新教材魯科版高中物理選擇性必修第二冊第2章電磁感應(yīng)及其應(yīng)用 知識點(diǎn)考點(diǎn)重點(diǎn)難題提煉

第2章電磁感應(yīng)及其應(yīng)用

第1節(jié)科學(xué)探究：感應(yīng)電流的方向（第1課時(shí)）............................-1-

第1節(jié)科學(xué)探究：感應(yīng)電流的方向（第2課時(shí)）............................-2-

第2節(jié)法拉第電磁感應(yīng)定律.............................................-8-

第3節(jié)自感現(xiàn)象與渦流................................................-13-

章末復(fù)習(xí)總結(jié)...........................................................-18-

第1節(jié)科學(xué)探究：感應(yīng)電流的方向（第1課時(shí)）

匚知識梳理二

一、實(shí)驗(yàn)原理與設(shè)計(jì)

如圖所示，將磁鐵的不同磁極插入、拔出螺線管，觀察感應(yīng)電流方向的變化。通過分析

感應(yīng)電流的方向與磁鐵的磁場方向、通過線圈的磁通量的變化之間的關(guān)系，探究影響感應(yīng)電

流方向的因素。

二、實(shí)驗(yàn)器材

電流計(jì)、干電池、開關(guān)、保護(hù)電阻、導(dǎo)線、螺線管、條形磁鐵。

三、實(shí)驗(yàn)步驟

1.先明確電流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)方向與通過電流計(jì)的電流方向的關(guān)系。

2.觀察螺線管上漆包線的繞向。

3.將電流計(jì)與螺線管按上圖連接好，依次完成以下實(shí)驗(yàn)操作，記錄觀察到的電流計(jì)指針

偏轉(zhuǎn)情況，填入表中。

感應(yīng)電流在

線圈中的方向

四、數(shù)據(jù)處理

1.根據(jù)實(shí)驗(yàn)過程中現(xiàn)象記錄表格，逐項(xiàng)分析

項(xiàng)目現(xiàn)象及結(jié)論

出油舊"Bi

相對運(yùn)動情況

感應(yīng)電流在線圈中

的方向

原磁場方向

①的變化情況

感應(yīng)電流的磁場方

向（線圈中）

感應(yīng)電流的磁場方

向與原磁場方向的

關(guān)系

2.實(shí)驗(yàn)結(jié)論

當(dāng)穿過線圈的磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場與原磁場的方向相反；當(dāng)穿過線圈的磁通

量減少時(shí)，感應(yīng)電流的磁場與原磁場的方向相同。

五、注意事項(xiàng)

1.實(shí)驗(yàn)前應(yīng)首先明確線圈中電流的流向與電流表指針偏轉(zhuǎn)方向之間的關(guān)系。

2.采用如圖所示的電路，由于電流表量程較小，所以把一節(jié)干電池與電流表及線圈串聯(lián),

且在電路中應(yīng)接入限流變阻器上

第1節(jié)科學(xué)探究：感應(yīng)電流的方向（第2課時(shí)）

匚知識梳理二

一、楞次定律

1.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析

將螺線管與電流表組成閉合回路，分別將條形磁鐵的任一極插入、抽出螺線管，如圖所

示，記錄感應(yīng)電流方向。

(b)

磁場感應(yīng)電流感應(yīng)電流的

圖號歸納總結(jié)

方向的方向磁場方向

(a)向下逆時(shí)針向上感應(yīng)電流的磁場阻眼磁通量的增加

(b)向下順時(shí)針向下感應(yīng)電流的磁場坦礙磁通量的減少

2.實(shí)驗(yàn)結(jié)論

當(dāng)穿過螺線管的磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場與原磁場的方向相反；當(dāng)穿過螺線管的

磁通量減少時(shí)，感應(yīng)電流的磁場與原磁場的方向相」回。

3.楞次定律

感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。

二、右手定則

1.內(nèi)容：伸開右手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)；讓磁

感線從掌心進(jìn)入,并使拇指指向?qū)Ь€運(yùn)動的方向，這時(shí)四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向，

如圖所示。

2.適用范圍：適用于閉合電路部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況。

______________________________________楞次定律的理解

（教師用書獨(dú)具）教材Pu“迷你實(shí)驗(yàn)室”答案提示：強(qiáng)磁體通過鋁管時(shí)，會產(chǎn)生感應(yīng)電流,

感應(yīng)電流的磁場阻礙強(qiáng)磁體的下落。

畬情境引入?劭學(xué)助教

如圖所示，將一銅環(huán)懸掛在一水平光滑細(xì)桿上使其保持靜止。用條形磁鐵的任一極接近

并插入銅環(huán)、拔出銅環(huán)時(shí)會產(chǎn)生什么現(xiàn)象？為什么會產(chǎn)生這種現(xiàn)象?

