1、第十章 电磁感应电磁感应 课程标准课程标准 1收集资料，了解电磁感应现象的发现过程，体会科学探索中科学思收集资料，了解电磁感应现象的发现过程，体会科学探索中科学思 想和科学态度的重要作用。想和科学态度的重要作用。 2通过实验，探究并了解感应电流产生的条件。能举例说明电磁感应通过实验，探究并了解感应电流产生的条件。能举例说明电磁感应 在生产生活中的应用。在生产生活中的应用。 3通过实验，探究影响感应电流方向的因素，理解楞次定律。理解法通过实验，探究影响感应电流方向的因素，理解楞次定律。理解法 拉第电磁感应定律。拉第电磁感应定律。 4通过实验，了解自感现象和涡流现象。能举例说明自感现象和涡流通过实
2、验，了解自感现象和涡流现象。能举例说明自感现象和涡流 现象在生产生活中的应用。现象在生产生活中的应用。 命题热点命题热点 (1)根据楞次定律判断感应电流的方向。根据楞次定律判断感应电流的方向。 (2)安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的综合运用。安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的综合运用。 (3)法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律En t 和切割公式和切割公式EBlv应用。应用。 (4)与图像结合考查电磁感应现象。与图像结合考查电磁感应现象。 (5)通过通过“杆导轨杆导轨”模型，模型，“线圈穿线圈穿过有界磁场过有界磁场”模型，考查电磁感应模型，考查电磁感应 与力学、电路、能量等知识
3、的综合应用。与力学、电路、能量等知识的综合应用。 (6)电磁感应规律在科技中的应用。电磁感应规律在科技中的应用。 第1讲 电磁感应现象 楞次定律 1 知识梳理双基自测 2 核心考点重点突破 3 名师讲坛素养提升 4 2年高考1年模拟 1 知识梳理双基自测 1定义 匀强磁场中，磁感应强度(B)与_于磁场方向的面积 (S)的乘积叫作穿过这个面积的磁通量，简称磁通，我们可以 用穿过这一面积的磁感线条数的多少来形象地理解。 知识点知识点1 磁通量磁通量 垂直垂直 2公式 _。在国际单位制中，磁通量的单位是_， 符号是_。 3公式适用条件 (1)匀强磁场。 (2)磁感线的方向与平面垂直，即BS。 BS
4、韦伯韦伯 Wb 思考：如图所示，矩形abcd、abba，abcd的面 积分别为S1、S2、S3，匀强磁场的磁感应强度B与平面 abcd垂直，则： (1)通过矩形abcd的磁通量为_或_。 (2)通过矩形abcd的磁通量为_。 (3)通过矩形abba的磁通量为_。 BS1cos BS3 BS3 0 1电磁感应现象 当穿过闭合电路的磁通量_时，电路中有 _产生的现象。 2产生感应电流的条件 (1)条件：穿过闭合电路的磁通量_。 (2)特例：闭合电路的一部分导体在磁场内做 _的运动。 知识点知识点2 电磁感应现象电磁感应现象 发生变化发生变化 感应电流感应电流 发生变化发生变化 切割磁感线切割磁感线
5、 3电磁感应现象的实质 产生_，如果电路闭合，则有_； 如果电路不闭合，则只有_而无感应电流。 感应电动势感应电动势 感应电流感应电流 感应电动势感应电动势 1楞次定律 (1)内容：感应电流的磁场总要_引起感应电流的 _的变化。 (2)适用范围：适用于一切回路_变化的情况。 知识点知识点3 感应电流方向的判定感应电流方向的判定 阻碍阻碍 磁通量磁通量 磁通量磁通量 2右手定则 (1)使用方法。 让磁感线穿入_手手心。 使大拇指指向_的方向。 则其余四指指向_的方向。 (2)适用范围：适用于_切割磁感线的情况。 右右 导体运动导体运动 感应电流感应电流 部分导体部分导体 思考：如图所示，矩形闭合
