高中物理电磁感应知识点

电磁感应（磁生电）

第一局部电磁感应现象楞次定律

一、磁通量

1.定义:磁感应强度与面积的乘积,叫做穿过这个面的磁通量.

2.定义式：中=BS.说明：该式只适用于匀强磁场的状况，且式中的S是跟磁场方向垂直的面积;假

设不垂直,那么需取平面在垂直于磁场方向上的投影面积，即①=BS^BSsin0,。是S与磁场方向B

的夹角.

中是标量，但有正负.中的正负意义是:假设从一面穿入为正，那么从另一而穿入为负.

4.单位:韦伯,符号:Wb.

5.磁通量的意义:指穿过某个面的磁感线的条数.

6.磁通量的变更：△6=中厂中】，即末、初磁通量之差.

（1）磁感应强度〃不变，有效面积S变更时，那么△①二①2-①尸B-AS.

（2）磁感应强度月变更,磁感线穿过的有效面积S不变时,那么A①二①2-中尸AB・S.

（3）磁感应强度〃和有效面积S同时变更时:那么A6=中2-小尸BS/fS.

二、电磁感应现象

1.电磁感应现象：当穿过闭合电路的磁通量发生变更时,电路中有感应电流产生，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。

表述1:闭合电路的一冏部导体在磁场内做切割磁感线的运动.

表述2:穿过回金电蹈的磁通量发生变更，即A中不0,闭合电路中就有感应电流产生.

3.产生感应电动势的条件：穿过烟的磁通量发生变更。理解：电磁感应的实质是产生感应电动

势.假如问路闭合,那么有感应电流;网路不闭合,那么只有感应电动势而无感应电流.说明:产生感

应电动势的那局部导体相当于电源.

三、感应电流方向的推断

1.右手定那么：仲开右手，让大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同平面内，让磁感线从手心

垂直进入,大拇指指

向导体运动方向，其余四指所指的方向就是感应电流的方向.

:感应电流具有这样的方向，就是感应电流产生的磁场，总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变更.

：用楞次定律判定感应电流方向的根本思路可归结为：”一原、二感、三电流"，如下：

依据原磁场（中城方向及△中状况）确定感应磁场（B腾方向）推断感应电流（1虏方向）.

重点题型汇总

一、磁通量及其变更的计算：由公式G=BS计算磁通量及磁通量的变更应把握好以下几点:

1、此公式只适用于匀强磁场。

2、式中的S是与磁场垂直的有效面积

3、磁通量0为双向标量，其正负表示与规定的正方向是一样还是相反

4、磁通量的变更量/G是指穿过磁场中某一面的末态磁通量。2与初态磁通量6的差值，即△

4）=1①2-①II.

【例】面积为S的矩形线框abed,处在磁感应强度为力的匀强磁场

中（磁场区域足够大），磁场方向与线框平面成内角，如图9-1-1所示,

当线框以ab为轴顺时针转90°过程中，穿过abed的磁通量变更量

A中=.

【解析】设开场穿过线圈的磁通量为正，那么在线框转过90,的过程

中，穿过线圈的磁通量是由正向BSsin0减小到零，再由零噌人到负向BScos0,所以，磁通量的变更

量为：A中=62-①尸一BScosC-BSsin0=-BS（cos0+sin0）

【答案】-BS（cosO+sin。）【点拨】磁通量正负的规定:任何一个面都有正、反两面，假设规定磁

感线从正面穿入磁通量为正.那么磁感线从反面穿入时磁通量为负.穿过某一面积的磁通量一般指

合磁通量.

二、感应电流方向的判定:方法一:右手定那么（局部导体切割磁感线）。

方法二：楞次定律H

【例】某试验小组用如图9-1-3所示的试验装置来验证楞次定律.当条

形磁铁自上而下穿过固定的线圈时，通过电流计的感应电流方向是（D）

图9-1-3

©-*b-⑥一"b,后b-■@-"a

-*⑥fa⑥fa,后a~*⑥~*b

其次局部法拉第电磁感应定律

一、感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势，产生感应电动势的那局部导体

相当于电源,其电阻相当于电源内电阻.电动势是标量,感应电动势的方向就是电源内部电流的方

向，由电源的负极指向电源的正极。

二、感应电动势的大小

：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变更率成正比.公式：E=〃

Az

公式理解：①上式适用于回路中磁通量发生变更的情形，回路不肯定闭合.