提示：通過觀察發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用條形磁鐵的任一極接近并插入銅環(huán)時(shí)，銅環(huán)會向遠(yuǎn)離該磁極

的方向移動，當(dāng)磁鐵從中拔出時(shí)，則銅環(huán)隨磁鐵運(yùn)動。因?yàn)楦袘?yīng)電流的磁場總是要阻礙磁體

和閉合導(dǎo)體間的相對運(yùn)動。

1.因果關(guān)系

閉合導(dǎo)體回路中原磁通量的變化是產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因，而感應(yīng)電流的磁場的產(chǎn)生是感

應(yīng)電流存在的結(jié)果，即只有當(dāng)閉合導(dǎo)體回路中的磁通量發(fā)生變化時(shí)，才會有感應(yīng)電流的磁場

出現(xiàn)。

2.楞次定律中“阻礙”的含義

/八e硝中/感應(yīng)電流的磁通量阻礙引起感應(yīng)電流的磁場

/誰阻罩畛V（原磁場）的磁通量的變化

/阻端4么力阻礙的是磁通量的變化，而不是阻礙磁通量

5:酶遍登埴麗:贏電詭礴場芳而與原裱

河行贏聲場的方向相反;當(dāng)磁通量減少時(shí),感應(yīng)電流的磁

n，場方向與原磁場的方向相同，即“增反減同”

/陽贏里協(xié)；阻礙并不是阻止,只是延緩了磁通量的變化,

/，這種變化將繼續(xù)進(jìn)行

3.“阻礙”的表現(xiàn)

從能量守恒定律的角度，楞次定律可廣義地表述為：感應(yīng)電流的“效果”總是要反抗（或

阻礙）引起感應(yīng)電流的原因。常見的情況有三種：

（1）阻礙原磁通量的變化（增反減同）。

（2）阻礙導(dǎo)體的相對運(yùn)動（來拒去留）。

（3）通過改變線圈面積來“反抗”（增縮減擴(kuò)）。

4.楞次定律的實(shí)質(zhì)

“阻礙”的結(jié)果，是實(shí)現(xiàn)了其他形式的能向電能轉(zhuǎn)化，如果沒有“阻礙”，將違背能量

守恒定律，可以得出總能量增加的錯(cuò)誤結(jié)論。所以楞次定律體現(xiàn)了在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中能的轉(zhuǎn)

化與守恒，能量守恒定律也要求感應(yīng)電流的方向服從楞次定律。

【例1】關(guān)于楞次定律，下列說法正確的是（）

A.感應(yīng)電流的磁場總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化

B.閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動時(shí)，必受磁場阻礙作用

C.原磁場穿過閉合回路的磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場與原磁場同向

D.感應(yīng)電流的磁場總是跟原磁場反向，阻礙原磁場的變化

A［感應(yīng)電流的磁場總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，選項(xiàng)A正確；閉合電路

的一部分導(dǎo)體在磁場中平行磁感線運(yùn)動時(shí)，不受磁場阻礙作用，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；原磁場穿過閉

合回路的磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場與原磁場反向，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；當(dāng)原磁場增強(qiáng)時(shí)感應(yīng)

電流的磁場跟原磁場反向，當(dāng)原磁場減弱時(shí)感應(yīng)電流的磁場跟原磁場同向，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。］

廠........規(guī)法.............................

對阻礙的三點(diǎn)理解

(1)阻礙不是阻止，最終引起感應(yīng)電流的磁通量還是發(fā)生了變化，是“阻而未止”。

(2)阻礙不是相反。當(dāng)引起感應(yīng)電流的磁通量增大時(shí)，感應(yīng)電流的磁場方向與引起感應(yīng)電

流的磁場方向相反；當(dāng)引起感應(yīng)電流的磁通量減少時(shí)，感應(yīng)電流的磁場方向與引起感應(yīng)電流

的磁場方向相同。

(3)涉及相對運(yùn)動時(shí)，阻礙的是導(dǎo)體與磁體的相對運(yùn)動，而不是阻礙導(dǎo)體或磁體的運(yùn)動。

<__________________________J

y點(diǎn)”楞次定律的應(yīng)用

畬情境引入.助學(xué)助教

如圖所示，觀察開關(guān)閉合和斷開的瞬間，電流表的指針偏轉(zhuǎn)方向相同嗎？為什么？

提示：開關(guān)閉合和斷開的瞬間，電流表的指針偏轉(zhuǎn)方向不同，時(shí)而左偏，時(shí)而右偏。因

為開關(guān)閉合和斷開的瞬間穿過該線圈的磁通量變化情況不同，閉合時(shí)，穿過線圈的磁通量增

加，斷開時(shí)穿過線圈的磁通量減少。

1.楞次定律應(yīng)用四步曲

(1)確定原磁場的方向。

(2)判定產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁通量如何變化(增加還是減少)o

(2)根據(jù)楞次定律確定感應(yīng)電流的磁場方向(增反減同)。

(4)判定感應(yīng)電流的方向。

2.磁通量變化比較復(fù)雜時(shí)可以分段：把磁通量變化分成單調(diào)變化的區(qū)間來處理。

【例2】如圖所示，一水平放置的矩形線圈aAd,在細(xì)長的磁鐵的N極附近豎直下落,

保持A邊在紙外，ad邊在紙內(nèi)，從圖中的位置I經(jīng)過位置n到位置m,位置I和m都很靠近

Iio在這個(gè)過程中，線圈中感應(yīng)電流()

