法拉第电磁感应定律及其应用1要点

1、精锐i对i哈州北大精英创立中国领先的中小学教育品牌精锐教育网站： 3课时数：3学科教师：戚金涛学员编号：sh192242852精锐教育学科教师辅导教案授课类型t-电磁感应t-楞次定律t-法拉第电磁感应定律星级教学目的1 .理解描述电磁感应的现象；2 .掌握法拉第电磁感应定律的分析和计算；3 .掌握楞次定律关系分析和应用。授课日期及时段2014-2-16学员姓名：沈俊杰辅导科目：物理教学内容r同步初中时我们对于电磁感应有了初步的了解，对于电磁感应分析以及感应电流也进行了简单的研究，从这一节课开始我们将对法拉第电磁感应定律的分析和计算进行进一步的学习1 .电磁感应现象只

2、要穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合回路中就有电流产生，这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应。 产生的电流叫做感应电流.2 .产生感应电流的条件：闭合回路中磁通量发生变化3 .磁通量变化的常见情况（改变的方式）：线圈所围面积发生变化，闭合电路中的部分导线做切割磁感线运动导致变化;其实质也是b不变而s增大或减小线圈在磁场中转动导致 变化。线圈面积与磁感应强度二者之间夹角发生变化。如匀强磁场中转动的矩形线圈就是典型。磁感应强度随时间（或位置）变化，磁感应强度是时间的函数；或闭合回路变化导致变化（改变的结果）:磁通量改变的最直接的结果是产生感应电动势，若线圈或线框是闭合的.圈在线圈或线框中产生感应

3、电流，因此产生感应电流的条件就是：穿过闭合回路的磁通量发生变化.4 .产生感应电动势的条件：无论回路是否闭合，只要穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中就有感应电动势产生，产生感应电动势的那部分导体相当于电源.电磁感应现象的实质是产生感应电动势，如果回路闭合，则有感应电流，如果回路不闭合，则只能出现感应电动势，而不会形成持续的电流.我们看变化是看回路中的磁通量变化，而不是看回路外面的磁通量变化二、感应电流方向的判定1 .右手定则：伸开右手，使拇指跟其余的四指垂直且与手掌都在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，手掌所在平面跟磁感线和导线 所在平面垂直，大拇指指向导线运动的方向，四指所指的方向即为感应电流

4、方向 （电源）.用右手定则时应注意：主要用于闭合回路的一部分导体做切割磁感线运动时，产生的感应电动势与感应电流的方向判定，右手定则仅在导体切割磁感线时使用，应用时要注意磁场方向、运动方向、感应电流方向三者互相垂直.当导体的运动方向与磁场方向不垂直时，拇指应指向切割磁感线的分速度方向.若形成闭合回路，四指指向感应电流方向；若未形成闭合回路，四指指向高电势.“因电而动”用左手定则.“因动而电”用右手定则.应用时要特别注意： 四指指向是电源内部电流的方向（负正）.因而也是电势升高的方向；即：四指指向正极。导体切割磁感线产生感应电流是磁通量发生变化引起感应电流的特例，所以判定电流方向的右手定则也是楞次

5、定律的一个特例.用右手定则能判定的，一定也能用楞次定律判定，只是对导体在磁场中切割磁感线而产生感应电流方向的判定用右手定则更为简便.2 .楞次定律（1）楞次定律（判断感应电流方向）：感应电流具有这样的方向，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化.（感应电流的）磁场 （总是）阻碍（引起感应电流的磁通量的）变化原因产生结果；结果阻碍原因。（定语）主语（状语）谓语（补语）宾语（2）对“阻碍”的理解 注意“阻碍”不是阻止，这里是阻而未止。阻碍磁通量变化指：磁通量增加时，阻碍增加（感应电流的磁场和原磁场方向相反，起抵消作用）;磁通量减少时，阻碍减少（感应电流的磁场和原磁场方向一致，起补偿作用）

6、，简称“增反减同;楞次定律另一种表达：感应电流的效果总是要阻碍（或反抗）产生感应电流的原因.（f安方向就起到阻碍的效果作用）即由电磁感应现象而引起的一些受力、相对运动、磁场变化等都有阻碍原磁通量变化的趋势。阻碍原磁通量的变化或原磁场的变化；一阻碍相对运动，可理解为“来拒去留”；使线圈面积有扩大或缩小的趋势；;有时应用这些推论解题 比用楞次定律本身更方便阻碍原电流的变化.楞次定律 磁通量的变化表述：感应电流具有运4羊的方向，就是感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。能量守恒表述：l感的磁场效果总要反抗产生感应曳流的原因.厂从磁通量变化的角度：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量

7、的变化。从导体和磁场的相对运动：导体和磁体发生相对运动时，感应电流的磁场总是阻碍相对运动。从感应电流的磁场和原磁场：感应电流的磁场总是阻碍原磁场的变化。（增反、减同）精锐1对1中国领先的中小学教育品牌哈桥北大精英创立楞次定律的特例右手定则楞次定律的多种表述、应用中常见的两种情况：一磁场不变，导体回路相对磁场运动；二导体回路不动，磁场发生变化。磁通量的变化与相对运动具有等效性：相当于导体回路与磁场接近，朋当于导体回路与磁场远离。（4）楞次定律判定感应电流方向的一般步骤基本思路可归结为：“一原、二感、三电流”，明确闭合回路中引起感应电流的原磁场方向如何；确定原磁场穿过闭合回路中的磁通量如何变化（是

8、增还是减）根据楞次定律确定感应电流磁场的方向.再利用安培定则，根据感应电流磁场的方向来确定感应电流方向.判断闭合电路（或电路中可动部分导体）相对运动类问题的分析策略在电磁感应问题中，有一类综合性较强的分析判断类问题，主要讲的是磁场中的闭合电路在一定条件下产生了感应电流，而此电流又处于磁场中，受到安培力作用，从而使闭合电路或电路中可动部分的导体发生了运动对其运动趋势的分析判断可有两种思路方法：常规法：据原磁场（b原方向及情况）楞次定律丁确定感应磁场（b感方向）安培定则.判断感应电流（i感方向）左手定则了 导体受力及运动趋势.效果法：由楞次定律可知，感应电流的“效果”总是阻碍引起感应电流的“原因”

9、，深刻理解“阻碍”的含义.据阻碍原则，可直接对运动趋势作出判断，更简捷、迅速.（如f安方向阻碍相对运动或阻碍相对运动的趋势 ）b感和i感的方向判定：楞次定律（右手）深刻理解“阻碍”两字的含义（i感的b是阻碍产生i感的原因）b原方向？； b原？变化（原方向是增还是减）；i感方向？t能阻碍变化；再由i感方向确定b感方向。楞次定律的理解与应用理解楞次定律要?i意四个层次：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相反 ，当磁通量减小时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同 ，即“增反减同”；结果如

10、何？阻碍不是阻止，只是延缓了磁通量变化的快慢，结果是增加的还是增加，减少的还是减少.另外 “阻碍”表示了能量的转化关系,正因为存在阻碍作用，才能将其它形式的能量转化为电能 ；感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的相对运动 电磁感应现象中的动态分析：就是分析导体的受力和运动情况之间的动态关系。一般可归纳为：导体组成的闭合电路中磁通量发生变化二导体中产生感应电流 二导体受安培力作用 二导体所受合力随之变化 =导体的加速度变化=其速度随之变化=感应电流也随之变化周而复始地循环，最后加速度小致零（速度将达到最大）导体将以此最大速度做匀速直线运动“阻碍”和“变化”的含义原因产生结果；结果阻碍原因。感应电流

11、的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，而不是阻碍引起感应电流的磁场。因此，不能认为感应电流的磁场的方向和引起感应电流的磁场方向相反。二法拉第电磁感应定律（1）定律内容：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发生电磁感应现象的这部分电路就相当于电源，在电源的内部电流的方向是从低电势流向高电势。（即：由负到正）哈桥北大精英创立表达式：e = n = ni统 =口空竺=一=?（普适公式） 8（法拉第电磁感应定律） .:tn. ab/at是磁场变化率感应电动势取决于网逋量艾化的快慢涧（即磁通量变化率）和线圈匝数西（2）另一种特殊情况：回路中的一部分导体做切割磁感线运动时，且

12、导体运动方向跟磁场方向垂直。（b不动而导体动；导体不动而 b运动）e=blv （垂直平动切割）（v为磁场与导体的相对切割速度）精锐教育网站： 5感应电量q = i ti%二:t（电流变化快慢）（自感）对n nlt = n r:tre= nbs 3sin(3 t+)；em= nbs 3e=bl23 /2*自感e门对 e 白二 n拽二、感应电量的计算（线圈与b，的轴匀速转动切割）n是线圈匝数（直导体绕一端转动切割）如图所示，磁铁快插与慢插两情况通过电阻 三.自感现象r的电量一样，但两情况下电流做功及做功功率不一样.1 .自感现象：由于导体本身电流发生变化而产生的电磁感应

13、现象.2 .自感电动势：自感现象中产生的感应电动势叫自感电动势.自感电动势：e=l （ l是自感系数）： .ta. l跟线圈的形状、长短、匝数等因素有关系.线圈越粗，越长、匝数越密，它的自感系数越大，另外有铁芯的线圈自感系数比没有铁芯时大得多.b.自感系数的单位是亨利，国际符号是l3.关于自感现象的说明如图所示，当合上开关后又断开开关瞬间，电灯 电流i2较过灯泡的电流ii大，当开关断开后,1亨=103毫亨=106微亨l为什么会更亮，当合上开关后，由于线圈的电阻比灯泡的电阻小，因而过线圈的过线圈的电流将由i2变小，从而线圈会产生一个自感电动势，于是电流由c-b-a-d流动，此电流虽然比i2小但比

14、ii还要大.因而灯泡会更亮.假若线圈的电阻比灯泡的电阻大, 么开关断开后瞬间灯泡是不会更亮的.开关断开后线圈是电源，因而 c点电势最高，d点电势最低则12vi1,那过线圈电流方向与开关闭合时一样，不过开关闭合时, 势.j点电势高于c点电势，当断开开关后瞬间则相反，c点电势高于j点电过灯泡的电流方向与开关闭合时的电流方向相反,a、b两点电势，开关闭合时 uaub,开关断开后瞬间uam.用两根 质量和电阻均可忽略的不可伸长的柔软导线将它们连成闭合电路，并悬挂在水平、光滑、不导电的圆棒两侧，两金属杆都处在水平位置，整个装置处在一与回路平面垂直的磁感强度为b的匀强磁场中，若金属杆ab正好匀速向下运动，

15、求 ab的运动速度.s 17-b7点拨：本题可通过用整体法来求解，也可通过对两棒分别隔离分析用受力平衡的知识求解.参考答案：vm = （m m）r/2b2l2三、跟踪练习：1.关于感应电动势大小的下列说法中，正确的是（d ）a.线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大b.线圈中磁通量越大，产生的感应电动势一定越大c.线圈放在磁感强度越强的地方，产生的感应电动势一定越大d.线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势越大2、下列说法中正确的有：（d ）a、只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生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产生c线框不闭合时，若穿过

16、线圈的磁通量发生变化，线圈中没有感应电流和感应电动势d线框不闭合时，若穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中没有感应电流，但有感应电动势3、根据楞次定律可知感应电流的磁场一定是：（c ）a、阻碍引起感应电流的磁通量；b、与引起感应电流的磁场反向；c阻碍引起感应电流的磁通量的变化；d 、与引起感应电流的磁场方向相同。哈桥北大精英创立4、穿过闭合回路的磁通量 随时间t变化的图像分别如图甲、乙、丙、丁所示，下列关于回路中产生的感应电动势的论 述，正确的是（c d ）a.图甲中回路产生的感应电动势恒定不变b.图乙中回路产生的感应电动势一直在变大c.图丙中回路在 0t1时间内产生的感应电动势大于在 t1t2时

17、间内产生的感应电动势d.图丁中回路产生的感应电动势先变小再变大ji b5、穿过一个单匝闭合线圈的磁通量始终为每秒均匀增加a.线圈中感应电动势每秒增加2vb.线圈中感应电动势每秒减少2v2wb,则c.线圈中感应电动势始终为一个确定值，但由于线圈有电阻，电动势小于d.线圈中感应电动势始终为 2v2v6、如图甲所示，两平行虚线之间是磁感应强度为b.方向垂直纸面向里的匀强磁场区域，宽度为2l o 一边长为l的正t = 0时线框的cd边刚好与磁场的左边界重合。方形线框abcd,沿垂直于虚线向右的方向以速度匀速安全无害磁场区域,设uo =blv ,则在图乙中能正确反映线框中a. b两点间电势差 uab随线

18、框cd边的位移x （t = 0 时，x =0 ）变化的图线是（b ）a. / di x x 工, :x x01中国领先的中小学教育品牌（j精锐1对1哈梆北大精英创身精锐教育网站： 137、用相同导线绕制的边长为l或2l的四个闭合导体线框、以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场，如图所示。在每个线框进入磁场的过程中，m n两点间的电压分别为 u、ub、uc和ud。下列判断正确的是 （b ）a uau=udc ua=u)uc=udb ua ubud ucd ub uaud2a）从磁场上方下落，运动过程中上下两边始终与磁场边界平行。线框进入磁场过程中感应电流7所示，则线框从磁场

19、中穿出过程中感应电流i随时间t变化的图象可能是图 8中的哪一个（c ）a.只可能是b.只可能是c.只可能是d.只可能是精锐i对i哈州北大精英创立中国领先的中小学教育品牌fl精锐1对1哈桥北大精英创立a、b两20.粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的 边平行，现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如图所示，则在移动过程中线框的一边 点间电势差绝对值最大的是（b ）(a)(b)(c)(d)21 .如图12-3所示，在光滑水平面上的直线 mme侧有垂直于纸面向里的匀强磁场，右侧是无磁场空间。将两个大小相同的铜质矩形闭合线框由图示

20、位置以同样的速度v向右完全拉出匀强磁场。已知制作这两只线框的铜质导线的横截面积之比是1:2.则拉出过程中下列说法中正确的是a.所用拉力大小之比为2:1b.通过导线某一横截面的电荷量之比是1:1c.拉力做功之比是 1:4d.线框中产生的电热之比为1:2ting图 12-322 .如图12-8所示，a、b是同种材料的等长导体棒，静止于水平面内的足够长的光滑平 行导轨上，b棒的质量是a棒的两倍。匀强磁场竖直向下。若给a棒以4.5j的初动能,使之向左运动，不计导轨的电阻，则整个过程a棒产生的最大热量是（ a ）a. 2jb. 1.5jc. 3jd. 4.5j23、线圈所围的面积为 0.1m2,线圈电阻

21、为1.规定线圈中感应电流i的正方向从上往下看是顺时针方向，如图（1）所示.磁场的磁感应强度b随时间t的变化规律如图（2）所示.则以下说法正确的是 （abc）a.在时间05s内，i的最大值为 0.01ab .在第4s时刻，i的方向为逆时针c.前2 s内，通过线圈某截面的总电量为0.01cd.第3s内，线圈的发热功率最大24.内壁光滑，水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于环口直径的带正电小球，以速度v0沿逆时针方向匀速转动，如图12-9所示，若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度b随时间成正比增加的变化磁场，设运动过程中小球带电量不变，则正确的是（a.小球对玻璃环的压力一定不断增大b.小球受到

22、的磁场力一定不断增大c.小球先沿逆时针方向减速运动一段时间后沿顺时针方向加速运动d.磁场力对小球先做负功后做正功25、如图所示，闭合小金属环从高h处的光滑曲面上端无初速度滚下，又沿曲面的另一侧上升，则下列说法正确的是（bd ）a、若是匀强磁场，环在左侧滚上的高度小于 h 日若是匀强磁场，环在左侧滚上的高度等于 hc若是非匀强磁场，环在左侧滚上的高度等于 h d若是非匀强磁场，环在左侧滚上的高度小于 h26、把一线框从一匀强磁场中拉出，如图所示。第一次拉出的速率是v ,第二次拉出速率是 2 v ,其它条件不变，则前后两次拉力大小之比是 ，拉力功率之比是 ，线框产生的热量之比是 ，通 过导线截面的

23、电量之比是 。27、如图所示，在一匀强磁场中有一 u形导线框abcd,线框处于水平面内，磁场与线框平面垂直，r为一电阻，ef为垂直于ab的一根导体杆，它可以在ab、cd上无摩擦地滑动.杆 ef及线框中导线的电阻都可不计.开始时，给 ef 一个向右的初速度，则 （c ）a. ef将匀速向右运动b. ef将往返运动xxxxc. ef将减速向右运动，但不是匀减速 d . ef将加速向右运动28、如图所示，光滑绝缘水平桌面上有一矩形线圈abcd ,当线圈进入一个有明显边界的匀强磁场前以速率v作匀速运动，当线圈完全进入磁场区域时，其动能恰好等于ab边进入磁场前时的一半，则（c ）a.线圈cd边刚好离开磁

24、场时恰好停止b .线圈停止运动时，一部分在磁场中，一部分在磁场外c. d边离开磁场后，仍能继续运动d .因条件不足，以上三种情况均有可能29、钢制单摆小球用绝缘细线悬挂,置于如图所示的匀强磁场中将小球拉离平衡位置由静止释放,经足够长的运动时以下说法正确的是（忽略空气阻精锐教育网站： 19力）(bca、多次往返后，最后静止在平衡位置b、多次往返后，部分机械能转化为内能c、最后小球在磁场中一直振动d最后小球在磁场中振动的过程中，通过最低点时合外力总是为零精锐i对i哈赤北大精藁创立中国领先的中小学教育品牌%w.物理巴士精锐教育网站： 21精锐i

25、对i哈桥北大精藁创立中国领先的中小学教育品牌1791年9月22日出生萨里郡纽因顿一个贫苦铁匠家庭。他的父亲是个铁匠，体弱多病，收入微薄，仅能勉强维持生活的温饱。但是父亲非常注意对孩子们的教育，要他们勤劳朴实，不要贪图金钱地位，要做一个正直的人。这对法拉第的思想和性格产生了很大的影响。法拉第的一生是伟大的法拉第其人又是平凡的，他非常热心科学普及工作，在他任皇家研究所实验室主任后不久，即发起举行星期五晚间讨论会和圣诞节少年科学讲座。他在100多次星期五晚间讨论会上作过讲演，在圣诞节少年科学讲座上讲演达十九年之久。他的科普讲座深入浅出，并配以丰富的演示实验，深受欢迎。法拉第还 热心公众事业，长期为英

26、国许多公司机构服务。他为人质朴、不善交际、不图名利、喜欢帮助亲友。为了专心从事科学研究，他放弃了一切有丰厚报酬的商业性工作.他在1857年谢绝了皇家学会拟选他为会长的提名，他甘愿以平民的身份实现献身科学的诺言，终身在皇家学院实验室工作一辈子，当一个平凡的迈克尔法拉第。1867年8月25日，平民迈克尔法拉第在书房安详地离开了人世。一代科学巨星，在谱写完他不平凡的人生，给人类留下无价的宝藏以后与世长辞。法拉第的贡献惠及每个人，把人类文明提高到空前高度，把文明进程提前 几十几百年，不能用金钱衡量其伟绩，如果硬用金钱衡量的话，有人说过超过全球股票价值，比他名气大的人还 有：如牛顿如爱因斯坦们，但就对人类直接贡献来说，最