1、第8讲 电磁感应现象 8.1 电磁感应现象知识点睛1电磁感应现象的发现我们从奥斯特“电流使小磁针偏转”的实验得到启发，认为电流可以产生磁，那么磁，是否能产生电流呢？法拉第坚信磁能生电，因为他相信自然力是统一的，任何一种物理关系即因果关系，都应存在它的反作用即对称性，自然界应该是和谐统一的。为了避免做实验时磁棒对电流表的干扰，法拉第特意把电流表放到隔壁的房间里，然后在使磁棒插入或拔出线圈之后，一次次的跑到隔壁的房间观察是否有电流的产生，但是都失败了。（后来他发现失败的主要原因在于受传统观念的影响，他一直注意寻找静态和稳定的感应电流，而忽略了对动态过程的观察）虽然实验失败了，但是法拉第并没有气馁，
2、他依然坚信“磁能生电”他把两个线圈绕在同一个铁环上如图所示，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，另一个线圈中也出现了电流。前后经过年之久“电流效应”的逆效应-“磁生电”现象终于被发现了。法拉第，认识到“磁生电”是一种在变化和运动过程中才能出现的效应。电磁感应在生活中应用电磁炉 话筒 变电站 水利发电机2产生感应电流的条件“磁生电”是一种变化、运动的过程中才能出现的效应，我们把这种现象称为电磁感应现象，产生的电流叫做感应电流。为了找到产生感应电流的条件，我们做了如下实验： 在实验室中我们发现条形磁铁与线圈相对运动时，会产生感应电流，而一个通电线圈和一个磁棒
3、相当，那么当通线线圈和另一个线圈相对运动时是否也会产生感应电流呢？ 我们看到，在上述实验中，由于线圈处在变化的磁场中，所以产生了感应电流 在这个实验中磁感应强度是恒定的，依然产生了感应电流，原因是由于导体棒的运动导致了闭合回路的面积发生了变化。【总结】 只要穿过闭合电路的磁感应强度发生变化或闭合电路的面积变化就可以产生感应电流。但是这样的结论并不是很完美，因为我们每次都得说“磁感应强度”和“面积”的变化这两件事情，所以这里有必要定义一个新的物理量，可以同时包含“磁感应强度”和“面积”两种变化，这个物理量就是磁通量。经实验发现，感应电动势分别与磁感应强度和面积成正比，所以可以写成乘积的形式。 磁
4、通量如图，设在磁感应强度为的匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，其面积为，我们把与的乘积叫做穿过这个面积的磁通量，简称磁通。用表示磁通量，则有。在国际单位制中，磁通量的单位是韦伯，符号是。如果研究的平面与磁场不垂直，那么磁通量的计算公式应为 。其中是在垂直于磁感线方向上的投影面积，如图所示。由可以得到，这表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量，因此工程技术人员常把磁感应强度叫做磁通密度。 磁通量的“正负”磁通量是标量，数值有正负，拿平面来说，它有上下两个面，我们可将其任意一面规定为“正面”，则另一面即为“反面”。人为规定：如果磁感线从平面的正面穿过，磁通量记为“”；如果磁感线从平面的反面穿
5、过，磁通量记为“”。 磁通量的变化量末态时的磁通量减去初态时的磁通量，称为磁通量的变化量，即。引起磁通量变化的几种可能： 磁感应强度发生了变化 面积发生了变化 面与磁感线的夹角发生了变化例题精讲【例1】 关于磁通量，正确的说法有A磁通量不仅有大小而且有方向，是矢量B在匀强磁场中线圈面积比线圈面积大，则穿过线圈的磁通量一定比穿过线圈的大C磁通量大磁感强度不一定大D把某线圈放在磁场中的两点，若放在处的磁通量比在处的大，则处的磁感强度一定比处大【答案】 C【例2】 下列单位中与磁感应强度的单位“特斯拉”相当的是ABCD【答案】 ABC【例3】 有一矩形线圈，线圈平面与磁场方向成角，如图所示。设磁感应
6、强度为，线圈面积为，求穿过此平面的磁通量。【答案】【例4】 如图所示，分别是两个金属圆环，它们的半径之比是，仅在环所围区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，则穿过两环的磁通量之比为A B C D【答案】 C【例5】 如图所示，两个圆环同心放置，且半径，一条形磁铁置于两环的圆心处，且与圆环平面垂直，则两环中磁通量、之间的关系为A BC D无法确定与的大小关系【解析】 本题易产生误解，认为由知：，所以，根本原因是对磁感线与磁通量概念理解不透。磁感线是闭合曲线，不仅在磁铁外部空间有，而且内部空间也有，因而穿过圆环面的磁感线包括磁体内部的全部磁感线(由指向)和磁铁外部的部分磁感线(由指向)，两者方向相反，
7、因此穿过两圆环的磁通量应是两者抵消后的代数和，其磁感线方向由指向设在磁铁内部的全部磁感线条数为，均穿过两圆环，方向向上，磁通量为正；磁铁外部空间穿过两环的磁感线条数分别为和，且，方向向下，磁通量为负，,，所以，选A。【答案】 A【例6】 如图所示，矩形线框水平放置，面积为，磁感应强度竖直向上。若将线框以为轴顺时针转过，则此时穿过线框的磁通量为_；若顺时针转过，则磁通量的改变量为_。（设开始时穿过线框的磁通量为正）【解析】 线框转过，在垂直的方向上的分量，所以。 初态磁通量，转过时磁通量，所以。【答案】 ； 【例7】 关于感应电流的产生，下列说法中正确的是A只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有
