第二章 电磁感应（知识清单）物理人教版选择性必修第二册

该高中物理电磁感应知识清单系统梳理了楞次定律、法拉第电磁感应定律、涡流、互感与自感等核心内容，构建了从“实验探究”到“定律理解”再到“应用拓展”的递进式学习支架，涵盖电磁感应的规律、现象及实际应用三大知识范畴。 清单采用“实验-规律-应用”三级架构，通过实验步骤分解（如楞次定律探究的变量控制）、口诀归纳（“增反减同”“来拒去留”）及表格对比（感应电动势表达式、三定则一定律适用场合）呈现知识体系，培养学生的物理观念（能量观念）与科学思维（科学推理）。设计“易混概念对比表”“应用步骤指引”，如电磁感应电路问题的等效电源分析，助力师生高效复习与教学。

第二章 电磁感应（知识清单） 第一节 楞次定律 一、实验：探究影响感应电流方向的因素 1.实验器材： 条形磁铁、螺线管、灵敏电流计、导线、干电池、保护电阻、开关 2.实验步骤： ①明确电流计指针偏转方向和通过电流计的电流方向的关系 按图连接电路，观察电流计指针偏转方向和通过电流计的电流方向。 结论：电流从哪一侧接线柱流入，指针就向哪一侧偏转，即左进左偏，右进右偏。（注意：该结论需由实验得出，并非所有的电流表都是这样） ②探究条形磁铁插入或拔出螺线管时感应电流的方向 a.将螺线管与电流表组成闭合电路，并明确螺线管的绕线方向。 b.按照控制变量的思想，分别将条形磁铁的N极或S极向下插入、抽出线圈，如上图所示，并记录感应电流的方向。 c.设计表格，分析记录磁通量增大和减小时的磁场方向、感应电流方向、感应电流的磁场方向，并归纳总结。 3.实验记录 ①条形磁铁插入线圈，线圈内磁通量增加。 ②条形磁铁从线圈中抽出，线圈内磁通量减少。 4.实验结论 当穿过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，阻碍磁通量的增加； 当穿过线圈的磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，阻碍磁通量的减少。 结论：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 二、楞次定律 1.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引起感应电流的磁通量的变化。 2.理解 ①楞次定律反映了电磁感应现象中的因果关系 闭合导体回路中原磁通量的变化是产生感应电流的原因，而感应电流的磁场的产生是感应电流存在的结果，即只有当闭合导体回路中的磁通量发生变化时，才会产生感应电流，而感应电流的磁场又阻碍线圈中磁通量的变化。 ②对“阻碍”的理解 谁阻碍谁：感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场（原磁场）的磁通量的变化。 为何阻碍：原磁场的磁通量发生了变化 阻碍什么：阻碍的是磁通量的变化，而非阻碍磁通量本身 如何阻碍：原磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反；原磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同，即“增反减同”。 阻碍效果：阻碍只是延缓了磁通量的变化，而非阻止，即磁通量的变化仍将继续，不改变最终结果。 ③从能量角度理解楞次定律 楞次定律中的“阻碍”作用，正是能量守恒定律的反映，在克服这种“阻碍”的过程中，其他形式的能转化为电能，在转化的过程中总能量守恒。 在上述实验中，当磁极插入线圈或从线圈内抽出时，推力或拉力都必须做机械功，做功过程中消耗的机械能转化为感应电流的电能。 ④“阻碍”的表现形式 从磁通量变化的角度看：阻碍磁通量的变化。 从相对运动的角度看：阻碍相对运动。 3.楞次定律的应用 ①明确所研究的闭合回路，判断原磁场方向。 ②判断闭合回路内原磁场的磁通量变化。 ③依据楞次定律判断感应电流的磁场方向。 ④利用右手螺旋定则（安培定则）判断感应电流的方向。 4.楞次定律的推论 ①“增反减同” 感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。当原磁场的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反；当原磁场的磁通量减小时，感应电流的磁场与原磁场方向相同。