6、线圈abcd竖直放置，OO是 它的对称轴，通电直导线AB与OO平行，且AB、OO所在 平面与线圈平面垂直，AB中通有如图所示的电流I，请回答： (1)穿过线圈abcd中的磁通量为多少？ (2)AB中电流I逐渐增大，线圈abcd中有感应电流吗？ (3)要使线圈abcd中产生感应电流，可行的做法有哪 些(至少答出两种方法)? 答案 (1)0 (2)无 (3)使线圈左右平动；以OO为 轴转动。 一、堵点疏通 1磁通量与线圈的匝数无关。 ( ) 2闭合电路内只要有磁通量，就有感应电流产生。 ( ) 3感应电流的磁场一定与引起感应电流的磁场方向相反。 ( ) 4感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁场的
7、磁通 量的变化。 ( ) 二、对点激活 1(2020 江西南昌二中期末)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计组合成一闭合回路，然后观 察电流计的变化 B在一通电线圈旁放置一连有电流计的闭合线圈，然后观察 电流计的变化 C将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流计连接，往线圈 中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流计的变化 D绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流计，在给 线圈通电或断电的瞬间，观察电流计的变化 D 解析 本题考查感应电流的产生条件。法拉第发现并总结出 几种情况下会产生感应电流，其核心就是通过闭合线圈的磁
8、通量 发生变化，选项A、B中，绕在磁铁上的线圈和闭合线圈面积都没 有发生变化，前者磁场强弱没有变化，后者通电线圈中若为恒定 电流则产生恒定的磁场，磁场强弱不变，这两种情况磁通量都不 发生变化，不会产生感应电流，选项A、B错误。选项C中往线圈 中插入条形磁铁导致磁通量发生变化，在这一瞬间会产生感应电 流，但是过程短暂，等到插入后再到相邻房间去，该过程已经结 束，观察不到电流计的变化，选项C错误。选项D中，在给线圈通 电或断电的瞬间，导致线圈产生的磁场变化，从而引起另一个线 圈的磁通量发生变化，产生感应电流，可以观察到电流计指针偏 转，选项D正确。 2如图所示，匀强磁场垂直圆形线圈指向纸内，a，b
9、，c， d为圆形线圈上等距离的四点，现用外力在上述四点将线圈拉 成正方形，且线圈仍处在原平面内，则在线圈发生形变的过 程中 ( ) A线圈中将产生abcda方向的盛应电流 B线圈中将产生adcba方向的感应电流 C线圈中的感应电流方向无法判断 D线圈中无感应电流 A 解析 周长一定时，圆形的面积最大。现用外力在四点 将线圈拉成正方形，线圈面积变小，磁通量变小，有感应电 流产生，由楞次定律可知线圈中将产生顺时针方向的感应电 流，故A正确。 3如图所示，一个条形磁铁水平放置，在条形磁铁的N 极右方有一个小圆环，圆环水平，圆环从位置a水平向下平移 到位置b和c，a和c关于条形磁铁位置对称，b在a、c
10、中间，在 a、b、c三个位置穿过圆环的磁通量分别为由1、2和3， 则下列说法正确的是 ( ) A由位置a到c穿过圆环磁通量的变化为0 B1、2和3中2最小 C13S2，但磁场区域恰好只 有ABCD那么大，穿过S1和S2的磁通量是相同的，因此，BS 中的S应是指闭合回路中包含磁场的那部分有效面积。 (5)磁通量与线圈的匝数无关磁通量与线圈的匝数无关，也就是磁通量大也就是磁通量大 小不受线圈匝数的影响小不受线圈匝数的影响。同理同理，磁通量的变化量磁通量的变化量 21也不受线圈匝数的影响也不受线圈匝数的影响。所以所以，直接用公直接用公 式求式求、时时，不必去考虑线圈匝数不必去考虑线圈匝数n。 2磁通