0I

口m

A.沿abed流動

B.沿deba流動

C.由I到II是沿abed流動，由II到III是沿deba流動

D.由I到II是沿deba流動，由II到III是沿a6cd流動

A［矩形線圈由位置I到位置n和由位置n到位置iii兩過程中，穿過線圈的磁感線方向

相反。由條形磁鐵的磁場可知，線圈在位置n時(shí)穿過閉合線圈的磁通量最少(為零)，線圈從

位置I到位置II,從下向上穿過線圈的磁通量在減少，線圈從位置II到位置m,從上向下穿

過線圈的磁通量在增加，根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的方向是a6cd,A正確。］

廠........規(guī)?法............................

運(yùn)用楞次定律判定感應(yīng)電流方向的思路

據(jù)

根

確

明

研該電路磁通

^次

對

究

象量如何變化^

能

哪

是

一

個(gè)

合

閉判定感應(yīng)電判定感應(yīng)

電

路流磁場方向電流方向

，該電路磁場

方向如何

誄點(diǎn)”右手定則的應(yīng)用

畬情境引入?助學(xué)助教

(1)如圖所示，導(dǎo)體棒劭向右做切割磁感線運(yùn)動。根據(jù)楞次定律判斷導(dǎo)體棒助中的電流

方向？

a

x^xX

XXXXXXXX

xlXXXXXXXXXX

x|lXX-XXXXX

x|xXXXXXXXXX

XcXXXXXXXXXX

b

提示：導(dǎo)體棒a6向右運(yùn)動，磁通量增大，由楞次定律可知，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場與原磁

場方向相反，故感應(yīng)電流的方向?yàn)?-a。

(2)能否找到一種更簡單的方法來判斷閉合回路中部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的電流的方

向呢？

提示：研究電流/的方向、原磁場6的方向、導(dǎo)體棒運(yùn)動的速度/的方向三者之間的關(guān)

系滿足右手定則。

1.右手定則反映了磁場方向、導(dǎo)體運(yùn)動方向和電流方向三者之間的相互垂直關(guān)系。

(1)大拇指的方向是導(dǎo)體相對磁場切割磁感線的運(yùn)動方向，既可以是導(dǎo)體運(yùn)動而磁場未

動，也可以是導(dǎo)體未動而磁場運(yùn)動，還可以是兩者以不同速度同時(shí)運(yùn)動。

(2)四指指向電流方向，切割磁感線的導(dǎo)體相當(dāng)于電源。

2.楞次定律與右手定則的區(qū)別及聯(lián)系

規(guī)律

比較】楞次定律右手定則

閉合回路的一部分，即做切割

研究對象整個(gè)閉合回路

磁感線運(yùn)動的導(dǎo)體

只適用于導(dǎo)體在磁場中做切

區(qū)適用范圍各種電磁感應(yīng)現(xiàn)象

割磁感線運(yùn)動的情況

別

用于磁感應(yīng)強(qiáng)度6隨時(shí)間變化而產(chǎn)生的用于導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的

應(yīng)用

電磁感應(yīng)現(xiàn)象較方便電磁感應(yīng)現(xiàn)象較方便

聯(lián)系右手定則是楞次定律的特例

［例3］如圖所示，在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場中有一U形金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌平

面與磁場垂直。金屬桿倒置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌形成閉合回路尸3s一圓環(huán)形金屬線框7位于

回路圍成的區(qū)域內(nèi)，線框與導(dǎo)軌共面?，F(xiàn)讓金屬桿尸0突然向右運(yùn)動，在運(yùn)動開始的瞬間，關(guān)

于感應(yīng)電流的方向，下列說法正確的是()

XSXX

XXXXX

T

XX。XX—X

xRxxxbx

A.國貂中沿順時(shí)針方向，7中沿逆時(shí)針方向

B.凡火S中沿順時(shí)針方向，7中沿順時(shí)針方向

C.夕。貂中沿逆時(shí)針方向，7中沿逆時(shí)針方向

D.尸Q/?S中沿逆時(shí)針方向，「中沿順時(shí)針方向

思路點(diǎn)撥：(1)導(dǎo)體棒切割磁感線運(yùn)動時(shí)，可由右手定則確定導(dǎo)體棒中的電流方向。

(2)線圈7內(nèi)感應(yīng)電流的方向可由楞次定律判斷。

D［金屬桿閭向右切割磁感線，根據(jù)右手定則可知凡況S中感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向；原

來7中的磁場方向垂直于紙面向里，閉合回路尸QRS中的感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向垂直于紙面

向外，使得穿過7的向里的磁通量減小，根據(jù)楞次定律可知7中產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流。

綜上所述，可知A、B、C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確。］

廠.......規(guī)fficT5法...........................