口诀记为“增反减同”。 ②“来拒去留” 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。若条形磁铁靠近线圈，线圈受到的是斥力；若条形磁铁远离线圈，线圈受到的是引力。口诀记为“来拒去留”。 ③“增缩减扩” 就闭合回路的面积而言，收缩或扩张是为了阻碍穿过回路的原磁通量的变化。若穿过闭合回路的磁通量增加，闭合回路的面积有收缩趋势；若穿过闭合回路的磁通量减少，闭合回路的面积有扩张趋势。口诀记为“增缩减扩”。 ③“增离减靠” 就闭合若磁场变化且线圈回路可移动，当磁场增强使得穿过线圈回路的磁通量增加时，线圈将通过远离磁体来阻碍磁通量增加；反之，当磁场减弱使得穿过线圈回路的磁通量减少时，线圈将通过靠近磁体来阻碍磁通量减少。口诀记为“增离减靠”。 三、右手定则 1.内容 伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向。 2.适用条件 只适用于闭合电路中的部分导体做切割磁感线运动时产生的感应电流方向的判断。 注意：大拇指所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。 第二节 法拉第电磁感应定律 一、探究影响感应电流大小的因素 1.实验现象 在用导线切割磁感线产生感应电流的实验中，导线切割磁感线的速度越快、磁体的磁场越强，产生的感应电流就越大。 在向线圈中插入条形磁体的实验中，磁体的磁场越强、插入的速度越快，产生的感应电流就越大。 2.实验结论 当回路中的电阻一定时，感应电流的大小可能与磁通量变化的快慢有关，而磁通量变化的快慢可以用磁通量的变化率表示。也就是说，感应电流的大小与磁通量的变化率有关。 二、电磁感应定律 1.感应电动势 定义：在电磁感应现象中产生的电动势叫作感应电动势。产生感应电动势的那部分导体相当于电源。 产生条件：不管电路是否闭合，只要穿过回路的磁通量发生变化，电路中就会产生感应电动势。 说明：发生电磁感应时，电路闭合时有感应电流，就一定有感应电动势。如果电路不闭合，这时虽然没有感应电流，但感应电动势依然存在。 大小：与穿过回路的磁通量的变化率有关。 方向：感应电动势是标量，但有方向。在内电路中，感应电动势的方向由电源的负极指向电源的正极，与闭合回路中电源内部的电流方向一致。 2.法拉第电磁感应定律 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变化率成正比。 公式： 单位：在国际单位制中，E的单位为伏特（V），Φ的单位是韦伯（Wb），t的单位是秒（s）。 理解： ①磁通量变化的三种情况 a. 磁感应强度B不变，有效面积S发生变化，则 b. 有效面积S不变，磁感应强度B发生变化，则 c.磁感应强度B和有效面积S都发生变化，此时 ②感应电动势的大小取决于穿过回路的磁通量的变化率，与磁通量的大小、磁通量变化的大小没有必然联系，与电路中的电阻无关；感应电流的大小与感应电动势E和回路的总电阻R有关。 ③感应电动势的方向可由楞次定律判断。 3. 磁通量Φ、磁通量变化量与磁通量变化率的比较 物理意义 大小计算 与电磁感应关系 磁通量Φ 某时刻穿过磁场中某个面的磁感线的条数多少 无直接关系 磁通量变化量ΔΦ 穿过某个面的磁通量的变化 产生感应电动势的条件 磁通量变化率ΔΦ／Δt 穿过某个面的磁通量变化的快慢 决定感应电动势的大小 三、导线切割磁感线时的感应电动势 1.动生电动势 如果感应电动势是由于导体运动而产生的，它也叫作动生电动势。 2.表达式 ①若导体运动方向与磁感线方向垂直，如下图： 根据法拉第电磁感应定律，可得产生的感应电动势为 ②若导体运动方向与磁感线方向不垂直，设夹角为θ，如下图： 此时可将速度v沿着垂直于磁感线和平行于磁感线的方向进行分解，后者不产生感应电动势，前者产生的感应电动势由①分析可得 3.理解 ①公式中的l指导线切割磁感线时的有效长度。 ②公式中的v应理解为导线和磁场间的相对速度。 四、感应电动势的三个表达式的对比 比较项 情景 研究对象 回路（不一定闭合） 一段直导线（或导体等效成直导线） 绕一端转动的导体棒 应用 一般求平均感应电动势 求瞬时感应电动势或平均感应电动势 求瞬时感应电动势 适用条件 所有磁场 匀强磁场 匀强磁场 注意： (1）用求出的电动势是整个回路的感应电动势，而不是回路中某部分导体产生的电动势。