11、量的变化21，其数值等于初、末态穿 过某个平面磁通量的差值。分析磁通量变化的方法有： 方法一：据磁通量的定义B S(S为回路在垂直于磁场的 平面内的投影面积)。 一般存在以下几种情形： (1)投影面积不变，磁感应强度变化，即B S。 (2)磁感应强度不变，投影面积发生变化，即BS。 其中投影面积的变化又有两种形式：a.处在磁场的闭合回路 面积发生变化，引起磁通量变化；b.闭合回路面积不变，但 与磁场方向的夹角发生变化，从而引起投影面积变化。 (3)磁感应强度和投影面积均发生变化。这种情况较少见， 此时不能简单地认为BS。 方法二：根据磁通量的物理意义，通过分析穿过回路的 磁感线条数的变化来定性
12、分析磁通量的变化。 3电磁感应现象能否发生的判断流程电磁感应现象能否发生的判断流程 (1)确定研究的闭合电路。确定研究的闭合电路。 (2)弄清楚回路内的磁场分布，并确定该回路的磁通量弄清楚回路内的磁场分布，并确定该回路的磁通量。 (3) 不变不变无感应电流无感应电流 变化变化 回路闭合，有感应电流回路闭合，有感应电流 不闭合，无感应电流，但有感应电动势不闭合，无感应电流，但有感应电动势 如图所示，一通电螺线管b放在闭合金属线圈a内，螺 线管的中心线正好和线圈的一条直径MN重合。要使线圈a中 产生感应电流，可采用的方法有 ( ) A将螺线管在线圈a所在平面内转动 B使螺线管上的电流发生变化 C使
13、线圈a以MN为轴转动 D使线圈a以与MN垂直的一条直径为轴转动 例例1 D 解析 图中位置，穿过线圈a中的磁通量为零，使螺线 管上的电流发生变化，或使螺线管在线圈a所在平面内转动， 或使线圈a以MN为轴转动，穿过线圈中的磁通量依然总是为 零，只有使线圈a以与MN垂直的一条直径为轴转动，才能改 变穿过线圈中的磁通量，D项正确。 变式训练1(2021 山西清徐中学月考)在匀强磁场中， 有两条平行金属导轨a、b，磁场方向垂直a、b所在的平面向 下，c、d为串接有电流表、电压表的两金属棒，如图所示， 两棒以相同的水平速度向右匀速运动，则以下结论正确的是 ( ) A电压表有读数，电流表没有读数 B电压表
14、有读数，电流表也有读数 C电压表无读数，电流表有读数 D电压表无读数，电流表也无读数 D 解析 当两棒以相同的水平速度向右匀速运动时，回路 的磁通量不变，没有感应电流产生，电流表没有读数。电压 表是由电流表改装而成的，核心的部件是电流表，没有电流， 指针不偏转，电压表也没有读数。A、B、C错误，故D正确。 1感应电流方向判断的两种方法 方法一 用楞次定律判断 考点二考点二 感应电流方向的判断感应电流方向的判断 方法二 用右手定则判断 该方法适用于部分导体切割磁感线。判断时注意掌心、 四指、拇指的方向。 2楞次定律和右手定则的关系 (1)从研究对象上说，楞次定律研究的是整个闭合回路， 右手定则研
15、究的是闭合电路中的一部分导体，即一段导体做 切割磁感线运动的情况。 (2)从适用范围上说，楞次定律适用于磁通量变化引起感 应电流的各种情况(包括一部分导体做切割磁感线运动的情况)， 右手定则只适用于一段导体在磁场中做切割磁感线运动的情 况。因此，右手定则是楞次定律的一种特殊情况。一般来说， 若导体不动，回路中磁通量变化，应该用楞次定律判断感应 电流方向而不能用右手定则；若是回路中一部分导体做切割 磁感线运动产生感应电流，用右手定则判断较为简单，用楞 次定律进行判断也可以，但较为麻烦。 (多选)如图所示，线圈固定不动，将磁铁从线圈上方 插入或拔出的瞬间，线圈和电流表构成的闭合回路中产生的 感应电
16、流方向，下列图中正确的是 ( ) 例例2 CD 解析 在A项中，根据楞次定律，当磁铁N极向下运动时， 线圈的磁通量变大，由增反减同可知，则感应磁场与原磁场 方向相反。再根据安培定则，可判定感应电流的方向：沿线 圈盘旋而上，故A项错误；同理判断，B项错误，C、D两项正 确。 变式训练2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ab的是 ( ) A 解析 ab棒顺时针转动，运用右手定则：磁感线穿过手 心，拇指指向顺时针方向，则导体ab上的感应电流方向为 ab，故A项正确；ab向纸外运动，运用右手定则时，磁感线 穿过手心，拇指指向纸外，则知导