右手定則應(yīng)用的兩點(diǎn)注意

(1)右手定則只適用于一段導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運(yùn)動的情況，導(dǎo)體和磁場沒有相對

運(yùn)動不能應(yīng)用。

(2)右手定則判定導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢時(shí)，四指的指向是由低電勢指向高電

勢。

<J

第2節(jié)法拉第電磁感應(yīng)定律

二知識梳理二

一、感應(yīng)電動勢

1.在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫作感應(yīng)電動勢，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體就相

當(dāng)于電源。

2.在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，回路斷開時(shí)，雖然沒有感應(yīng)電流，但感應(yīng)電動勢依然存在。

二、電磁感應(yīng)定律

1.磁通量的變化率

(D定義：單位時(shí)間內(nèi)磁通量的變化量。

(2)意義：磁通量的變化率表示磁通量變化的快慢。

2.法拉第電磁感應(yīng)定律

(1)內(nèi)容：電路中感應(yīng)電動勢的大小與穿過這一電路的磁通量的變化率成正比。

A①

(2)公式：?

①在國際單位制中，一的單位是伏特(V),①的單位是韋伯(Wb),力的單位是秒(s),k=

..A

i,公式簡化為￡=n。

Ad)

②若閉合電路是一個(gè)匝數(shù)為〃的線圈，則￡=廳「。

(3)標(biāo)量性：感應(yīng)電動勢是標(biāo)量,但有方向。其方向規(guī)定為從電源負(fù)極經(jīng)過電源內(nèi)部指向

電源的正極，與電源內(nèi)部電通方向一致。

3.導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動勢

(1)導(dǎo)線垂直于磁場運(yùn)動，B、1、/兩兩垂直時(shí)，如圖甲所示，E^Blv.

(2)導(dǎo)線的運(yùn)動方向與導(dǎo)線本身垂直，但與磁感線方向夾角為e時(shí)，如圖乙所示，E=

Blvsin0o

導(dǎo)線

橫截面

x

x

冷點(diǎn)1對法拉第電磁感應(yīng)定律的理解和應(yīng)用

(教師用書獨(dú)具)教材P36“迷你實(shí)驗(yàn)室”答案提示：與強(qiáng)磁鐵插入的快慢有關(guān)。

畬情境弓I入?助學(xué)助教

(1)如圖所示，將條形磁鐵從同一高度插入線圈的實(shí)驗(yàn)中?？焖俨迦牒途徛迦氪磐康?/p>

變化量△。相同嗎？指針偏轉(zhuǎn)角度相同嗎？

提示：磁通量變化相同，但磁通量變化快慢不同，快速插入比緩慢插入時(shí)指針偏轉(zhuǎn)角度

(2)分別用一根磁鐵和兩根磁鐵以同樣速度快速插入，磁通量的變化量A。相同嗎？指

針偏轉(zhuǎn)角度相同嗎？

提示：用兩根磁鐵快速插入時(shí)磁通量變化量較大，磁通量變化率也較大，指針偏轉(zhuǎn)角度

較大。

,Ad)

1.理解公式

A①

(1)感應(yīng)電動勢￡的大小取決于穿過電路的磁通量的變化率三丁，而與。的大小、A0

的大小沒有必然的關(guān)系，與電路的電阻印無關(guān)；感應(yīng)電流的大小與感應(yīng)電動勢￡和回路總電

阻7?有關(guān)。

A①

(2)磁通量的變化率石彳，是07圖像上某點(diǎn)切線的斜率，可反映單匝線圈感應(yīng)電動勢

的大小和方向。

A①

(3)￡=)17只表示感應(yīng)電動勢的大小，不涉及其正負(fù)，計(jì)算時(shí)A。應(yīng)取絕對值。感應(yīng)

