高中物理电磁感应知识点1

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：①二BS.说明：该式只适用于匀强磁场的情况,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,即中二BS^BSsin。，。是S与磁场方向B的夹角.

①是标量，但有正负.①的正负意义是:假设从一面穿入为正，那么

从另一面穿入为负.

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.磁通量的变化：△①二①2-①I,即末、初磁通量之差.

(1)磁感应强度8不变,有效面积S变化时，那么△①二①2-中尸B

S.

(2)磁感应强度B变化,磁感线穿过的有效面积S不变时,那么A①

二中2一①尸△B•S.

(3)磁感应强度〃和有效面积S同时变化时，那么△0=02-0

尸B2s2IBISI.

二、电磁感应现象

1.电磁感应现象：当穿过团佥虫路的磁通量发生变化时，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:闭合电蹬的一局部导体在磁场内做切割磁感线的运动.

表述2:穿过闭合电路的磁通量发生变化,即△①NO,闭合电路中就有

感应电流产生.

产生感应电动势的条件：穿过电路的磁通量发生变化。理解：电磁感

应的实质是产生感应电动势.如果回路闭合,那么有感应电流；回路不

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、感应电流方向的判断

1.右手定那么：伸开右手,让大拇指跟其余四指垂直,并且都跟手掌在

同一平面内，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化.

：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：

根据原磁场（①原方向及△中情况）确定感应磁场（B感方向）判断感

应电流（I感方向）.

重点题型汇总

一、磁通量及其变化的计算：由公式中二BS计算磁通量及磁通量的变

化应把握好以下几点：

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.磁通量中为双向标量,其正负表示与规定的正方向是一样还是相

反

4.磁通量的变化量△①是指穿过磁场中某一面的末态磁通量①2与

初态磁通量中1的差值，即△①二|①2-①1|.

【例】面积为S的矩形线框abed,处在磁感应强度忘7'

为8的匀强磁场中（磁场区域足够大），磁场方向与6J人

线框平面成。角，如图9-1-1所示，当线框以ab为If

139-1-1

轴顺时针转90°过程中，穿过abed的磁通量变化

量4O=.

【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,再由零增大到负向

BScos0,所以，磁通量的变化量为:△①二①2-①尸-BScos0-BSsin0

=-BS（cos。+sin0）

【答案】-BS（cosH+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⑸

体切割磁感线）o方法二:楞次定律[NJ

【例】某实验小组用如图9-1-3所示的实验装置来验

图9-1-3

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）

f@fbf向fb,后b--Qfa

fG—afQfa,后a—Qfb

第二局部法拉第电磁感应定律

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化率成

正比.公式：

公式理解：①上式适用于回路中磁通量发生变化的情形，回路不

一定闭合.

....感应电动势E的大小与磁通量的变化率成正比，而不是与磁通量

的变化量成正比,更不是与磁通量成正比.要注意与△①和中三个

量的物理意义各不一样,且无大小上的必然关系.

③当△中由磁场变化引起时，生常用s"来计算；当△中由回

ArAr

路面积变化引起时，处常用8空来计算.

④由行=〃理算出的是时间N内的平均感应电动势,一般并

不等于初态与末态电动势的算术平均值.

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：，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算，其中人是导体切割磁感线的有效长度，〃

是矢量夕和。方向间的夹角，且/，与磁感线保持垂直(实际应用中一般

只涉及此种情况).

②假设0=90°,即B_L加寸，公式可简化为E=BLP,此时，感应电动势

最大;假设。=0°,即B〃V时,导体在磁场中运动不切割磁感线,E=0.

③假设导体是曲折的,那么L应是导体的有效切割长度,即

是导体两端点在B、v所决定平面的垂线上的投影长度.

④公式E二BL-中,假设P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r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；是导线上各点切割速度的平均

值，7=°+皿，所以E=

22

.3.反电动势：反电动势对电路中的电流起削弱作用.