17、体ab上的感应电流方向为 ba，故B项错误；穿过回路的磁通量减小，由楞次定律知， 回路中感应电流方向由badc，则导体ab上的感应电流 方向为ba，故C项错误；ab棒沿导轨向下运动，由右手定则 判断知导体ab上的感应电流方向为ba，故D项错误。 考点三考点三 楞次定律的推论楞次定律的推论 内容内容 例证例证 阻碍原磁通量变化阻碍原磁通量变化 “增反减同增反减同” 磁铁靠近线圈，磁铁靠近线圈，B感 感与与B原原方向相反方向相反 内容内容 例证例证 阻碍相对运动阻碍相对运动 “来拒去留来拒去留” 磁铁与线圈靠近时排斥，远离时吸引磁铁与线圈靠近时排斥，远离时吸引 内容内容 例证例证 使回路面积有扩大
18、使回路面积有扩大 或缩小的趋势或缩小的趋势 “增缩减扩增缩减扩” P、Q是光滑固定导轨，是光滑固定导轨，a、b是可动金是可动金 属棒，磁铁下移，属棒，磁铁下移，a、b靠近靠近 阻碍原电流的变化阻碍原电流的变化 “增反减同增反减同” 合上合上S，B先亮先亮 如图所示，圆环形导体线圈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b与 电源、滑动变阻器连接成如图所示的电路。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中将产生沿顺时针方向(俯视)的感应电流 B穿过线圈a的磁通量减小 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 例例3 D
19、 解析 当滑动变阻器的滑片P向下滑动时连入电路电阻 减小，螺线管中的电流将增大，使穿过线圈a的磁通量变大， B错误；由楞次定律可知，线圈a中将产生沿逆时针方向(俯视) 的感应电流，并且线圈a有缩小和远离螺线管的趋势，线圈a 对水平桌面的压力FN将增大，故D正确，A、C错误。 利用楞次定律的推论可以速解电磁感应问题。 名师点拨名师点拨 变式训练3如图所示，条形磁铁用细线悬挂于O点， 一金属圆环放置在O点正下方的水平绝缘桌面上。现将磁铁拉 至左侧某一高度后由静止释放，磁铁在竖直面内摆动，在其 第一次摆至右侧最高点的过程中，圆环始终静止。则下列说 法正确的是 ( ) A磁铁始终受到圆环的斥力作用 B
20、圆环中的感应电流方向保持不变 C桌面对圆环始终有摩擦力作用 D磁铁在O点两侧最高点的重力势能不相等 D 解析 由楞次定律推论可知，磁铁靠近圆环时受到斥力 作用，远离圆环时受到引力作用，A错误；磁铁由释放到第一 次运动到右侧最高点的过程中，穿过圆环的磁通量先增大后 减小，由于穿过圆环的磁场方向不变，而磁通量的变化趋势 发生了改变，因此感应电流的方向发生变化，B错误；分析可 知，在磁铁竖直向下时圆环内的磁通量达到最大，此时桌面 对圆环无摩擦力作用，C错误；由楞次定律推论可知，感应电 流总是阻碍磁铁的相对运动，感应电流对磁铁的作用力总是 阻力，因此磁铁在右侧的最高点比释放点低，则磁铁在两侧 最高点的
21、重力势能不相等，D正确。 3 名师讲坛素养提升 一定律、三定则的综合应用 1一定律、三定则的比较 适用范围适用范围 基本现象基本现象 安培定则安培定则 电流的磁效应电流的磁效应 电流、运动电荷周围产生磁场电流、运动电荷周围产生磁场 左手定则左手定则 磁场力磁场力 磁场对电流、运动电荷的作用磁场对电流、运动电荷的作用 右手定则右手定则 电磁感应电磁感应 部分导体做切割磁感线运动部分导体做切割磁感线运动 楞次定律楞次定律 闭合回路的磁通量发生变化闭合回路的磁通量发生变化 2相互联系 (1)应用楞次定律，一般要用到安培定则。 (2)研究感应电流受到的安培力，一般先用右手定则确定 电流方向，再用左手定