②感应电动势上的大小与磁通量的变更率成正比,而不是与磁通量的变更量成正比,更不是

与磁通量成正比.要留意竺与△①和中三个量的物理意义各不一样，且无大小上的必定关系.

③当△中由磁场变更引起时，弛常用s丝来计算;当△中由回路面枳变更引起时，丝

Z&A/

常用8至来计算.

④由石=〃虫算出的是时间加内的平均感应电动势,一般并不等于初态与末态电动势的

△t

算术平均值.

⑤n表示线圈的匝数，可以看成n个单匝线圈串联而成。

2.导体切割磁感线产生的感应电动势

公式：E=3/usin。，对公式的理解如下：

①公式只适用于一局部导体在匀强磁场中做切割磁感线运动时产生的感应电动势的计完,其

中£是导体切割磁感线的有效长度，。是矢量8和/方向间的夹角，且£与磁感线保持垂直（实际应

用中一般只涉及此种状况）.

②假设9=90°,即B_L/时，公式可简化为E=BL匕此时,感应电动势最大;假设0=0°,即B〃V时，

导体在磁场中运动不切割磁感线,E=O.

③假设导体是曲折的，那么人应是导体的有效切割长度，即是导体两端点在艮/所确定平面

的垂线上的投影长度.

④公式E=BL/中，假设/为一段时间内的平均速度,那么£亦为这段时间内感应电动势的平均

值;假设/为瞬时速度，那么E亦为该时刻感应电动势的瞬时值.

⑤直导线绕其一端在垂直匀强磁场的平面内转动,产生的感应电动势运用公式E二BL；计算时,

式中v是导线上各点切割速度的平均值，；=上且，所以E=B/u=，Bl2co

22

3.反电动势：反电动势对电路中的电流起减弱作用.

三、几个总结：重点难点解析

一、公式E="竺和E=BLvsin。的比拟

l.E=nA±求的是回路中At时间内的平均电动势.

Af

2.E=BLrsin0既能求导体做切割磁感线运动的平均电动势，也能求瞬时电动势./为平均速度,£为

平均电动势；/为瞬时速度，反为有效长度.

(l)E=BLv的适用条件:导体棒平动垂直切割磁感线，当速度。与磁感线不垂直时，要求出垂直于磁感

线的速度重量.

(2)E=‘BZ2&的适用条件:导体棒绕一个端点垂直于磁感线匀速转动切割磁感线.

2

(3)E=nBS3sin3t的适用条件:线框绕垂直于匀强磁场方向的一条轴从中性面开场转动，与轴的位

置无关.假设从与中性面垂直的位置开场计时，那么公式变为E=nBS3cos3t

3.公式E=n—和E=BLvsin0是统一的，前者当At-0时,£为瞬时值,后者P假设代入平均速度v,

*

那么求出的是平均值.一般说来,前者求平均感应电动势更便利,后者求瞬时电动势更方

便.

二、中、AG、AG/At三者的比拟

磁通量①磁通量的变更量△①磁通量的变更率A①/At

物理某时刻穿过磁场中某个面的磁感线穿过某个面的磁通量随时间的穿过某个面的磁通量随时间变

意义条数变更量更的快慢

大小(D=BS,S为与4垂直的面积,不垂直A①二3一6△①nAS△中,,AB

-----=/1.—......=S—

A/ArAzA/

计算时，取S在与夕垂直方向上的投影AO=B-AS或△①二S•AB

当穿过某个面有方向相反的磁场开场和转过180°时平面都与磁中-t图像中，用图线切线的斜

注时，那么不能干脆用①=B-场垂直,穿过平面的磁通量是率表示

意不同的，一正一负，△①=2B・S

而不是零

附注线圈平面与磁感线平行时,中=0,△①/At最大,线圈平面与磁感线垂直时,中最大，△中/At为零

【例】一个200匝、面积为20cm2的线圈，放在磁场中，磁场的方向与线圈平面成30。角，假设磁感

应强度在0.05s内由0.IT增加到0.5T,那么0.05s始末通过线圈的磁通量分别为Wb和

在此过程中穿过线圈的磁通量的变更量为Wb;磁通量的平均变更率为Wb/s;线圈

中的感应电动势的大小为V.