8、感应电流B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的产生C线圈不闭合时，即使穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中也没有感应电流D只要闭合电路的一部分做切割磁感线运动，电路中就一定有感应电流【答案】 CD【例8】 如图所示，线圈有一半稍宽一些在回路内，两线圈彼此绝缘，当开关闭合瞬间，线圈中_（填“有”或“无”）感应电流产生。【答案】 有【例9】 绕在同一铁芯上的线圈、按如图所示方式连接，为电流表，下列说法正确的是A开关闭合瞬间，的示数不为零B保持开关闭合状态，的示数不为零C保持开关闭合，移动变阻器滑动触头的位置，的示数为零D断开开关的瞬间，的示数为零【答案】 A【例10】 如图所示，
9、初始状态矩形线框与匀强磁场方向垂直，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以边为轴转动（小于）C以边为轴转动（小于）D以边为轴转动（小于）【答案】 ABC【例11】 在如图所示的条件下，闭合矩形线圈中能产生感应电流的是【答案】 EF8.2楞次定律知识点睛1感应电流方向的判断在关于电磁感应的实验中，也许你已经注意到，不同情况下产生的感应电流的方向是不同的。那么，感应电流的方向由哪些因素决定？遵循什么规律？下面我们通过实验来研究这个问题。我们通过如图所示的装置，使条形磁铁的极或极插入闭合线圈时，相应的磁通量会变化，所以会产生感应电流，那么产
10、生的感应电流方向向哪里呢？ 序号磁场方向磁通量感应电流方向（从上向下看）感应电流磁场方向极插入极拔出极插入极拔出*序号磁场方向磁通量感应电流方向（从向下看）感应电流磁场方向极插入向下增加逆时针向上极拔出向下减少顺时针向下极插入向上增加顺时针向下极拔出向上减少逆时针向上*【总结】 感应电流具有这样的方向，感应电流产生的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化， 这就是楞次定律。(增反减同)对楞次定律中“阻碍”的理解 谁阻碍谁？是感应电流的磁通量阻碍原磁通量。 阻碍什么？阻碍的是磁通量的变化，而不是阻碍磁通量本身。 如何阻碍？当磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向_；当磁通量减少时，感应电流
11、的磁场方向与原磁场方向_。 结果如何？阻碍并不是阻止，只是延缓了磁通量的变化。结果是增加的还是增加，减少的还是减少。使用楞次定律的步骤： 明确穿过闭合电路的原磁场方向 判断穿过闭合电路的磁通量是增加还是减少 根据楞次定律确定感应电流产生磁场的方向 利用安培定则判断感应电流的方向2右手定则当闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，我们可以用右手定则来判断感应电流的方向。伸开右手，让大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，让磁感线从掌心穿入，大拇指指向导体切割的方向，其余四指所指的方向就是感应电流的方向。右手定则只适用于导体切割磁感线的情形，而楞次定律是普遍适用的。可以说，右手定则是楞次定
12、律的特殊情况。例题精讲【例12】 由楞次定律可知，感应电流的磁场一定A阻碍感应电流的磁场的磁通量的变化B阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化C与引起感应电流的磁场方向相同D与引起感应电流的磁场方向相反【答案】 B【例13】 如图所示，一闭合矩形线框从左向右匀速地通过垂直于运动方向的匀强有界磁场，关于线框中感应电流的说法中正确的是A线框进入磁场时感应电流为顺时针方向B线框进入磁场时感应电流为逆时针方向C线框出磁场时感应电流为顺时针方向D从线框左边进入磁场到右边出磁场前没有感应电流【答案】BCD【例14】 如图所示，线圈所在平面与磁感线平行，在线圈以为轴顺时针（从下往上看）转过的过程中，线圈中感应
13、电流的方向是A沿B沿C先沿，后沿D先沿，后沿【答案】 D【例15】 如图所示，磁铁做以下运动时，对线圈中电流方向的判断正确的是（从左往右看）A磁铁靠近线圈时，电流方向是逆时针的B磁铁远离线圈时，电流方向是顺时针的C磁铁向上平动时，电流方向是逆时针的D磁铁向下平动时，电流方向是顺时针的【答案】 C【例16】 电阻、电容与一线圈连成闭合电路，条形磁铁静止于线圈的正上方，极向下，如图所示。现使磁铁开始自由下落，在极接近线圈上端的过程中，流过的电流方向和电容器极板上的带电情况是A从到，上极板带正电B从到，下极板带正电C从到，上极板带正电D从到，下极板带正电【答案】 D【例17】 如图所示，光滑固定导轨
14、、水平放置，两根导体棒、平行放在导轨上，形成闭合回路。当一根条形磁铁（极向下）从上向下接近回路时，两导体棒将A保持不动B相互远离C相互靠近D无法判断【答案】 C【例18】 如图所示，金属环用轻绳悬挂，与长直螺线管共轴。若滑动变阻器滑片向左移动，则金属环将向 （填“左”或“右”）运动，并有 （填“收缩”或“扩张”）的趋势。【解析】 滑片向左移动，电流变大，螺线管产生的磁场变强。由楞次定律，金属环将向左移动，同时有收缩的趋势，目的都是来阻止磁通量的增大。【答案】 左，收缩【例19】 如图所示，螺线管的中间位置套一金属环，开关闭合时，关于环中感应电流的方向（从右向左看）以及环所受磁场力的方向，下列判断正确的是A顺时针，沿半径向外 B逆时针，沿半径向内C顺时针，沿半径向内 D逆时针，沿半径向外【答案】 A【例20】 如图所示，一个铅质圆环无初速度地自位置下落到位置，所用时间A等于 B大于C小于 D无法确定【答案】 B91第三级（上）第8讲提高-尖子-目标教师版