22、则确定安培力的方向，有时也可以直 接应用楞次定律的推论确定。 如图所示，金属棒ab、金属导轨和螺线管组成闭合回 路，金属棒ab在匀强磁场B中沿导轨向右运动，则 ( ) Aab棒不受安培力作用 Bab棒所受安培力的方向向右 Cab棒向右运动速度v越大，所受安培力越大 D螺线管产生的磁场，A端为N极 例例4 C 解析 金属棒ab向右运动切割磁感线，根据右手定则判 断感应电流方向由ba，再根据左手定则判断棒所受安培力 水平向左，故A，B错误；ab的速度越大，感应电流越大，所 受安培力就越大，C正确；根据安培定则可判定螺线管的B端 为N极，A端为S极，D错误。 (1)右手定则与左手定则的区别：抓住“因
23、果关系”才能无误， “因动而电”用右手；“因电而动”用左手。 (2)使用中左手定则和右手定则很容易混淆，为了便于区 分，可把两个定则简单地总结为“通电受力用左手，运动生 电用右手”。“力”的最后一笔“丿”方向向左，用左手； “电”的最后一笔“乚”方向向右，用右手。 左左、右手定则巧区分右手定则巧区分 名师点拨名师点拨 4 2年高考1年模拟 1(2020 课标，14)管道高频焊机可以对由钢板卷成的 圆管的接缝实施焊接，焊机的原理如图所示，圆管通过一个 接有高频交流电源的线圈，线圈所产生的交变磁场使圆管中 产生交变电流，电流产生的热量使接缝处的材料熔化将其焊 接。焊接过程中所利用的电磁学规律的发现
24、者为 ( ) A库仑 B霍尔 C洛伦兹 D法拉第 D 解析 本题考查对电磁感应知识的理解。管道高频焊机 的工作原理主要是利用了电磁感应现象中涡流的热效应，而 电磁感应现象的发现者是法拉第，故D符合题意。 2(2020 课标，14)如图，水平放置的圆柱形光滑玻璃 棒左边绕有一线圈，右边套有一金属圆环。圆环初始时静止。 将图中开关S由断开状态拨至连接状态，电路接通的瞬间，可 观察到 ( ) A拨至M端或N端，圆环都向左运动 B拨至M端或N端，圆环都向右运动 C拨至M端时圆环向左运动，拨至N端时向右运动 D拨至M端时圆环向右运动，拨至N端时向左运动 B 解析 本题通过线圈和金属圆环考查楞次定律的应用
25、以 及右手螺旋定则。如图所示，开关S拨至M端，线圈中的电流 从无到有，从A端流入，B端流出，线圈中的磁场方向从右向 左且增大，穿过金属圆环的磁通量向左且增大，根据楞次定 律可知，金属圆环的感应电流的磁场方向从左向右，线圈与 金属圆环相互排斥，所以金属圆环向右运动；开关S拨至N端， 同理可知，金属圆环也向右运动，故B正确，A、C、D错误。 3(2020 江苏单科)如图所示，两匀强磁场的磁感应强度 B1和B2大小相等、方向相反。金属圆环的直径与两磁场的边 界重合。下列变化会在环中产生顺时针方向感应电流的是 ( ) A同时增大B1减小B2 B同时减小B1增大B2 C同时以相同的变化率增大B1和B2
26、D同时以相同的变化率减小B1和B2 B 解析 本题借助图形考查了安培定则和楞次定律的应用。 同时增大B1减小B2，环中的合磁通量方向垂直纸面向里，且 增大，由楞次定律可知环中感应电流产生的磁场方向垂直纸 面向外，由安培定则可知环中感应电流方向为逆时针方向，A 错误；同时减小B1增大B2，环中的合磁通量方向垂直纸面向 外，且增大，由楞次定律可知，环中感应电流产生的磁场方 向垂直纸面向里，由安培定则可知环中感应电流方向为顺时 针方向，B正确；同时以相同的变化率增大或减小B1和B2，环 中的合磁通量始终为零，不产生感应电流，C、D错误。 4(2019 全国卷，14)楞次定律是下列哪个定律在电磁 感应现象中的具体体现 ( ) A电阻定律 B库仑定律 C欧姆定律 D能量守恒定律 解析 楞次定律表述了感应电流的磁场方向，同时也体 现了不同能量间的关系。总能量是守恒的，感应电流产生电 能，电能是“阻碍”的结果。 D 谢谢观看