整个回路的电动势为0，但回路中某段导体产生的感应电动势不一定为0。 (2)和E=Blvsinθ本质上是统一的。当导体做切割磁感线运动时，用 E=Blvsinθ求E比较方便；当穿过回路的磁通量发生变化时，用求E比较方便。 第三节 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 一、电磁感应现象中的感生电场 1.感生电场 定义：麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发一种电场，这种电场叫作感生电场。 作用：如果空间存在闭合导体，在感生电场的作用下，导体中的自由电荷就会定向移动，产生感应电流，也就是说导体中产生了感应电动势。 方向：与感应电流的方向相同，可由楞次定律判断。 2.感生电动势 定义：由感生电场产生的电动势叫感生电动势。 大小： 方向：与感应电流的方向相同，可由楞次定律判断。 注意：产生电动势的导体相当于电源，其内部电流方向从电源负极指向电源正极。 3.电子感应加速器 定义：利用感生电场使电子加速的设备。 结构：上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室中做圆周运动。 原理：当电磁铁线圈中电流的大小、方向发生变化时，产生的感生电场可使电子加速。 例如，若图中线圈所示方向的电流变大，真空室所在位置的磁场变强，磁场方向由下向上。由楞次定律可得，从上往下看，真空室会产生顺时针方向的感生电场，则电子受到与运动方向相同的力，达到加速目的。 二、涡流 1.定义 当某线圈中的电流随时间变化时，由于电磁感应，这个线圈附近的任何导体内都会产生感应电流（因为穿过金属块的磁通量发生变化，且金属块本身构成闭合回路）。这样的感应电流看起来就像水中的漩涡，所以把它叫作涡电流，简称涡流。 2.特点 ①涡流是整块导体发生的电磁感应现象，遵循电磁感应定律。 ②整个导体回路的电阻一般很小，产生的涡流往往很强，导体发热功率较大。 ③磁场变化越快，导体的横截面积越大，导体材料的电阻率越小，形成的涡流就越大。 3.产生涡流的两种情况 ①块状金属放在变化的磁场中。 此种情况能量转化情况为磁场能转化为电能，电能转化为内能。 ②块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动。 此种情况能量转化情况为金属块的机械能转化为电能，电能转化为内能。 4.应用 涡流热效应的应用：真空冶炼炉、电磁炉等 涡流磁效应的应用：探雷器、安检门等 5.防止 电动机、变压器的线圈都绕在铁芯上，为防止铁芯中涡流过大而导致能量浪费或损坏电器，我们要想办法减小涡流，常用以下途径： ①增大铁芯材料的电阻率。 ②用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。 三、电磁阻尼 1.定义 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。 2.应用 电学仪表中利用电磁阻尼使指针很快停下来。 三、电磁驱动 1.定义 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。 2.应用 交流感应电动机就是利用电磁驱动的原理工作的。 第四节 互感和自感 一、互感现象 1.互感和互感电动势 两个相互靠近且没有导线连接的线圈，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，这种现象叫作互感，这种感应电动势叫作互感电动势。 2.应用 利用互感现象可以把能量从一个线圈传递到另一个线圈，如变压器、收音机里的磁性天线就是利用互感现象制成的。 3.说明 互感现象可以发生在任何两个相互靠近的电路之间，有时会影响电路的正常工作，这时要设法减小电路间的互感。 二、自感现象 1.自感和自感电动势 当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场在线圈本身激发出感应电动势，这种现象称为自感，由于自感而产生的感应电动势叫作自感电动势。 