选B、C、D.
达标检测3A.若磁场方向垂直线圈向里，则此磁场的磁感应强
度是在增强
B.若磁场方向垂直线圈向里，则此磁场的磁感应强
度是在减弱
C.若磁场方向垂直线圈向外，则此磁场的磁感应强
度是在增强
D.若磁场方向垂直线圈向外，则此磁场的磁感应强
度是在减弱1.(多选)磁场垂直穿过一个圆形线圈，由于磁场的变化，在线圈中产生顺时针方向的感应电流，如图5所示，则以下说法正确的是 答案解析√1234图5√1234线圈所产生的感应电流方向为顺时针方向，由安培定则知感应电流的磁场方向垂直纸面向里，由楞次定律中“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.A.穿过线圈的磁通量变大
B.穿过线圈的磁通量变小
C.从上向下看，线圈感应电流方向为顺时针
D.从上向下看，线圈感应电流方向为逆时针2.(2016·诸暨市期末)(多选)如图6所示，线圈放置在水平桌面上，S极向下的条形磁铁沿线圈轴线向桌面运动，此过程中，以下判断正确的是1234图6 答案√√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3. (多选)如图7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 答案解析√1234图 7√1234由右手定则知，MN中感应电流方向是N→M，A正确，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，C正确，故选A、C.A.圆环中磁通量不变，环上无感应电流产生
B.整个环中有顺时针方向的电流
C.整个环中有逆时针方向的电流
D.环的右侧有逆时针方向的电流，环的左侧
有顺时针方向的电流4.如图8所示，匀强磁场与圆形导体环平面垂直，导体ef与环接触良好，当ef向右匀速运动时 答案解析√图81234由右手定则知ef上的电流由e→f，故右侧的电流方向为逆时针，左侧的电流方向为顺时针，选D.课件35张PPT。第四章
电磁感应第4讲 法拉第电磁感应定律内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
知识探究1一、电磁感应定律回顾“探究感应电流的产生条件”中的三个实验，并回答下列问题：
(1)如图1所示，将条形磁铁从同一高度插入线圈的实验中，快速插入和缓慢插入有什么相同和不同？指针偏转程度相同吗？ 答案图1磁通量变化相同，但磁通量变化的快慢不同，快速插入比缓慢插入时指针偏转程度大．(2)三个实验中哪些情况下指针偏转角度会大一些？指针偏转大小取决于什么？ 答案1.法拉第电磁感应定律的内容及表达式
(1)内容：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的________________
成正比．
(2)表达式：E＝_______其中n是________________. 磁通量的变化率 线圈的匝数2.对Φ、ΔΦ与 的理解
(1)Φ：可形象地用某时刻穿过某个面的磁感线的条数表示.Φ＝BS，S是与B垂直的投影面的面积.
(2)ΔΦ：某段时间内穿过某个面的磁通量的变化量，ΔΦ＝Φ2－Φ1，若只是S变化则ΔΦ＝B·ΔS，若只是B变化，则ΔΦ＝ΔB·S.判断下列说法的正误.
(1)线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大.( )
(2)线圈中磁通量的变化量ΔΦ越大，线圈中产生的感应电动势一定越大.( )
(3)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.( )
(4)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.( )×√××二、导线切割磁感线时的感应电动势如图2所示，闭合电路一部分导体MN处于匀强磁场中，磁感应强度为B，MN的长度为l，MN以速度v匀速切割磁感线，利用法拉第电磁感应定律求回路中产生的感应电动势.图2 答案设在Δt时间内导体MN由原来的位置运动到M1N1，如图所示，这时闭合电路面积的变化量为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导体垂直切割磁感线产生的电动势：导线垂直于磁场运动，B、l、v两两垂直时，如图3所示，E＝ .Blv图3如图4所示的情况中，金属导体中产生的感应电动势为Blv的是_____________.甲、乙、丁三、反电动势(1)电动机的线圈电阻为R，当它正常运转时，两端的电压为U，流过电动机的电流为I，可以用 来计算电动机线圈中的电流吗？为什么？ 答案不能.由于电动机正常工作时，线圈转动切割磁感线而产生一个反电动势，使线圈两端的电压减小，所以线圈中的电流(2)如果电动机机械阻力过大而停止转动，会发生什么情况？应采取什么措施？ 答案电动机停止转动，这时就没有了反电动势，线圈的电阻一般很小，直接连在电源的两端，线圈中电流会很大，电动机可能会被烧毁，这时应立即切断电源，进行检查.1.反电动势：电动机转动时，线圈中会产生 ，它的作用是 ，要维持线圈原来的转动就必须向电动机提供电能.