電流的方向可以用楞次定律去判定。

(4)磁通量發(fā)生變化有三種方式

A0AS

①6不變，s變化，則式7=夕?仄7

…X①XB

②方變化，s不變，則丁=陽?&

△(P|①2I

③反S變化，則L

A①

2.由￡=了了彳可求得平均感應(yīng)電動勢，通過閉合電路歐姆定律可求得電路中的平均電

EnA①A0

流通過電路中導(dǎo)體橫截面的電荷量g/A

Kt*KK

【例1】如圖所示，導(dǎo)線全部為裸導(dǎo)線，半徑為r的圓內(nèi)有垂直于平面的勻強(qiáng)磁場，

磁感應(yīng)強(qiáng)度為8,一根長度大于2r的導(dǎo)線敗以速度/在圓環(huán)上無摩擦地自左向右勻速滑動，

電路的固定電阻為凡其余電阻忽略不計(jì)。試求/V從圓環(huán)的左端滑動到右端的過程中電阻力

上的電流的平均值及通過的電荷量。

［解析］由于A3B-XS=B,",完成這一變化所用的時(shí)間At「,

,,一A①JIBrv

故E=T7=^-，

_E兀Brv

所以電阻"上的電流平均值為/==

ZI2R'

通過A的電荷量為1=/?△力=空二。

兀Brvr

［答案］

2RR

0.........易錯(cuò)警亦............................

A①

應(yīng)用E=n.,時(shí)應(yīng)注意的三個(gè)問題

(1)此公式適用于求平均電動勢。

⑵計(jì)算電動勢大小時(shí)，取絕對值，不涉及正負(fù)。

A①

⑶用所求的感應(yīng)電動勢為整個(gè)閉合電路的感應(yīng)電動勢，而不是回路中某部分

導(dǎo)體兩端的電動勢。

導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動勢

畬情境引入?助學(xué)助教

如圖所示的裝置，由一塊安裝在列車車頭底部的強(qiáng)磁鐵和埋設(shè)在軌道下面的一組線圈及

電學(xué)測量儀器組成(記錄測量儀器未畫出)。當(dāng)列車經(jīng)過線圈上方時(shí)，由于穿過線圈的磁通量

發(fā)生變化，線圈中就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。請思考：

強(qiáng)磁鐵接測量儀器接測量儀器

如果已知強(qiáng)磁鐵的磁感應(yīng)強(qiáng)度8、線圈垂直列車運(yùn)行方向的長度，、感應(yīng)電動勢反能否

測出列車的運(yùn)行速度呢？

提示：由￡=6即可以測出列車的運(yùn)行速度。

1.對公式￡=應(yīng)沖in_8中各量的理解

(1)對9的理解：當(dāng)8、1、丫三個(gè)量方向互相垂直時(shí)，《=90°,感應(yīng)電動勢最大；

當(dāng)有任意兩個(gè)量的方向互相平行時(shí)，個(gè)=0°,感應(yīng)電動勢為零。

(2)對，的理解：式中的/應(yīng)理解為導(dǎo)線切割磁感線時(shí)的有效長度，如果導(dǎo)線不和磁場垂

直，，應(yīng)是導(dǎo)線在與磁場垂直方向投影的長度；如果切割磁感線的導(dǎo)線是彎曲的，如圖所示，

則應(yīng)取與6和■垂直的等效直線長度，即ab的弦長。

XXXaXXXX

x/_x：X

X

XXX

(3)對y的理解：

①公式中的y應(yīng)理解為導(dǎo)線和磁場間的相對速度，當(dāng)導(dǎo)線不動而磁場運(yùn)動時(shí)，也有電磁

感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生。

②公式￡=8加一般用于導(dǎo)線各部分切割磁感線速度相同的情況，若導(dǎo)線各部分切割磁感

線的速度不同，可取其平均速度求電動勢。如圖所示，導(dǎo)體棒在磁場中繞A點(diǎn)在紙面內(nèi)以角

—1a>1—1

速度。勻速轉(zhuǎn)動，磁感應(yīng)強(qiáng)度為8平均切割速度/=]%=〒，則￡=應(yīng)v=-BGjfQ

(1)

,A0

2.公式￡=B/i/sin。與E=n./的對比

A①

E-nME=B2vsin8

回路中做切割磁感線運(yùn)動的那部分

研究對象整個(gè)閉合回路

導(dǎo)體

只適用于導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動的情

區(qū)適用范圍各種電磁感應(yīng)現(xiàn)象

別況

計(jì)算結(jié)果△t內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢某一時(shí)刻的瞬時(shí)感應(yīng)電動勢

A①、

E—BJvsin。是由￡—77-77在定條件下推導(dǎo)出來的，該公式可看

聯(lián)系

作法拉第電磁感應(yīng)定律的一個(gè)推論

【例2】如圖所示，有一半徑為A的圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度為8,一條足夠長

的直導(dǎo)線以速度-進(jìn)入磁場。從直導(dǎo)線進(jìn)入磁場至勻速離開磁場區(qū)域的過程中，求:

(1)感應(yīng)電動勢的最大值為多少？

(2)在這一過程中感應(yīng)電動勢隨時(shí)間變化的規(guī)律如何？

(3)從開始運(yùn)動至經(jīng)過圓心的過程中直導(dǎo)線中的平均感應(yīng)電動勢為多少？

思路點(diǎn)撥：(1)求瞬時(shí)感應(yīng)電動勢選擇E=Blv。

A①

(2)求平均感應(yīng)電動勢選擇￡=)了7。

(3)應(yīng)用￡=由/時(shí)找準(zhǔn)導(dǎo)線的有效長度。

［解析］(1)由￡=應(yīng)廠可知，當(dāng)直導(dǎo)線切割磁感線的有效長度，最大時(shí)，E最大，1最大

為2兄所以感應(yīng)電動勢的最大值￡=2四步。

(2)對于￡隨t變化的規(guī)律應(yīng)求的是瞬時(shí)感應(yīng)電動勢，由幾何關(guān)系可求出直導(dǎo)線切割磁感

線的有效長度1隨時(shí)間￡變化的情況為，=24/一R-vt2,

所以￡=2Bv^2Rvt~v^o

1

(3)從開始運(yùn)動至經(jīng)過圓心的過程中直導(dǎo)線的平均感應(yīng)電動勢下=2-

兀BRvo

［答案］⑴2胡■(2)2Bv^2Rvt-v^⑶(口胡■

「........規(guī)?法.............................

感應(yīng)電動勢計(jì)算的三點(diǎn)說明

(1)一般求某一位置或某一時(shí)刻的感應(yīng)電動勢應(yīng)用瞬時(shí)電動勢公式求解。如切割磁感線情

A0A(P、

形用￡=應(yīng)匕而用￡=/?1彳時(shí)，工工應(yīng)為該時(shí)刻的磁通量的變化率。

A①

(2)求某一段時(shí)間或某一過程的電動勢要用￡=77^7,其中At為對應(yīng)的這段時(shí)間。

(3)感應(yīng)電動勢的平均值不一定是最大值與最小值的平均值，需根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律

求解。

第3節(jié)自感現(xiàn)象與渦流

二知識梳理二

、自感現(xiàn)象

1.實(shí)驗(yàn)探究：通電自感和斷電自感

自感電動勢的作

操作電路現(xiàn)象

用

接通電源的瞬間，燈泡1立

通電阻礙燈泡2電流的

刻亮起來，燈泡2逐漸亮起

自感增加

來

斷開開關(guān)的瞬間，燈泡2立

斷電刻熄滅，燈泡1過一會兒后阻礙燈泡1電流的

自感才熄滅。有時(shí)燈泡1會閃亮減小

---------一下，然后逐漸變暗

2.自感現(xiàn)象：由于線圈自身的電流發(fā)生變化所產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。

二、自感電動勢

1.自感電動勢：由于線圈自身的電流發(fā)生變化所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。

2.自感電動勢的方向：原電流增大時(shí)，自感電動勢的方向與原電流方向相反，原電流減

小時(shí)，自感電動勢的方向與原電流方向相回。

3.自感電動勢的作用：自感電動勢總是要典導(dǎo)體自身的電流發(fā)生變化。

4.自感系數(shù)

(1)物理意義：能表征線圈產(chǎn)生自感電動勢本領(lǐng)的大小;