【解析】始、末的磁通量分别为：O^B.SsinOX20X10HX1/2Wb=10'Wb

3B2ssiX20X10'Xl/2Wb=5X10'Wb

磁通量变更量A9=6厂中尸4X10"Wb

磁通量变更率丝=±空Wb/s=8X10Ws

Af0.05

感应电动势大小E="丝=200X8X103

【点拨】中、AS、均与线圈匝数无关，彼此之间也无干脆联系;感应电动势E的大小取

决十△①/△I和线圈匝数n、与①和△①无必定联系.

三、直导体在匀强磁场中转动产生的感应电动势

直导体绕其一点在垂直匀强•遹场的平面内以角速度3转动，切割磁感线，产生的感应电动势的大小

为：

(1)以中点为轴时E=0

(2)以端点为轴时E=1B,M2(平均速度取中点位置线速度%sL/2)

2

(3)以随意点为轴时£=：3旗4-4)(与两段的代数和不同)

第三局部互感和自感涡流

一、互感与互感电动势

1.互感现象:一个线圈中的电流变更时,所引起的磁场的变更在另一个线圈中产生感应电动势的现

象叫做互感现象.

2.互感电动势：在互感现象中产生的电动势叫做互感电动势.

二、自感现象

：由于导体本身的电流发生变更而产生的电磁感应现象，叫做自感现象.

(1).定义:在自感现象中产生的电动势，叫做自感电动势.

(2).作用：总是阻碍导体中原电流的变更.

(3).自感电动势的方向：自感电动势总是阻碍导体中原电流的变更.即当电流增大时，自感电动

势阻碍电流增大；当电流减小时，自感电动势阻碍电流减小.

(4).自感电动势的大小：E=心巴，自感电动势的大小与电流的变更率成正比，其中2为自感系

*

数.

3.自感系数：自感系数也叫自感或电感.自感系数/由线圈本身的特性确定.£的大小与线圈的长

度、线圈的横截面积等因素有关，线圈越长,单位长度的匝数越多,横截面积越大，自感系数£越大.

另外,假设线圈中有铁芯，自感系数£会大许多.

区分：(1)互感现象发生在靠近的两个线圈间，而自感现象发生在一个线圈导体内部；

(2)通过互感可以把能量在线圈间传递，而自感现象中，能量只能在一个线圈中储存或释

放.

联系：二者都是电磁感应现象.

通电自感和断电自感的比拟

【例】如图9-3-6所示，力、4是两个完全一样的灯泡,/.是自感系数较大的线圈，其广磔京匕

z-BR

片闭合时，以下说法正确的选项是()-③x=-

—H-

比占先亮，然后力熄灭B.4比/先亮，然后8渐渐变暗，月渐渐变亮।

C.A、仔一齐亮，然后力熄灭D.A8一齐亮.然后力渐渐变亮.8的亮度不变图9-3-6

【正解】电健闭合的瞬间,线圈由于自感产生自

感电动势,其作用相当于一个电源,这样对整个

问路而言相当于两个电源共同作用在同一个网

路中.两个电源各自独立产生电流，事实上等于

两个电流的叠加.依据上述原理可在电路中标出图9-3-7

两个电源各自独立产生的电流的方向.图

9-3-7asb是两电源独立产生电流的流向图,C图是合并在一起的电流流向图.由图可知在A灯处原

电流与感应电流反向，故A灯不能立即亮起来.在B灯处原电流与感应电流同向，实际电流为两者之

和，大于原电流，故B灯比正常发光亮(因正常发光时电流就是原电流).随着自感的减弱,感应电

流减弱,A灯的实际电流增大,B