三、几个总结：重点难点解析

一、公式E=〃丝和E=BLvsin0的比拟

A/

1.E二n些求的是回路中At时间内的平均电动势.

M

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.P为平均速度,£为平均电动势；/为瞬时速度，反为有效长

度.

(1)E=BLr的适用条件:导体棒平动垂直切割磁感线，当速度P与磁感

线不垂直时,要求出垂直于磁感线的速度分量.

⑵E」B/2”的适用条件.导体棒绕一个端点垂直于磁感线匀速转动切

2

割磁感线.

(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,与轴的位置尢关.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=〃丝和E二BLrsin0是统一的,前者当△t-0时，/为瞬时值，

后者/假设代入平均速度上那么求出的是平均值.一般说来,前者求

平均感应电动势更方便,后者求瞬时电动势更方

便.

二、①、△①、△①/At三者的比拟

磁通量中磁通量的变化量△①磁通量的变化率△①/

△t

物某时刻穿过磁场中某个面穿过某个面的磁通量穿过某个面的磁通量随

理的磁感线条数随时间的变化量时1日」变化的快慢

忌

义

△Q）二①一也A（I）_AS△中cAB

大①二BS,S为与夕垂直的面Aw——=«-----=、--

Z△/ArA/

小积，不垂直时，取S在与8△①二B・AS或△中

计垂直方向上的投影=S•AB

算

当穿过某个面有方向相反开场和转过180°时平中-1图像中，用图线切

注

的磁场时那么不能直接面都与磁场垂直,穿过线的斜率表示

忌

用①二B•平:面的磁通量是不同

的,一正一负，△①

=2B•S而不是零

附线圈平面与磁感线平行时，①=0,△①/△t最大,线圈平面与磁感线垂直时，

注①最大，△①/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300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

Wb;在此过程中穿过线圈的磁通量的变化量为怖;磁通量的平

均变化率为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:①尸BSsinOX20X104Xl/2

Wb=10JWb

-4

02=B2Ssin0X20X10Xl/2Wb=5X10*Wb

磁通量变化量△①二①2-中尸4X10"Wb

磁通量变化率以="贮Wb/s=8X10-3Wb/s

△l0.05

感应电动势大小E=〃丝=200X8X103

Ar

【点拨】①、△①、△①/At均与线圈匝数无关，彼此之间也无直接

联系；感应电动势E的大小取决于△①/△E和线圈匝数n,与中和△

①无必然联系.

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磁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：

⑴以中点为轴时E=0

(2)以端点为轴时EJIWX平均速度取中点位置线速度片(oL/2)

2

⑶以任意点为轴时E=；BWL”后)(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化时,所引起的磁场的变化在另一

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化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化.

(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化.

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：，自感电动势的大小与电流的变化率成

正比，其中L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L由线圈本身的特

性决定.L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L越大.另外，假设

线圈中有铁芯，自感系数L会大很多.

区别：（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L

（―（gF----

【例】如图9-3-6所示，A、B是两个完全一样的灯泡,L是自感⑨B旦

系数较大的线圈，其-11-

图9一3-6

/闭合时.，以下说法正确的选项是（）

A>A、13、亮，然后限灭B、B、A、亮，然后B、渐变暗：A、

渐变亮

C、A、B一齐亮，然后A熄灭D.A、B一齐亮.然后A逐渐变亮.B

的亮度不变

【正解】电键闭合的瞬间，线圈由于日感产生自感电动势，其作用相当于一个电源，这样对整

个回路而言相当于两个电源共同作用在同一个回路中.两个电源各自独立产生电流，实际上

等于两个电流的叠加.根据上述原理可在电路中标出两个电源各自独立产生的电流的方向.

图9-3-7乜、b是两电源独立产生电流的流向图,C图是合并在起的电流流向图.由图可知在

A灯处原电流与感应电流反向，故A灯不能立刻亮起来.在B、处原电流与感应电流同向，实际