2.两种自感类型 ①通电自感 实验：如图，两灯泡规格相同，连接电路后，先闭合开关调节滑动变阻器使两灯泡亮度相同且正常发光，然后断开开关。重新接通电路，观察开关闭合时两灯泡的发光情况。 现象：开关闭合时，A2立即变亮，A1缓慢变亮。 原理：闭合开关的瞬间，电流从无到有，线圈L中产生感应电动势。根据楞次定律，感应电动势会阻碍电流的增加，所以灯泡A1较慢地亮起来。 ②断电自感 实验：按下图连接电路，已知线圈电阻较小于灯泡电阻，先闭合开关使灯泡发光，然后断开开关，观察开关断开时灯泡的亮度。 现象：开关断开时，灯泡闪亮一下后逐渐变暗，直至熄灭。 原理：开关断开的瞬间，通过线圈的磁通量减少，线圈中产生感应电动势。又因为线圈和灯泡构成闭合回路，产生感应电动势的线圈相当于电源，产生的感应电流通过灯泡，所以灯泡会过一段时间才熄灭。由于开关闭合时通过线圈的电流大于灯泡中的电流，所以断开开关后灯泡会“闪亮一下”。 3.对自感电动势的理解 ①产生原因： 由于线圈中的电流发生变化，使得穿过线圈的磁通量也发生变化，因而线圈上产生感应电动势。 ②大小： 其中L是自感系数。 ③方向：可由楞次定律判断（增反减同） 当原电流增大时，自感电动势的方向与原电流方向相反； 当原电流减小时，自感电动势的方向与原电流方向相同。 ④作用：阻碍原电流的变化，但不能阻止。 4.自感系数 ①概念：不同的线圈，在电流变化率相同的条件下，产生的自感电动势不同，电学中用自感系数来表示线圈的这种特性，简称自感或电感。 ②影响因素：自感系数与线圈的大小、形状、匝数以及有无铁芯等因素有关。 线圈的长度越长，横截面积越大，单位长度上的匝数越多，线圈的自感系数就越大；线圈加有铁芯时比无铁芯时的自感系数大得多。 ③单位：亨利，简称亨，符号是H。常用的单位还有毫亨、微亨。 ④物理意义：反映不同线圈产生自感电动势本领的大小。自感系数越大，说明线圈产生自感电动势的本领越大。 三、磁场的能量 1.线圈中的电流从无到有时，磁场也从无到有，电源把能量输送给磁场，储存在磁场中。 2.线圈中电流减小时，磁场中的能量释放出来转化为电能。 3.自感电动势有阻碍线圈中电流变化的性质。线圈能够体现电的“惯性”。 一、“三定则一定律”——安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的比较 安培定则 左手定则 右手定则 楞次定律 适用 场合 判断电流周围的磁感线方向 判断通电导线在磁场中所受的安培力方向 判断导体切割磁感线时产生感应电流方向 判断回路中磁通量变化时产生的感应电流方向 二、电磁感应的电路问题 1．解决与电磁感应相关的闭合电路问题，要明确电路的连接结构，分清哪部分相当于电源，哪些组成外电路，以及外电路中的串、并联关系。解决与电路相联系的电磁感应问题的基本方法如下。 （1）明确磁通量发生变化的回路或切割磁感线的导体相当于电源，其他部分是外电路。 （2）用法拉第电磁感应定律确定感应电动势的大小，用楞次定律和安培定则确定感应电流的方向。 （3）画等效电路图。分清内外电路，画出等效电路图是解决此类问题的关键。 （4）运用闭合电路欧姆定律、串并联电路的特点、电功率、电热等公式联立求解。 2．电磁感应中各物理量之间的关系 三、电磁感应的图像问题 1．解题的关键： 搞清物理量之间的函数关系、变化范围、初始条件、斜率的物理意义等。 2．解决图像问题的一般步骤 （1）明确图像的种类，即明确图像是B-t图像、Φ-t图像，还是E-t图像、I-t图像等。 （2）分析电磁感应的具体过程。 （3）用右手定则或楞次定律确定方向对应关系。 （4）结合法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、牛顿运动定律等规律写出关系式。 （5）根据关系式进行分析，如分析斜率的变化、截距等。 （6）画图像或判断图像。 四、电磁感应中的能量问题 1．电磁感应现象中的能量转化 （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，若电路是纯电阻电路，则转化来的电能将全部转化为电路的内能。 （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，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。