2.若电动机工作中由于机械阻力过大而停止转动，这时就没有了 ，线圈中电流会 ，可能会 ，这时应立即 ，进行检查. 反电动势阻碍线圈的转动反电动势很大把电动机烧毁切断电源判断下列说法的正误.
(1)电动机转动时，线圈中会产生反电动势，若断电后，线圈会由于反电动势的存在而反向转动.( )
(2)当线圈减速转动时，也存在反电动势.( )
(3)随着科技的进步，也会使反电动势的作用变成线圈转动的动力.( )×√×
2题型探究一、法拉第电磁感应定律的理解
1.感应电动势的大小由穿过电路的磁通量的变化率 和线圈的匝数n共同决定，而与磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ的大小没有必然联系，和电路的电阻R无关.
2.在Φ－t图象中，磁通量的变化率 是图象上某点切线的斜率.例1 关于感应电动势的大小，下列说法中正确的是
A.穿过线圈的磁通量Φ最大时，所产生的感应电动势就一定最大
B.穿过线圈的磁通量的变化量ΔΦ增大时，所产生的感应电动势也增大
C.穿过线圈的磁通量Φ等于0，所产生的感应电动势就一定为0
D.穿过线圈的磁通量的变化率 越大，所产生的感应电动势就越大√ 答案解析与磁通量Φ及磁通量的变化量ΔΦ没有必然联系.当磁通量Φ很大时，感应电动势可能很小，甚至为0.当磁通量Φ等于0时，其变化率可能很大，产生的感应电动势也会很大，而ΔΦ增大时，如图所示，t1时刻，Φ最大，但E＝0；
0～t1时间内ΔΦ增大，根据法拉第电磁感应定律可知，二、 的应用
1. 一般用来求Δt时间内感应电动势的平均值.其中n为线圈匝数，ΔΦ取绝对值.2.常见感应电动势的计算式有：
(1)线圈面积S不变，磁感应强度B均匀变化：(3)磁感应强度B、垂直于磁场的回路面积S均发生变化：(2)磁感应强度B不变，线圈面积S均匀变化：例2 如图5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.图5(1)2 s内穿过线圈的磁通量的变化量是多少？解析8×10－3 Wb答案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？解析4×10－3 Wb/s答案(3)线圈中感应电动势的大小为多少？解析6 V答案根据法拉第电磁感应定律得感应电动势的大小图5A.在t＝0时刻，线圈中磁通量最大，感应
电动势也最大
B.在t＝1×10－2 s时刻，感应电动势最大
C.在t＝2×10－2 s时刻，感应电动势为零
D.在0～2×10－2 s时间内，线圈中感应电
动势的平均值为零针对训练 (多选)单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量Φ随时间t的关系图象如图6所示，则图6√√ 答案解析由法拉第电磁感应定律知E∝ ，故t＝0及t＝2×10－2 s 时刻，E＝0，A错，C对；
t＝1×10－2 s时E最大，B对；0～2×10－2 s时间内，ΔΦ≠0，E≠0，D错．三、E＝Blv的应用例3 如图7所示，空间有一匀强磁场，一直金属棒与磁感应强度方向垂直，当它以速度v沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时，棒两端的感应电动势大小为ε，将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折线，置于与磁感应强度相互垂直的平面内，当它沿两段折线夹角平分线的方向以速度v运动时，棒两端的感应电动势大小为ε′.图7√ 答案解析1.在公式E＝Blv中，l是指导体棒的有效切割长度，即导体棒在垂直于速度v方向上的投影长度，如图8所示的几种情况中，感应电动势都是E＝Blv.
2.公式中的v应理解为导线和磁场间的相对速度，当导线不动而磁场运动时，也有感应电动势产生.图8
达标检测31.穿过一个单匝闭合线圈的磁通量始终为每秒均匀增加2 Wb，则
A.线圈中感应电动势每秒增加2 V
B.线圈中感应电动势每秒减少2 V
C.线圈中感应电动势始终为2 V
D.线圈中感应电动势始终为一个确定值，但由于线圈有电阻，电动势小于2 V1234 答案解析√2.鸽子体内的电阻大约为103 Ω，当它在地球磁场中展翅飞行时，会切割磁感线，在两翅之间产生电动势.若某处地磁场磁感应强度的竖直分量约为0.5×10－4 T，鸽子以20 m/s的速度水平滑翔，则可估算出两翅之间产生的电动势约为
A.30 mV B.3 mV C.0.3 mV D.0.03 mV 答案解析√1234鸽子两翅展开可达30 cm，所以E＝Blv＝0.3 mV，选项C正确.A.越来越大 B.越来越小
C.保持不变 D.无法确定3.如图9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1234图9 答案解析√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.4.有一匝数为100匝的线圈，单匝线圈的面积为100 cm2.线圈中总电阻为 0.1 Ω，线圈中磁场均匀变化，其变化规律如图10所示，且磁场方向垂直于线圈平面向里，线圈中产生的感应电动势多大？图101234解析0.1 V答案1234取线圈为研究对象，在1～2 s内，
其磁通量的变化量为ΔΦ＝Φ2－Φ1＝(B2－B1)S，课件35张PPT。第四章
电磁感应第5讲 电磁感应现象的两类情况内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
知识探究1(1)感生电场的方向与感应电流的方向有什么关系？如何判断感生电场的方向？一、电磁感应现象中的感生电场如图1所示，B增强，那么就会在空间激发一个感生电场E.如果E处空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会在电场力的作用下定向移动，而产生感应电流. 答案图1感应电流的方向与正电荷移动的方向相同.感生电场的方向与正电荷受力的方向相同，因此，感生电场的方向与感应电流的方向相同，感生电场的方向可以用楞次定律判定.(2)上述情况下，哪种作用扮演了非静电力的角色？感生电场对自由电荷的作用. 答案图11.感生电动势：由 产生的电动势叫感生电动势.
2.感生电动势大小： .
3.方向：感应电流的方向与感生电场的方向相同，由 和__________
______判定.感生电场楞次定律右手螺旋定则判断下列说法的正误.
(1)感生电场线是闭合的.( )
(2)只要磁场变化，即使没有电路，在空间也将产生感生电场.( )
(3)处于变化磁场中的导体，其内部自由电荷定向移动，是由于受到感生电场的作用.( )√√√导体中自由电荷(正电荷)具有水平方向的速度，由左手定则可判断自由电荷受到沿棒向上的洛伦兹力作用.(1)自由电荷会随着导体棒运动，并因此受到洛伦兹力.导体棒中的自由电荷受到的洛伦兹力方向如何？(为了方便，可以认为导体中的自由电荷是正电荷).二、电磁感应现象中的洛伦兹力如图2所示，导体棒CD在匀强磁场中运动.图2 答案自由电荷不会一直运动下去.因为C、D两端聚集的电荷越来越多，在CD棒间产生的电场越来越强，当电场力等于洛伦兹力时，自由电荷不再定向运动.(2)若导体棒一直运动下去，自由电荷是否总会沿着导体棒一直运动下去？为什么？ 答案C端电势较高，导体棒中电流是由D指向C的.(3)导体棒哪端电势比较高？如果用导线把C、D两端连到磁场外的一个用电器上，导体棒中电流是沿什么方向的？ 答案图21.动生电动势：由于 产生的电动势叫动生电动势.
2.动生电动势大小： (B的方向与v的方向垂直).
3.方向判断： 定则.导体运动右手E＝Blv判断下列说法的正误.
(1)导体内自由电荷受洛伦兹力作用是产生动生电动势的原因.( )
(2)导体切割磁感线运动时，导体内的自由电荷受到的洛伦兹力方向沿导体棒的方向.( )
(3)只要导体在磁场中运动，导体两端就会产生动生电动势.( )√××
2题型探究一、对感生电场的理解
1.变化的磁场周围产生感生电场，与闭合电路是否存在无关.如果在变化磁场中放一个闭合电路，自由电荷在感生电场的作用下发生定向移动.
2.感生电场可用电场线形象描述.感生电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的；而静电场的电场线不闭合.例1 (多选)某空间出现了如图3所示的一组闭合的电场线，这可能是
A.沿AB方向磁场在迅速减弱
B.沿AB方向磁场在迅速增强
C.沿BA方向磁场在迅速增强
D.沿BA方向磁场在迅速减弱图3√ 答案√闭合回路(可假定其存在)的感应电流方向就表示感生电场的方向.判断思路如下：二、动生电动势的理解与应用例2 (多选)如图4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，下列结论正确的是图4A.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＝Bav
D.感应电动势平均值√√√ 答案解析在闭合回路进入磁场的过程中，通过闭合回路的磁通量逐渐增大，根据楞次定律可知感应电流的方向为逆时针方向不变，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.例3 如图5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点开始沿导轨匀速右滑，导体与导轨都足够长，磁场的磁感应强度为0.2 T.问：图5 答案(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？解析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.(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？ 答案解析3 s内回路中磁通量的变化量3 s内电路产生的平均感应电动势为：图5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做匀速转动，如图6所示，磁感应强度为B.求：图6 答案(1)ab棒的平均速率；解析四、导体棒转动切割磁感线产生感应电动势的计算ab棒的平均速率(2)ab两端的电势差； 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？ 答案解析图6经时间Δt金属棒ab所扫过的扇形面积为ΔS，则：导体转动切割磁感线：
当导体棒在垂直于磁场的平面内，其一端固定，以角速度ω匀速转动时，产生的感应电动势为 ，如图7所示.
若圆盘在磁场中以ω绕圆心匀速转动时，(如图8所示)相当于无数根“辐条”转动切割，它们之间相当于电源的并联结构，圆盘上的感应电动势仍为图7图8
达标检测3A.E1>E2，a端为正
B.E1>E2，b端为正
C.E1D.E1根据E＝BLv可知，下落0.8R时电动势较大，即E1由于面积的变化产生感应电动势，从而产生感应电流.
设半圆的半径为r，导线框的电阻为R，当线框不动，磁感应强度变化时，A.电路中的感应电流大小不变
B.电路中的感应电动势大小不变
C.电路中的感应电动势逐渐增大
D.电路中的感应电流逐渐减小3.(多选)如图11所示，三角形金属导轨EOF上放有一金属杆AB，在外力作用下，使AB保持与OF垂直，从O点开始以速度v匀速右移，该导轨与金属杆均为粗细相同的同种金属制成，则下列判断正确的是1234图11 答案解析√√1234设金属杆从O开始运动到如题图所示位置所经历的时间为t，∠EOF＝θ，则金属杆切割磁感线的有效长度 ，故E＝BLv＝Bv·vttan θ＝Bv2tan θ·t，即电路中电动势与时间成正比，C选项正确；4.如图12所示，导轨是水平的，间距L1＝0.5 m，ab杆与导轨左端的距离L2＝0.8 m，由导轨与ab杆所构成的回路的总电阻R＝0.2 Ω，垂直导轨的方向有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B0＝ 1 T，重物的质量M＝0.04 kg，用细绳通过定滑轮与ab杆的中点相连，各处的摩擦均可忽略不计.现使磁场以 ＝0.2 T/s的变化率均匀地增大，试求当t为多少时，M刚好离开地面？(取g＝10 m/s2)图121234 答案解析5 s1234重物刚好离开地面时F安＝Mg
联立上述四个方程解得：t＝5 s.课件35张PPT。第四章
电磁感应第6讲 互感和自感内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
知识探究1一、通电自感现象通电自感：如图1所示，开关S闭合的时候两个灯泡的发光情况有什么不同？根据楞次定律结合电路图分析现象产生的原因. 答案图1现象：灯泡A2立即发光，灯泡A1逐渐亮起来.
原因：电路接通时，电流由零开始增加，穿过线圈L的磁通量逐渐增加，为了阻碍磁通量的增加，感应电流产生的磁通量与原来电流产生的磁通量方向相反，则线圈中感应电动势方向与原来的电流方向相反，线圈中感应电动势阻碍了L中电流的增加，即推迟了电流达到实际值的时间.图11.自感现象的产生：当一个线圈中的电流 时，它产生的 的磁场不仅在邻近的电路中激发出感应电动势，同样也在 激发出感应电动势.这种现象称为自感.由于自感而产生的感应电动势叫做 .
2.自感电动势的方向及作用：当线圈中的电流增大时，自感电动势的方向与原电流方向 ，阻碍电流的 ，但不能阻止电流的变化.变化它本身自感电动势相反增大变化判断下列说法的正误.
(1)在实际电路中，自感现象有害而无益.( )
(2)只要电路中有线圈，自感现象就会存在.( )
(3)线圈中的电流越大，自感现象越明显.( )
(4)线圈中的电流变化越快，自感现象越明显.( )×√××(1)开关断开前后，流过灯泡的电流方向相同吗？二、断电自感现象断电自感：如图2所示，先闭合开关使灯泡发光，然后断开开关.图2 答案S闭合时，灯泡A中电流方向向左，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.(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？ 答案图2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灯泡中的电流大.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电阻.而当线圈电阻大于等于灯泡电阻时，灯泡就会缓慢变暗直至熄灭.对断电自感现象的认识
(1)当线圈中的电流减小时，自感电动势的方向与原电流方向 ；
(2)断电自感中，若断开开关瞬间通过灯泡的电流 断开开关前的电流，灯泡会闪亮一下；若断开开关瞬间通过灯泡的电流 断开开关前的电流，灯泡不会闪亮一下，而是逐渐变暗.
(3)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.相同小于等于阻碍阻止大于判断下列说法的正误.
(1)自感现象中，感应电流一定与原电流方向相反.( )
(2)发生断电自感时，因为断开电源之后电路中还有电流，所以不符合能量守恒定律.( )
(3)线圈的电阻很小，对恒定电流的阻碍作用很小.( )×√×三、自感电动势如图3所示，李辉在断开正在工作的电动机开关时，会产生电火花，这是为什么？图3 答案电动机中的线圈匝数很多，当电路开关断开时会产生很大的自感电动势，使得开关中的金属片之间产生电火花.1.自感电动势：E＝ ，其中L是自感系数，简称自感或电感.单位： ，符号： .
2.自感系数与线圈的 、 、 ，以及是否有铁芯等因素有关.亨利大小H形状圈数判断下列说法的正误.
(1)线圈中电流变化越快，自感系数越大.( )
(2)线圈的自感系数越大，自感电动势就一定越大.( )
(3)一个线圈中的电流均匀增大，自感电动势也均匀增大.( )
(4)线圈自感系数由线圈本身性质及有无铁芯决定.( )×√××
2题型探究一、互感现象的理解与应用
1.两个相互靠近的线圈，当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势，这种现象叫互感.
2.利用互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈，如变压器、收音机的磁性天线.例1 (多选)如图4所示，是一种延时装置的原理图，当S1闭合时，电磁铁F将衔铁D吸下，C线路接通；当S1断开时，由于电磁感应作用，D将延迟一段时间才被释放.则
A.由于A线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D
的作用
B.由于B线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D
的作用
C.如果断开B线圈的开关S2，无延时作用
D.如果断开B线圈的开关S2，延时将变化图4√√ 答案解析线圈A中的磁场随开关S1的闭合而产生，随S1的断开而消失.当S1闭合时，线圈A中的磁场穿过线圈B，当S2闭合，S1断开时，线圈A在线圈B中的磁场变弱，线圈B中有感应电流，B中电流的磁场继续吸引D而起到延时的作用，所以B正确，A错误；
若S2断开，线圈B中不产生感应电流而起不到延时作用，所以C正确，D错误.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闪亮后才慢慢熄灭二、自感现象的分析例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IA开始减小，故LA慢慢熄灭，LB闪亮后才慢慢熄灭，C错误，D正确.自感线圈对电流的变化有阻碍作用，具体表现为：
(1)通电瞬间自感线圈处相当于断路.
(2)断电时，自感线圈相当于电源，其电流由原值逐渐减小，不会发生突变(必须有闭合回路).
(3)电流稳定时自感线圈相当于导体，若其直流电阻忽略不计，则相当于导线.A.开关S闭合瞬间，无电流通过灯泡
B.开关S闭合后，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闭合瞬间，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 图6√ 答案解析√开关S闭合瞬间，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.三、自感现象的图象问题例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变化关系的图象是图7 答案解析√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.1.断电时，自感线圈处电流由原值逐渐减小，不能发生突变，而且电流方向也不变.
2.断电前后，无线圈的支路要注意电流方向是否变化.
达标检测31.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 答案解析√1234当电流增大时，感应电流的方向与原来的电流方向相反，当电流减小时，感应电流的方向与原来的电流方向相同，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及有无铁芯，与电流变化情况无关，故选项C错误.2.(多选)某线圈通有如图8所示的电流，则线圈中自感电动势改变方向的时刻有
A.第1 s末 B.第2 s末
C.第3 s末 D.第4 s末 答案解析√√图8在自感现象中当原电流减小时，自感电动势与原电流的方向相同，当原电流增加时，自感电动势与原电流方向相反.在0～1 s内原电流正方向减小，所以自感电动势的方向是正方向，在1～2 s内原电流负方向增加，所以自感电动势与其方向相反，即沿正方向；同理分析2～3 s、3～4 s、4～5 s内可得正确选项为B、D.1234A.开关S闭合的瞬间，电流表 的读数大于 的读数
B.开关S闭合的瞬间，电流表 的读数小于 的读数
C.开关S闭合，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闭合，电路稳定后再断开的瞬间，电流表
的读数等于 的读数3.(多选)如图9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 答案1234图9√√4.在如图10所示的电路中，两个相同的小灯泡L1和L2分别串联一个带铁芯的电感线圈L和一个滑动变阻器R.闭合开关S后，调节R，使L1和L2发光的亮度一样，此时流过两个灯泡的电流均为I.然后，断开S.若t′时刻再闭合S，则在t′前后的一小段时间内，能正确反映流过L1的电流i1、流过L2的电流i2随时间t变化的图象是图1012341234图10√ 答案解析1234与滑动变阻器R串联的L2，没有自感，直接变亮，电流变化图象如A中图线，C、D错误.
与带铁芯的电感线圈串联的L1，由于自感，电流逐渐变大，A错误，B正确.课件26张PPT。第四章
电磁感应第7讲 涡流、电磁阻尼和电磁驱动内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
知识探究1一、涡流如图1所示，线圈中的电流随时间变化时，导体中有感应电流吗？如果有，它的形状像什么？ 答案图1有.变化的电流产生变化的磁场，变化的磁场产生感生电场，使导体中的自由电子发生定向移动，产生感应电流，它的形状像水中的旋涡，所以把它叫做涡电流，简称涡流.1.涡流：当线圈中的电流随时间变化时，线圈附近的任何导体中都会产生 ，电流在导体中组成闭合回路，很像 ，所以把它叫做涡电流，简称涡流.
2.涡流大小的决定因素：磁场变化越 ( 越 )，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.应用： 、 、安检门等.
4.防止：为了减小电动机、变压器铁芯上的涡流，常用电阻率较大的硅钢做材料，而且用 叠成铁芯来代替整块硅钢铁芯.感应电流水中的旋涡快真空冶炼炉相互绝缘的硅钢片大大小探雷器判断下列说法的正误.
(1)涡流也是一种感应电流.( )
(2)导体中有涡流时，导体没有和其它元件组成闭合回路，故导体不会发热.( )
(3)利用涡流制成的探测器也可探测毒品.( )
(4)涡流是一种有害的电磁感应现象.( )×√×× 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，还有线圈的磁场力作为阻力，克服阻力需要做的功较多，机械能损失较快，因而会很快停下来.二、电磁阻尼和电磁驱动1.弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁.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2所示)，磁铁就会很快停下来，解释这个现象.图2 答案 变化2.一个闭合线圈放在蹄形磁铁的两磁极之间，如图3所示，蹄形磁铁和闭合线圈都可以绕轴转动.当蹄形磁铁顺时针转动时线圈也顺时针转动；磁铁逆时针转动时线圈也逆时针转动.
(1)蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量是否变化？图3 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. 答案(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什么关系？(1)电磁阻尼：当导体在 运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是 导体的运动，这种现象称为电磁阻尼.
(2)电磁驱动：若磁场相对导体转动，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.
(3)电磁阻尼中克服 做功，其他形式的能转化为电能，最终转化为内能；电磁驱动中通过 做功，电能转化为导体的机械能而对外做功.磁场中安培力安培力阻碍判断下列说法的正误.
(1)电磁阻尼和电磁驱动均遵循楞次定律.( )
(2)电磁阻尼发生的过程，存在机械能向内能的转化.( )
(3)电磁驱动现象中有感应电流产生，电磁阻尼中没有感应电流产生.( )
(4)电磁驱动可以被利用，而电磁阻尼不能被利用.( )√√××
2题型探究一、涡流的理解、利用和防止
1.产生涡流的两种情况
(1)块状金属放在变化的磁场中.
(2)块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动.
2.产生涡流时的能量转化
(1)金属块在变化的磁场中，磁场能转化为电能，最终转化为内能.
(2)金属块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.例1 (2017·衢州统考)(多选)高频焊接原理示意图如图4所示，线圈通以高频交流电，金属工件的焊缝中就产生大量焦耳热，将焊缝融化焊接，要使焊接处产生的热量较大，可采用
A.增大交变电流的电压
B.增大交变电流的频率
C.增大焊接缝的接触电阻
D.减小焊接缝的接触电阻图4√√√ 答案解析当增大交变电流的电压时，线圈中交变电流增大，那么磁通量变化率增大，因此产生感应电动势增大，感应电流也增大，那么焊接时产生的热量也增大，A正确；
根据法拉第电磁感应定律分析可知，电流变化的频率越高，磁通量变化频率越高，产生的感应电动势越大，感应电流越大，焊缝处的温度升高的越快，B正确；
增大电阻，在相同电流下，焊缝处热功率大，温度升的越高，故C正确，D错误.A.若是匀强磁场，环上升的高度小于h
B.若是匀强磁场，环上升的高度等于h
C.若是非匀强磁场，环上升的高度等于h
D.若是非匀强磁场，环上升的高度小于h例2 (多选)如图5所示，闭合金属环从光滑曲面上h高处滚下，又沿曲面的另一侧上升，设环的初速度为零，摩擦不计，曲面处在图中磁场中，则图5√√ 答案解析若磁场为匀强磁场，穿过环的磁通量不变，不产生感应电流，即无机械能向电能转化，机械能守恒，故A错，B正确；
若磁场为非匀强磁场，环内要产生电能，机械能减少，故D正确.二、电磁阻尼
电磁阻尼是一种十分普遍的物理现象，任何在磁场中运动的导体，只要给感应电流提供回路，就会存在电磁阻尼作用.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6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 答案解析图6A.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√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 如图7所示，在一蹄形磁铁下面放一个铜盘，铜盘和磁铁均可以自由绕OO′轴转动，两磁极靠近铜盘，但不接触，当磁铁绕轴转动时，铜盘将 答案解析图6A.以相同的转速与磁铁同向转动
B.以较小的转速与磁铁同向转动
C.以相同的转速与磁铁反向转动
D.静止不动三、电磁驱动√因磁铁的转动，引起铜盘中磁通量发生变化而产生感应电流，进而受安培力作用而发生转动，由楞次定律可知安培力的作用是阻碍相对运动，所以铜盘与磁铁同向转动，又由产生电磁感应的条件可知，线圈中能产生感应电流的条件必须是磁通量发生变化，故要求铜盘转动方向与磁铁相同而转速较小，不能与磁铁同速转动，所以正确选项是B.
达标检测31.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 答案解析√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.12342.(2017·绍兴高二检测)电磁炉热效率高达90%，炉面无明火，无烟无废气，电磁“火力”强劲，安全可靠，如图8所示是描述电磁炉工作原理的示意图，下列说法正确的是 答案解析A.当恒定电流通过线圈时，会产生恒定磁场，
恒定磁场越强，电磁炉加热效果越好
B.电磁炉通电线圈加交流电后，在锅底产生涡
流，进而发热工作
C.电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅，主
要原因是这些材料的导热性能较差
D.在锅和电磁炉中间放一纸板，则电磁炉不能
起到加热作用√1234图81234电磁炉采用的是涡流感应加热原理，其内部通过电子线路板组成部分产生交变磁场，当把含铁质锅具底部放置在炉面时，锅具切割交变磁感线从而在锅具底部金属部分产生涡流，用来加热和烹饪食物，从而达到煮食的目的，A错误，B正确；
电磁炉工作时需要在锅底产生感应电流，陶瓷锅或耐热玻璃锅不属于金属导体，不能产生感应电流，C错误；
线圈产生的磁场能穿透纸板到达锅底，在锅底产生感应电流，利用电流的热效应起到加热作用，故D错误.A.A管是用塑料制成的，B管是用铜制成的
B.A管是用铝制成的，B管是用胶木制成的
C.A管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的
D.A管是用胶木制成的，B管是用铝制成的3.(多选)如图9所示，A、B为大小、形状均相同且内壁光滑、但用不同材料制成的圆管，竖直固定在相同高度.两个相同的磁性小球，同时从A、B管上端距管口等高处无初速度释放，穿过A管比穿过B管的小球先落到地面.下面对于两管的描述中可能正确的是 答案√1234图9√A.探测器内的探测线圈会产生交变磁场
B.只有有磁性的金属物才会被探测器探测到
C.探测到地下的金属物是因为探头中产生了涡流
D.探测到地下的金属物是因为金属物中产生了涡流4.(多选)如图10所示是用涡流金属探测器探测地下金属物的示意图，下列说法中正确的是 答案√图10√1234