(2)大小決定因素：線圈的形狀、橫截面積、長短、匝數(shù)等；

(3)單位：國際單位是亨利,簡稱亳，符號是旦。

5.自感電動勢大?。骸?妥，其中/為線圈的自感系數(shù),簡稱自感或電感。

三、渦流及其應(yīng)用

1.概念：由于磁通量變化，在大塊金屬中形成的像旋渦一樣的感應(yīng)電流。

2.特點(diǎn)：金屬塊的電阻較小，渦流往往較大。

3.應(yīng)用與防止

(1)渦流熱效應(yīng)的應(yīng)用：如電磁爐。

(2)渦流的防止：電動機(jī)、變壓器等設(shè)備中為防止鐵芯中因渦流損失能量，常用增大鐵芯

材料的電阻率和用相互絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯。

學(xué)點(diǎn)I自感現(xiàn)象的分析

畬情境引入?助學(xué)助教

如圖所示，在演示斷電自感實(shí)驗(yàn)時(shí)，有時(shí)燈泡D會閃亮一下，然后逐漸熄滅，你能說出

是什么原因?qū)е碌膯幔?/p>

D

-----------

——1|-----------——

提示：若線圈L的阻值凡小于燈泡阻值而時(shí)，斷電前穩(wěn)定狀態(tài)下電流斷電后L

與D構(gòu)成回路，斷電瞬間由于自感現(xiàn)象，人將延遲減弱，則流過燈泡D的電流為人大于原電

流，所以會使燈泡閃亮一下后再逐漸熄滅。

1.對自感線圈阻礙作用的理解

(1)當(dāng)電路剛閉合瞬間，自感線圈相當(dāng)于一個(gè)阻值無窮大的電阻，其所在的支路相當(dāng)于斷

路。

(2)當(dāng)電路中的電流穩(wěn)定后，自感線圈相當(dāng)于一段理想導(dǎo)線或純電阻。

(3)當(dāng)電路剛斷開瞬間，自感線圈相當(dāng)于一個(gè)電源，對能夠與它組成閉合回路的用電器供

電，并且剛斷開電路的瞬間通過自感線圈的電流大小和方向與電路穩(wěn)定時(shí)通過自感線圈的電

流大小和方向相同。

2.對通電自感和斷電自感的比較

通電自感斷電自感

LL—

電路

(———-----

圖

器材/很大(有鐵芯)，

L、Lz同規(guī)格，R=RL,/較大

要求RL《RLA

在開關(guān)S斷開瞬間，LA燈突然閃亮一下后再漸

在S閉合瞬間，L2燈立即亮起來，

現(xiàn)象漸熄滅(當(dāng)抽掉鐵芯后，重做實(shí)驗(yàn)，斷開開關(guān)S

L燈逐漸變亮，最終一樣亮

時(shí)，會看到L燈馬上熄滅)

斷開開關(guān)S時(shí)，流過線圈/的電流減小，產(chǎn)生

開關(guān)閉合時(shí)，流過電感線圈的電流自感電動勢，阻礙電流的減小，使電流繼續(xù)存

增大，使線圈產(chǎn)生自感電動勢，阻在一段時(shí)間；在S斷開后，通過/的電流反向

原因

礙電流的增大，使流過L燈的電流通過燈L.,且由于此《心，使得流過LA燈的電

比流過L燈的電流增加得慢流在開關(guān)斷開瞬間突然增大，從而使晨燈的發(fā)

光功率突然變大

能量

轉(zhuǎn)化電能轉(zhuǎn)化為磁場能磁場能轉(zhuǎn)化為電能

情況

【例1】如圖所示，電感線圈/的自感系數(shù)足夠大，其直流電阻忽略不計(jì)，LA、LB是兩

個(gè)相同的燈泡，且在下列實(shí)驗(yàn)中不會燒毀，電阻尼的阻值約等于A的兩倍，則()

L

A.閉合開關(guān)S時(shí)，LA、LB同時(shí)達(dá)到最亮，且LB更亮一些

B.閉合開關(guān)S時(shí)，LA、LB均慢慢亮起來，且L更亮一些

C.斷開開關(guān)S時(shí)，LA慢慢熄滅，LB馬上熄滅

D.斷開開關(guān)S時(shí)，晨慢慢熄滅，LB閃亮后才慢慢熄滅

思路點(diǎn)撥：解此題注意以下三點(diǎn)

(1)分析自感電流的大小時(shí)，應(yīng)注意“/的自感系數(shù)足夠大，其直流電阻忽略不計(jì)”這一

關(guān)鍵語句。

(2)電路接通瞬間，自感線圈相當(dāng)于斷路。

(3)電路斷開瞬間，回路中電流從/中原來的電流開始減小。

D［由于燈泡LA與線圈/串聯(lián)，燈泡LB與電阻尼串聯(lián)，當(dāng)S閉合的瞬間，通過線圈的電

流突然增大，線圈產(chǎn)生自感電動勢，阻礙電流的增加，所以LB比LA先亮，A、B項(xiàng)錯(cuò)誤；由于

L.所在的支路電阻阻值偏小，故穩(wěn)定時(shí)電流大，即LA更亮一些；當(dāng)S斷開的瞬間，線圈產(chǎn)生

自感電動勢，兩燈組成串聯(lián)電路，線圈中的感應(yīng)電流開始減小，即從4減小，故LA慢慢熄滅,

LB閃亮后才慢慢熄滅，C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確。］

廠........規(guī)?法............................

自感問題的求解策略

自感現(xiàn)象是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的一種特例，它仍遵循電磁感應(yīng)定律。分析自感現(xiàn)象除弄清這

一點(diǎn)之外，還必須抓住以下三點(diǎn)：

(1)自感電動勢總是阻礙電路中原電流的變化。當(dāng)電流增大時(shí)，自感電動勢的方向與原電

流方向相反；當(dāng)電流減小時(shí)，自感電動勢的方向與原電流方向相同。

(2)“阻礙”不是“阻止”?！白璧K”電流變化的實(shí)質(zhì)是使電流不發(fā)生“突變”，使其變

化過程有所延緩。

(3)當(dāng)電路接通瞬間，自感線圈相當(dāng)于斷路；當(dāng)電路穩(wěn)定時(shí)，自感線圈相當(dāng)于電阻，如果

線圈沒有電阻，相當(dāng)于導(dǎo)線(短路)；當(dāng)電路斷開瞬間，自感線圈相當(dāng)于電源。

冷點(diǎn)2渦流的理解及應(yīng)用

(教師用書獨(dú)具)教材P"4"迷你實(shí)驗(yàn)室”答案提示：鐵鍋內(nèi)水溫變化，玻璃杯內(nèi)水溫不變,

因?yàn)殍F鍋內(nèi)產(chǎn)生渦流。

畬情境引入?助學(xué)助教

渦流的產(chǎn)生條件是什么？電磁爐的鍋具為什么用平底的鐵鍋?