若电路是纯电阻电路，则转化来的电能将全部转化为电路的内能。可简单表述如下： 2．电能求解方法 （1）利用克服安培力做功求解：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：其他形式的能的减少量等于产生的电能。 （3）利用电路特征来求解。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二章 电磁感应（知识清单） 第一节 楞次定律 一、实验：探究影响感应电流方向的因素 1.实验器材： 条形磁铁、螺线管、灵敏电流计、导线、干电池、保护电阻、开关 2.实验步骤： ①明确电流计 和通过电流计的 的关系 按图连接电路，观察电流计指针偏转方向和通过电流计的电流方向。 结论：电流从哪一侧接线柱流入，指针就向哪一侧偏转，即 ， 。（注意：该结论需由实验得出，并非所有的电流表都是这样） ②探究条形磁铁插入或拔出螺线管时感应电流的方向 a.将螺线管与电流表组成闭合电路，并明确螺线管的绕线方向。 b.按照控制变量的思想，分别将条形磁铁的N极或S极向下插入、抽出线圈，如上图所示，并记录感应电流的方向。 c.设计表格，分析记录磁通量增大和减小时的磁场方向、感应电流方向、感应电流的磁场方向，并归纳总结。 3.实验记录 ①条形磁铁插入线圈，线圈内磁通量增加。 ②条形磁铁从线圈中抽出，线圈内磁通量减少。 4.实验结论 当穿过线圈的磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向 ，阻碍磁通量的 ； 当穿过线圈的磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向 ，阻碍磁通量的 。 结论：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 二、楞次定律 1.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。 2.理解 ①楞次定律反映了电磁感应现象中的因果关系 闭合导体回路中原磁通量的变化是产生感应电流的原因，而感应电流的磁场的产生是感应电流存在的结果，即只有当闭合导体回路中的磁通量发生变化时，才会产生感应电流，而感应电流的磁场又阻碍线圈中磁通量的变化。 ②对“阻碍”的理解 谁阻碍谁： 阻碍 。 为何阻碍：原磁场的 发生了变化 阻碍什么：阻碍的是 ，而非阻碍磁通量本身 如何阻碍：原磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向 ；原磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向 ，即“增反减同”。 阻碍效果：阻碍只是延缓了磁通量的变化，而非阻止，即磁通量的变化仍将继续，不改变最终结果。 ③从能量角度理解楞次定律 楞次定律中的“阻碍”作用，正是能量守恒定律的反映，在克服这种“阻碍”的过程中，其他形式的能转化为电能，在转化的过程中总能量守恒。 在上述实验中，当磁极插入线圈或从线圈内抽出时，推力或拉力都必须做机械功，做功过程中消耗的机械能转化为感应电流的电能。 ④“阻碍”的表现形式 从磁通量变化的角度看：阻碍磁通量的变化。 从相对运动的角度看：阻碍相对运动。 3.楞次定律的应用 ①明确所研究的闭合回路，判断原磁场方向。 ②判断闭合回路内原磁场的磁通量变化。 ③依据楞次定律判断感应电流的磁场方向。 ④利用右手螺旋定则（安培定则）判断感应电流的方向。 4.楞次定律的推论 ①“增反减同” 感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。当原磁场的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反；当原磁场的磁通量减小时，感应电流的磁场与原磁场方向相同。口诀记为“增反减同”。 ②“来拒去留” 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。若条形磁铁靠近线圈，线圈受到的是斥力；若条形磁铁远离线圈，线圈受到的是引力。