1、知知 识识 网网 络络电磁感应电磁感应磁磁通通量量电磁感电磁感应现象应现象电磁感电磁感应规律应规律电磁感电磁感应应用应应用感应电动势的大小：感应电动势的大小：tnEsinBLvE 感应电流、电动感应电流、电动势方向的判断：势方向的判断：楞次定律楞次定律右手定则右手定则变化变化变化快慢变化快慢阻碍阻碍变化变化自感自感现象现象日光灯日光灯一、磁通量一、磁通量1、概念：穿过某一面积的磁感线条数。简称磁通、概念：穿过某一面积的磁感线条数。简称磁通2、磁通量的计算、磁通量的计算公式公式=BS适用条件：适用条件：匀强磁场；匀强磁场；磁感线与线圈平面垂直磁感线与线圈平面垂直在匀强磁场在匀强磁场B中，若磁感线
2、与平面不垂直，公式中，若磁感线与平面不垂直，公式=BS中的中的S应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积。应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积。若对同一平面，磁感线有穿入、穿出，则磁通量等于穿过平若对同一平面，磁感线有穿入、穿出，则磁通量等于穿过平面的磁感线的净条数：面的磁感线的净条数：=1 2；即穿入、穿出要相互抵消。即穿入、穿出要相互抵消。单位：韦伯（单位：韦伯（Wb）1W1Wb b=1T=1T m m2 2=1V=1V s=1kgs=1kg m m2 2/（A A s s2 2）由于由于B=/S，B亦可称为磁通密度亦可称为磁通密度可以认为磁通量就是可以认为磁通量就是穿过穿过某个面的磁感线
3、条数。某个面的磁感线条数。二、电磁感应现象二、电磁感应现象感应电流产生的条件感应电流产生的条件 1.1.利用磁场产生电流的现象称为利用磁场产生电流的现象称为所产生的电动势称为所产生的电动势称为 ，所产生的电流称，所产生的电流称为为 .2.2.产生感应电流的条件：产生感应电流的条件：电磁感应现象的实质是产生感应电动势，电路闭合才电磁感应现象的实质是产生感应电动势，电路闭合才有感应电流，若电路不闭合，虽没有电流，但只要磁有感应电流，若电路不闭合，虽没有电流，但只要磁通发生变化感应电动势依然存在。而产生感应电动势通发生变化感应电动势依然存在。而产生感应电动势的那部分导体相当于的那部分导体相当于电源电
4、源。电磁感应现象电磁感应现象感应电动势感应电动势感应电流感应电流 闭合电路；闭合电路；穿过闭合电路的磁通量发生变化。穿过闭合电路的磁通量发生变化。回路面积不变，而磁感应强度发生变化；回路面积不变，而磁感应强度发生变化；磁场不变，而回路面积发生变化；磁场不变，而回路面积发生变化；磁场和回路面积均不变，但回路平面与磁磁场和回路面积均不变，但回路平面与磁场的方向发生了变化；场的方向发生了变化；闭合电路的一部分做切割磁感线的运动闭合电路的一部分做切割磁感线的运动.3.磁通发生变化的几种基本情况磁通发生变化的几种基本情况例例1 1：关于磁通量，下列说法中正确的是：关于磁通量，下列说法中正确的是()()A
5、.A.磁通量是反映磁场强弱和方向的物理量磁通量是反映磁场强弱和方向的物理量B.B.穿过某个面积的磁感线的条数越多，则磁通量穿过某个面积的磁感线的条数越多，则磁通量越大越大C.C.穿过某一面积的磁通量等于面积穿过某一面积的磁通量等于面积S S与该处的磁感与该处的磁感应强度应强度B B的乘积的乘积D.D.若穿过某一面积的磁通量为若穿过某一面积的磁通量为0 0，则该处的磁感应，则该处的磁感应强度强度B B也一定为也一定为0 0例例2 2：下列关于电磁感应的说法中正确的是：下列关于电磁感应的说法中正确的是()()A.A.只要导线做切割磁感线的运动，导线中就产只要导线做切割磁感线的运动，导线中就产生感应
6、电流生感应电流B.B.只要闭合金属线圈在磁场中运动，线圈中就只要闭合金属线圈在磁场中运动，线圈中就产生感应电流产生感应电流C.C.闭合金属线圈放在磁场中，只要磁感应强度闭合金属线圈放在磁场中，只要磁感应强度发生变化，线圈中就产生感应电流发生变化，线圈中就产生感应电流D.D.闭合金属线圈放在磁场中，只要线圈中磁通闭合金属线圈放在磁场中，只要线圈中磁通量发生变化，线圈就产生感应电流量发生变化，线圈就产生感应电流例例3 3：线圈在长直导线电流的磁场中，做如图：线圈在长直导线电流的磁场中，做如图1 1的运动：向右平动；的运动：向右平动；B B向下平动；向下平动；C C绕轴转动绕轴转动(边边bcbc向外
7、向外)；D D从纸面向纸外做平动，从纸面向纸外做平动，E E向上平向上平动动(边边bcbc上有个缺口上有个缺口)；则线圈中有感应电流的；则线圈中有感应电流的是是()()图图1 12下列图中能产生感应电流的是（）下列图中能产生感应电流的是（）VNS V vv (A)(B)(C)(D)(E)(F)例例4 4：如图所示，线圈：如图所示，线圈M M和线圈和线圈P P绕在同一铁芯上，绕在同一铁芯上，则则()()A A当合上开关当合上开关S S的一瞬时，线圈的一瞬时，线圈P P里没有感应电流里没有感应电流B B当合上开关当合上开关S S的一瞬时，线圈的一瞬时，线圈P P里有感应电流里有感应电流C C当断开
8、开关当断开开关S S的一瞬时，线圈的一瞬时，线圈P P里没有感应电流里没有感应电流D D当断开开关当断开开关S S的一瞬时，线圈的一瞬时，线圈P P里有感应电流里有感应电流 正确选项：正确选项：B B、D D SMPG例例5 5：如图所示，在垂直于纸面范围足够大的匀强：如图所示，在垂直于纸面范围足够大的匀强磁场中，有一矩形线圈磁场中，有一矩形线圈abcdabcd，线圈平面与磁场垂，线圈平面与磁场垂直，直，o o1 1o o2 2与与o o3 3o o4 4都是线圈的对称轴，应使线圈怎样都是线圈的对称轴，应使线圈怎样运动才能使其中产生感应电流运动才能使其中产生感应电流?A向左或向右平动向左或向右
9、平动 B向上或向下平动向上或向下平动C绕绕o1o2转动转动 D绕绕o3o4转动转动 正确选项：正确选项：C C、D D三、三、感应电流的方向，右手定则感应电流的方向，右手定则 导体切割磁感线时，感应电流的方向，可导体切割磁感线时，感应电流的方向，可以用右手定则来判断，如图所示。以用右手定则来判断，如图所示。四、感应电动势四、感应电动势 感应电动势的大小服从法拉第电磁感应定律：感应电动势的大小服从法拉第电磁感应定律：电路中的感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁电路中的感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。通量的变化率成正比。公式表达为：公式表达为：tnE公式中，公式中，是闭合电
10、路导线的匝数；是闭合电路导线的匝数；是穿过电是穿过电路所围的面积内的磁通量的变化率（也可以说成路所围的面积内的磁通量的变化率（也可以说成变化的快慢）。变化的快慢）。tn 在一段导体垂直切割磁感线的情况中，在一段导体垂直切割磁感线的情况中，导体中产生的感应电动势为：导体中产生的感应电动势为：EBLV公式中公式中 是切割速度。是切割速度。V产生感应电动势的那部分导体相当于产生感应电动势的那部分导体相当于电源电源，该电，该电源的正负极右手定则来确定，注意电源内部电流源的正负极右手定则来确定，注意电源内部电流是由是由负极负极流向流向正极正极。例例6 6：如图所示：如图所示,在磁感应强度在磁感应强度B=
11、0.5TB=0.5T的匀强磁场中的匀强磁场中,让导体让导体PQPQ在在U U形导轨上以速度形导轨上以速度v=10m/sv=10m/s向右匀速滑动向右匀速滑动,两导轨间距离两导轨间距离L=0.8m,L=0.8m,则产生的感应电动势的大小则产生的感应电动势的大小和和PQPQ中的电流方向分别是中的电流方向分别是 A A 4V4V，由，由P P向向Q Q B B0.4V0.4V，由，由Q Q向向P P C C4V4V，由，由Q Q向向P P D D0.4V0.4V，由，由P P向向Q Q 正确选项：正确选项：C C例例7 7：下列说法中正确的是，感应电动势的大小：下列说法中正确的是，感应电动势的大小
12、A A跟穿过闭合电路的磁通量有关系跟穿过闭合电路的磁通量有关系B B跟穿过闭合电路的磁通量的变化大小有关系跟穿过闭合电路的磁通量的变化大小有关系C C跟穿过闭合电路的磁通量的变化快慢有关系跟穿过闭合电路的磁通量的变化快慢有关系D D跟电路的电阻大小有关系跟电路的电阻大小有关系五、电磁感应综合问题五、电磁感应综合问题 1 1、在电磁感应现象中，产生了感应电动势、在电磁感应现象中，产生了感应电动势E E，这，这个电动势就是电路中的电源。所以，在分析电磁个电动势就是电路中的电源。所以，在分析电磁感应问题时，首先要考虑感应电动势在一个什么感应问题时，首先要考虑感应电动势在一个什么样的电路中，给电路带来
13、怎样的电流分配。在解样的电路中，给电路带来怎样的电流分配。在解决电流问题的过程中，就会用到欧姆定律、分流、决电流问题的过程中，就会用到欧姆定律、分流、分压等规律。分压等规律。2 2、感应电动势在电路中引起的感应电流，通过电、感应电动势在电路中引起的感应电流，通过电路电阻时，可以发热，产生电热功率，体现了在路电阻时，可以发热，产生电热功率，体现了在电磁感应过程中的能量转化。电磁感应过程中的能量转化。3 3、感应电动势在闭合回路中产生了电流，而通电、感应电动势在闭合回路中产生了电流，而通电的导线在磁场中，又会受到安培力的作用。所以，的导线在磁场中，又会受到安培力的作用。所以，电磁感应的问题中，会有
14、与力学综合的部分。电磁感应的问题中，会有与力学综合的部分。电磁感应与电路的综合问题电磁感应与电路的综合问题电磁感应与能量转化问题电磁感应与能量转化问题电磁感应与牛顿定律综合问题电磁感应与牛顿定律综合问题例例8：均匀直导线：均匀直导线ab,质量为质量为m,电阻为电阻为R,跨接在跨接在“n”形金属架形金属架上上,组成闭合电路组成闭合电路.框架两竖直框架两竖直平行金属导线相距为平行金属导线相距为L,位于磁位于磁感应强度为感应强度为B的水平匀强磁场的水平匀强磁场中中,框架电阻不计框架电阻不计,释放释放ab使之使之由静止滑下由静止滑下,若框架对导线若框架对导线ab的的摩擦力为摩擦力为f,求求:ab下滑的
15、最大速下滑的最大速度度.F例例8：均匀直导线：均匀直导线ab，质量为，质量为m，电阻为，电阻为R，跨接在，跨接在“n”形金属架上，组成闭合电形金属架上，组成闭合电路。框架两竖直平行金属导线相距为路。框架两竖直平行金属导线相距为L，位于磁感应强度为位于磁感应强度为B的水平匀强磁场中，的水平匀强磁场中，框架电阻不计，释放框架电阻不计，释放ab使之由静止滑下使之由静止滑下,若框架对导线若框架对导线ab的摩擦力为的摩擦力为f，求：，求：ab下下滑的最大速度。滑的最大速度。GfIVBILF RIBLmaFfG分析：分析：GfFIV解解:对直导线对直导线ab下滑过程受力分析如图下滑过程受力分析如图,maF
16、fG由牛顿第二定律得由牛顿第二定律得:BILF 其中安培力大小为其中安培力大小为:BLab产生的感应电动势为产生的感应电动势为:RI由闭合电路的欧姆定律可得由闭合电路的欧姆定律可得:联立以上各表达式得联立以上各表达式得:maLRBLBfG当当a=0时时,速度达到最大，为速度达到最大，为:22)(LBfGR 例例9:1820年丹麦的物理学家年丹麦的物理学家 发发现了电流能够产生磁场；之后，英国的现了电流能够产生磁场；之后，英国的科学家科学家经过十年不懈的努力终于经过十年不懈的努力终于在在1831年发现了电磁感应现象年发现了电磁感应现象，并发，并发明了世界上第一台感应发电机明了世界上第一台感应发电
17、机奥斯特奥斯特法拉第法拉第例例10:10:固定在匀强磁场中的正方形导线框固定在匀强磁场中的正方形导线框abcdabcd，各，各边长为边长为L L。其中。其中abab是一段电阻为是一段电阻为R R的均匀电阻丝，的均匀电阻丝，其余其余3 3边均为电阻可忽略的铜线。磁场的磁感应强边均为电阻可忽略的铜线。磁场的磁感应强度为度为B,B,方向垂直纸面向里。现有一与方向垂直纸面向里。现有一与abab段的材料、段的材料、粗细、长度都相同的电阻丝粗细、长度都相同的电阻丝PQPQ架在导体框上，如架在导体框上，如图所示。图所示。PQPQ以恒定速度以恒定速度从从adad滑向滑向bcbc，当滑过，当滑过L/3L/3的距离时，通过的距离时，通过aPaP段电阻丝的电流强度是多大段电阻丝的电流强度是多大?方向如何方向如何?分析和解：通过分析我们知道，金属丝PQ切割磁感线产生感应电动势，相当于电路中的电源。画出等效电路。PQE rR/32R/3abcd