提示：渦流是發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流，故渦流的產(chǎn)生條件：①金屬塊本身

能夠形成閉合回路。②穿過金屬塊的磁通量發(fā)生變化。在平底的鐵鍋底部產(chǎn)生渦流，從而使

得鍋底溫度升高，起到加熱做飯或炒菜的作用。

1.對渦流的理解

(1)本質(zhì)：電磁感應(yīng)現(xiàn)象。

(2)條件：穿過金屬塊的磁通量發(fā)生變化，并且金屬塊本身構(gòu)成閉合回路。

(3)特點(diǎn)：整個(gè)導(dǎo)體回路的電阻一般很小，感應(yīng)電流很大，故金屬塊的發(fā)熱功率很大。

2.產(chǎn)生渦流的兩種情況

(1)塊狀金屬放在變化的磁場中。

(2)塊狀金屬進(jìn)出磁場或在非勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動。

3.產(chǎn)生渦流時(shí)的能量轉(zhuǎn)化

伴隨著渦流現(xiàn)象，其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能，最終在金屬塊中轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。例如，金屬

塊放在了變化的磁場中，則磁場能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；如果是金屬塊進(jìn)出磁場或

在非勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動，則由于克服安培力做功，金屬塊的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)

能。

【例2]在水平放置的光滑導(dǎo)軌上，沿導(dǎo)軌固定一個(gè)條形磁鐵，如圖所示，現(xiàn)有銅、

鋁和有機(jī)玻璃制成的滑塊甲、乙、丙，使它們從導(dǎo)軌上的A點(diǎn)以同樣的速度向磁鐵滑去。各

滑塊在未接觸磁鐵前的運(yùn)動情況是()

亡....EH

///.////////////////////.

A

A.都做勻速運(yùn)動B.甲、乙做加速運(yùn)動

C.甲、乙做減速運(yùn)動D.乙、丙做勻速運(yùn)動

思路點(diǎn)撥：|相對運(yùn)動|-I磁通量變化-I渦流|-I阻礙作用

C[銅塊、鋁塊向磁鐵靠近時(shí)，穿過它們的磁通量發(fā)生變化，因此在其內(nèi)部產(chǎn)生渦流，

渦流產(chǎn)生的感應(yīng)磁場對原磁場的變化起阻礙作用，所以銅塊和鋁塊向磁鐵運(yùn)動時(shí)會受阻礙而

減速，有機(jī)玻璃為非金屬，不產(chǎn)生渦流現(xiàn)象，故C正確。］

.....規(guī)律C方法......

對渦流的兩點(diǎn)說明

(1)渦流是整塊導(dǎo)體發(fā)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，同樣遵循法拉第電磁感應(yīng)定律。

(2)磁場變化越快笑越大,導(dǎo)體的橫截面積S越大，導(dǎo)體材料的電阻率越小，形

成的渦流就越大。

章末復(fù)習(xí)總結(jié)

［鞏固層-知識整合］

【電磁感應(yīng)h因磁通盤變化而產(chǎn)生感

應(yīng)電動勢的現(xiàn)象

I■(產(chǎn)生條產(chǎn)］

［感應(yīng)電動勢卜

.便二行錠回路是否閉合，只要穿過回路的磁通量發(fā)生變化)

【楞次定律人內(nèi)容:感應(yīng)電流磁場總要阻礙

0

國吊薪感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電刷引起感應(yīng)電流的磁通量的變化

理解

判定感應(yīng)電流方向的步驟

法拉第電磁

感應(yīng)定律

【右手定則h伸開右手,讓大拇指與其余四

電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟指垂直，且都與手掌處于同一

穿過這一電路的磁通量的變化平面內(nèi)，讓磁感線垂直穿過手

率成正比即必G由與左手定心，使拇指指向?qū)w運(yùn)動的方

E="KF則的比較向，其余四指所指的方向就是

感應(yīng)電流的方向

電磁感應(yīng)及其應(yīng)用自感的

一公式：E=BLvsin0定義

—導(dǎo)體切割磁感線的感應(yīng)電動勢公式的幾點(diǎn)說明

J導(dǎo)體切割磁感線的感應(yīng)電動勢的兩個(gè)特例

動勢

I總是阻礙尊體中原來電流的變化］

［提升層-能力強(qiáng)化］

主題1電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題

1.平衡類問題的求解思路

第一步H確定研究對象

0

第二步H進(jìn)行受力分析

0