口诀记为“来拒去留”。 ③“增缩减扩” 就闭合回路的面积而言，收缩或扩张是为了阻碍穿过回路的原磁通量的变化。若穿过闭合回路的磁通量增加，闭合回路的面积有收缩趋势；若穿过闭合回路的磁通量减少，闭合回路的面积有扩张趋势。口诀记为“增缩减扩”。 ③“增离减靠” 就闭合若磁场变化且线圈回路可移动，当磁场增强使得穿过线圈回路的磁通量增加时，线圈将通过远离磁体来阻碍磁通量增加；反之，当磁场减弱使得穿过线圈回路的磁通量减少时，线圈将通过靠近磁体来阻碍磁通量减少。口诀记为“增离减靠”。 三、右手定则 1.内容 伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向 ，这时四指所指的方向就是感应电流的方向。 2.适用条件 只适用于闭合电路中的 时产生的感应电流方向的判断。 注意：大拇指所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。 第二节 法拉第电磁感应定律 一、探究影响感应电流大小的因素 1.实验现象 在用导线切割磁感线产生感应电流的实验中，导线切割磁感线的速度越快、磁体的磁场越强，产生的感应电流就越大。 在向线圈中插入条形磁体的实验中，磁体的磁场越强、插入的速度越快，产生的感应电流就越大。 2.实验结论 当回路中的电阻一定时，感应电流的大小可能与磁通量变化的快慢有关，而磁通量变化的快慢可以用磁通量的变化率表示。也就是说，感应电流的大小与 有关。 二、电磁感应定律 1.感应电动势 定义：在 现象中产生的电动势叫作感应电动势。产生感应电动势的那部分导体相当于 。 产生条件：不管电路是否闭合，只要 ，电路中就会产生感应电动势。 说明：发生电磁感应时，电路闭合时有感应电流，就一定有感应电动势。如果电路不闭合，这时虽然没有感应电流，但感应电动势依然存在。 大小：与 有关。 方向：感应电动势是标量，但有方向。在内电路中，感应电动势的方向由电源的 指向电源的 ，与闭合回路中电源内部的电流方向一致。 2.法拉第电磁感应定律 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。 公式： 单位：在国际单位制中，E的单位为伏特（V），Φ的单位是韦伯（Wb），t的单位是秒（s）。 理解： ①磁通量变化的三种情况 a. 磁感应强度B不变，有效面积S发生变化，则 b. 有效面积S不变，磁感应强度B发生变化，则 c.磁感应强度B和有效面积S都发生变化，此时 ②感应电动势的大小取决于穿过回路的磁通量的变化率，与磁通量的大小、磁通量变化的大小没有必然联系，与电路中的电阻无关；感应电流的大小与感应电动势E和回路的总电阻R有关。 ③感应电动势的方向可由楞次定律判断。 3. 磁通量Φ、磁通量变化量与磁通量变化率的比较 物理意义 大小计算 与电磁感应关系 磁通量Φ 某时刻穿过磁场中某个面的磁感线的条数多少 无直接关系 磁通量变化量ΔΦ 穿过某个面的磁通量的变化 产生感应电动势的条件 磁通量变化率ΔΦ／Δt 穿过某个面的磁通量变化的快慢 决定感应电动势的大小 三、导线切割磁感线时的感应电动势 1.动生电动势 如果感应电动势是由于导体运动而产生的，它也叫作 。 2.表达式 ①若导体运动方向与磁感线方向垂直，如下图： 根据法拉第电磁感应定律，可得产生的感应电动势为 ②若导体运动方向与磁感线方向不垂直，设夹角为θ，如下图： 此时可将速度v沿着垂直于磁感线和平行于磁感线的方向进行分解，后者不产生感应电动势，前者产生的感应电动势由①分析可得E= 3.理解 ①公式中的l指导线切割磁感线时的 。 ②公式中的v应理解为导线和磁场间的 。 四、感应电动势的三个表达式的对比 比较项 情景 研究对象 回路（不一定闭合） 一段直导线（或导体等效成直导线） 绕一端转动的导体棒 应用 一般求平均感应电动势 求瞬时感应电动势或平均感应电动势 求瞬时感应电动势 适用条件 所有磁场 匀强磁场 匀强磁场 注意： (1）用求出的电动势是整个回路的感应电动势，而不是回路中某部分导体产生的电动势。整个回路的电动势为0，但回路中某段导体产生的感应电动势不一定为0。 (2)和E=Blvsinθ本质上是统一的。当导体做切割磁感线运动时，用 E=Blvsinθ求E比较方便；当穿过回路的磁通量发生变化时，用求E比较方便。 第三节 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 一、电磁感应现象中的感生电场 1.感生电场 定义：麦克斯韦认为， 变化时会在空间激发一种电场，这种电场叫作感生电场。 作用：如果空间存在闭合导体，在感生电场的作用下，导体中的自由电荷就会定向移动，产生感应电流，也就是说导体中产生了感应电动势。 方向：与 相同，可由 判断。 2.感生电动势 定义：由 产生的电动势叫感生电动势。 大小： 方向：与感应电流的方向相同，可由楞次定律判断。 注意：产生电动势的导体相当于电源，其内部电流方向从电源 指向电源 。 3.电子感应加速器 定义：利用 使电子加速的设备。 结构：上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室中做圆周运动。 原理：当电磁铁线圈中电流的大小、方向发生变化时，产生的感生电场可使电子加速。 例如，若图中线圈所示方向的电流变大，真空室所在位置的磁场变强，磁场方向由下向上。由楞次定律可得，从上往下看，真空室会产生顺时针方向的感生电场，则电子受到与运动方向相同的力，达到加速目的。 二、涡流 1.定义 当某线圈中的电流随时间变化时，由于 ，这个线圈附近的任何导体内都会产生感应电流（因为穿过金属块的磁通量发生变化，且金属块本身构成闭合回路）。这样的感应电流看起来就像水中的漩涡，所以把它叫作涡电流，简称涡流。 2.特点 ①涡流是整块导体发生的电磁感应现象，遵循 。 ②整个导体回路的电阻一般很小，产生的涡流往往很强，导体发热功率较大。 ③磁场变化越快，导体的横截面积越大，导体材料的电阻率越小，形成的涡流就越大。 3.产生涡流的两种情况 ①块状金属放在变化的磁场中。 此种情况能量转化情况为磁场能转化为电能，电能转化为内能。 ②块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动。 此种情况能量转化情况为金属块的机械能转化为电能，电能转化为内能。 4.应用 涡流 的应用：真空冶炼炉、电磁炉等 涡流 的应用：探雷器、安检门等 5.防止 电动机、变压器的线圈都绕在铁芯上，为防止铁芯中涡流过大而导致能量浪费或损坏电器，我们要想办法减小涡流，常用以下途径： ①增大铁芯材料的 。 ②用相互绝缘的 叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。 三、电磁阻尼 1.定义 当导体在磁场中运动时， 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.应用 电学仪表中利用电磁阻尼使指针很快停下来。 三、电磁驱动 1.定义 如果磁场相对于导体转动，在导体中会产生 ，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体 ，这种作用常常称为电磁驱动。 2.应用 交流感应电动机就是利用 的原理工作的。 第四节 互感和自感 一、互感现象 1.互感和互感电动势 两个相互靠近且没有导线连接的线圈，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 ，这种现象叫作互感，这种感应电动势叫作 。 2.应用 利用互感现象可以把 从一个线圈传递到另一个线圈，如变压器、收音机里的磁性天线就是利 用 制成的。 3.说明 互感现象可以发生在任何两个相互靠近的电路之间，有时会影响电路的正常工作，这时要设法减小电路间的互感。 二、自感现象 1.自感和自感电动势 当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场在 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作自感电动势。 2.两种自感类型 ①通电自感 实验：如图，两灯泡规格相同，连接电路后，先闭合开关调节滑动变阻器使两灯泡亮度相同且正常发光，然后断开开关。重新接通电路，观察开关闭合时两灯泡的发光情况。 现象：开关闭合时，A2 ，A1 原理：闭合开关的瞬间，电流从无到有，线圈L中产生感应电动势。根据楞次定律，感应电动势会阻碍电流的增加，所以灯泡A1较慢地亮起来。 ②断电自感 实验：按下图连接电路，已知线圈电阻较小于灯泡电阻，先闭合开关使灯泡发光，然后断开开关，观察开关断开时灯泡的亮度。 现象： 。 原理：开关断开的瞬间，通过线圈的磁通量减少，线圈中产生感应电动势。又因为线圈和灯泡构成闭合回路，产生感应电动势的线圈相当于电源，产生的感应电流通过灯泡，所以灯泡会过一段时间才熄灭。由于开关闭合时通过线圈的电流 灯泡中的电流，所以断开开关后灯泡会“闪亮一下”。 3.对自感电动势的理解 ①产生原因： 由于线圈中的电流发生变化，使得穿过线圈的磁通量也发生变化，因而线圈上产生感应电动势。 ②大小： 其中L是 。 ③方向：可由 判断（增反减同） 当原电流增大时，自感电动势的方向与原电流方向相反； 当原电流减小时，自感电动势的方向与原电流方向相同。 ④作用：阻碍原电流的变化，但不能阻止。 4.自感系数 ①概念：不同的线圈，在电流变化率相同的条件下，产生的自感电动势不同，电学中用自感系数来表示线圈的这种特性，简称自感或电感。 ②影响因素：自感系数与线圈的大小、形状、匝数以及有无铁芯等因素有关。 线圈的长度越长，横截面积越大，单位长度上的匝数越多，线圈的自感系数就越大；线圈加有铁芯时比无铁芯时的自感系数大得多。 ③单位：亨利，简称亨，符号是H。常用的单位还有毫亨、微亨。 ④物理意义：反映不同线圈产生自感电动势本领的大小。自感系数越大，说明线圈产生自感电动势的本领越大。 三、磁场的能量 1.线圈中的电流从无到有时，磁场也从无到有，电源把能量输送给磁场，储存在磁场中。 2.线圈中电流减小时，磁场中的能量释放出来转化为电能。 3.自感电动势有阻碍线圈中电流变化的性质。线圈能够体现电的“惯性”。 一、“三定则一定律”——安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的比较 安培定则 左手定则 右手定则 楞次定律 适用 场合 判断电流周围的磁感线方向 判断通电导线在磁场中所受的安培力方向 判断导体切割磁感线时产生感应电流方向 判断回路中磁通量变化时产生的感应电流方向 二、电磁感应的电路问题 1．解决与电磁感应相关的闭合电路问题，要明确电路的连接结构，分清哪部分相当于电源，哪些组成外电路，以及外电路中的串、并联关系。解决与电路相联系的电磁感应问题的基本方法如下。 （1）明确磁通量发生变化的回路或切割磁感线的导体相当于电源，其他部分是外电路。 （2）用法拉第电磁感应定律确定感应电动势的大小，用楞次定律和安培定则确定感应电流的方向。 （3）画等效电路图。分清内外电路，画出等效电路图是解决此类问题的关键。 （4）运用闭合电路欧姆定律、串并联电路的特点、电功率、电热等公式联立求解。 2．电磁感应中各物理量之间的关系 三、电磁感应的图像问题 1．解题的关键： 搞清物理量之间的函数关系、变化范围、初始条件、斜率的物理意义等。 2．解决图像问题的一般步骤 （1）明确图像的种类，即明确图像是B-t图像、Φ-t图像，还是E-t图像、I-t图像等。 （2）分析电磁感应的具体过程。 （3）用右手定则或楞次定律确定方向对应关系。 （4）结合法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、牛顿运动定律等规律写出关系式。 （5）根据关系式进行分析，如分析斜率的变化、截距等。 （6）画图像或判断图像。 四、电磁感应中的能量问题 1．电磁感应现象中的能量转化 （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，若电路是纯电阻电路，则转化来的电能将全部转化为电路的内能。 （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，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。若电路是纯电阻电路，则转化来的电能将全部转化为电路的内能。可简单表述如下： 2．电能求解方法 （1）利用克服安培力做功求解：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：其他形式的能的减少量等于产生的电能。 （3）利用电路特征来求解。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $