1、第四章電磁感應 一、劃時代的發現要點導學 1、不同自然現象之間是有相互聯系的，而這種聯系可以通過我們的觀察與思考來發現。例如摩擦生熱則表明了機械運動與熱運動是互相聯系的，奧斯特之所以能夠發現電流產生磁場，就是因為他相信不同自然現象之間是互相聯系和互相轉化的。 2、機遇總是青睞那些有準備的頭腦，奧斯特的發現是必然中的偶然。發現中子的歷史過程（在選修3-5中學習）也說明了這一點。小居里夫婦首先發現這種不帶電的未知射線，他們誤認為這是能量很高的射線，一項劃時代的偉大發現就與小居里夫婦擦肩而過了。當查德威克遇到這種未知射線時，查德威克很快就想到這種不帶電的射線可能是高速運

2、動的中子流，因為查德威克的老師盧瑟神福早已預言中子的存在，所以查德威克的頭腦是一個有準備的頭腦，查德威克就首先發現了中子，并因此獲得諾貝爾物理學獎。所以學會用聯系的眼光看待世界，比記住奧斯特實驗重要得多。  3、法拉第就是用聯系的眼光看待世界的人，他堅信既然電流能夠產生磁場，那么利用磁場應該可以產生電流。信念是一種力量，但信念不能代替事實。探索“磁生電”的道路非常艱苦，法拉第為此尋找了10年之久，我們要學習的就是這種百折不撓的探索精神。 4、法拉第為什么走了10年彎路，這個問題值得我們研究。原來自然界的聯系不是簡單的聯系，自然界的對稱不是簡單的對稱，“磁生電”不象“電生磁”

3、那樣簡單，“磁生電”必須在變化、運動的過程中才能出現。法拉第的彎路應該使我們對自然界的聯系和對稱的認識更加深刻、更加全面。 范例精析 例1 奧斯特的實驗證實了電流的周圍存在磁場，法拉第經過10年的努力終于發現了利用磁場產生電流的途徑，法拉第認識到必須在變化、運動的過程中才能利用磁場產生電流。法拉第當時歸納出五種情形，請說出這五種情形各是什么。 解析法拉第把能引起感應電流的實驗現象歸納為五類：變化的電流、變化的磁場、運動的恒定電流、運動的磁鐵、在磁場中運動的導體。它們都與變化和運動有關。 拓展法國物理學家安培也曾將恒定電流或磁鐵放在導體線圈的附近，希望在線

4、圈中看到被“感應”出來的電流，可是這種努力均無收獲。因為“磁生電”是在變化或運動中產生的物理現象。 例2 自然界的確存在對稱美，質點間的萬有引力F=Gm1m2/r2和電荷間的庫侖力F=kq1q2/r2就是一個對稱美的例子。電荷間的相互作用是通過電場傳遞的，質點間的相互作用則是通過引力場傳遞的。點電荷q的在相距為r處的電場強度是E=kq/r2，那么質點m在相距為r處的引力場強度是多少呢？如果兩質點間距離變小，引力一定做正功，兩質點的引力勢能一定減少。如果兩電荷間距離變小，庫侖力一定做正功嗎？兩電荷的電勢能一定減少嗎？請簡述理由。 解析可以應用點電荷電場的定義方法定義質點的引力

5、場強度,EG=FG/m1=Gm/r2如果兩電荷間距離變小，庫侖力不一定做正功，因為庫侖力可能是吸引力，也可能是排斥力。如果庫侖力是吸引力，兩電荷間距離變小則電勢能減少；如果庫侖力是排斥力，則兩電荷間距離變小電勢能增大。 拓展由以上分析可見，萬有引力和庫侖力雖然有對稱性，但是因為電荷有正負兩種，而質點只有一種，所以庫侖力做功的情況就要比萬有引力做功復雜一些。 能力訓練1史料記載“1831年8月29日這一天，法拉第在接通電池的一剎那，偶然看到檢流計指針動了一下，接著便回到了原位，然后就一直停住不動。”法拉第因此發現了電磁感應現象，圖4-1-1是這個實驗的示意圖。又有史料記載“瑞

6、士物理學家科拉頓設計了一個利用磁鐵在閉合線圈中獲取電流的實驗：將一塊磁鐵在螺線管中移動，使導線中產生感應電流。為了排除磁鐵移動對檢流計指針偏轉的影響，他把檢流計放到隔壁房間中去，用長導線把檢流計和螺線管連接起來。實驗開始了，科拉頓把磁鐵插到線圈中去以后，就跑到隔壁房間中去，但他十分痛心地看到檢流計的小磁針靜止在原位。”科拉頓沒能發現電磁感應現象，他的實驗示意圖見圖4-1-2。請你分析一下，科拉頓沒能看到電磁感應現象的原因是什么？科拉頓沒能看到電磁感應現象的原因是因為電磁感應現象是在變化或運動的過程中出現的，當科拉頓趕到隔壁房間去時，檢流小磁針已經動過了，所以他沒能看到電磁感應現象。 

7、2科學家對自然現象和自然規律的某些信念在科學發現中起著重要的作用。結合具體例子說說這種作用。牛頓相信使蘋果下落的力和“使月亮下落的力”是同一種力，導致萬有引力定律的發現（牛頓認為如果月亮不下落，應該是沿軌道圓的切線運動，現在月亮沿圓周運動，所以月亮實際上是下落了）；奧斯特、法拉第相信電與磁是相互聯系的，導致他們分別發現了電流的磁效應和電磁感應現象。 3設有兩個物體，一個是熱的，另一個是冷的，或更確切他說：一個物體的溫度比另一個高些。我們使它們進行接觸，并使它們不受到任何外界影響，我們知道，最后它們會達到同樣的溫度。但是這個情況是怎樣發生的呢？從它們開始接觸起到它們達到同樣溫度的時間里

8、，究竟發生了什么呢？有人的腦海中想象這么一個圖景：熱從一個物體流向另一個物體，正如水由較高的水位流向較低的水位一樣。于是這些人因此提出這樣的類比：“水熱水”，“較高的水位較高的溫度”，“較低的水位較低的溫度”，水的流動一直要繼續到兩個水位相同，熱的流動也要到溫度相等時才停止。這些人的觀點是：“熱是一種物質，就像物體的質量一樣。它的量可以改變，也可以不改變，正如錢一樣，可以儲存在保險柜里，也可以花掉。只要保險柜始終鎖著，柜里面錢的總數就始終保持不變，和這一樣，一個被隔離的物體中的質量的總數和熱的總數也是不變的。”請你對上述觀點作些點評，如果同意就說說論據，如果反對就說說理由。這種類比的思想方法不

9、能否定，但得出的結論不能茍同。例如我們用一砂輪打摩一鐵塊，鐵塊和鐵屑的總質量是不改變的，但是只要打摩不停，熱就可以源源不斷地增加。可見熱是一種能量，它可以從其它形式的能量轉化而來。這一例子也告訴我們，對自然現象的聯系與對稱要深刻研究，全面理解。 4請你說說教科書把科學發現中經歷的失敗和挫折表達出來有什么意義？失敗和挫折能夠起到警示作用，使我們更加聰明，少走彎路。二、探究電磁感應產生的條件 要點導學 本節主要探究電磁感應產生的條件。1、探究的方法主要是實驗。連同初中學習的一個實驗，課文介紹了三個實驗，見圖4-2-1，圖4-2-2和圖4-2-3。我們要認真做好這三個實

10、驗，并從這三個實驗中分析、歸納、概括出電磁感應產生的條件。學習初中物理時，我們已經知道：閉合電路的一部分導體切割磁感應線，電路就會產生感應電流。那么在普遍情況下，電磁感應產生的條件是什么呢？完成下面兩張表格可以幫助我們發現三個實驗之間的內在聯系。 表格一、磁鐵相對于線圈運動時的電磁感應現象（圖4-2-2） 磁鐵的動作情況電流計指針的動作磁鐵的動作情況電流計指針的動作N極插入線圈S極插入線圈N極停在線圈中指針無動作S極停在線圈中指針無動作N極從線圈中抽出S從線圈中抽出 表格二、線圈中的電流變化時的電磁感應現象（圖4-2-3） 線圈A中電流的變化情況線圈B中

11、磁場的變化情況電流計指針的動作開關閉合的瞬間開關斷開的瞬間開關閉合滑動變阻器不動B中的磁場不變指針無動作開關閉合變阻器電阻變化 2、對實驗現象的歸納。從上面的兩張表格中我們可以看到，指針無動作時，無一例外地線圈中的磁場都是不變化的，那么在上面的表格中，凡是指針有動作的，線圈中的磁場又有什么共同點呢？請你用盡可能簡單的語言表達它們的共同點：。在圖4-2-1所示的實驗中，磁場是不變的，只是導體AB在切割磁感線運動而產生了電磁感應，這種方式產生電磁感應與上面所說的線圈中磁場變化產生電磁感應之間肯定是有聯系的。前者是磁場不變但閉合電路包圍磁場的面積在變，后者是閉合電路的面積不變，但電路中的磁

12、場在變。由此可見，穿過閉合電路的磁場變化或者電路包圍磁場的面積變化都會引起電磁感應。 3、概括電磁感應的條件。由于閉合電路的面積與垂直穿過此面積的磁感應強度的乘積叫做磁通量，所以產生感應電流的條件是：穿過閉合電路的磁通量發生變化。從磁感線的角度來看，磁通量就是穿過閉合電路的磁感線的數目，因此即使磁場和閉合電路的面積都不變，如果磁場與閉合電路所在平面之間的夾角變化（如由垂直變為不垂直），磁通量也會發生變化。 范例精析例1如圖4-2-4所示，在有界勻強磁場中有一矩形線圈abcd垂直磁場放置，現使線圈做如下幾種運動：（a）向上加速平移，（未出磁場），（b）勻速向右平移，（c）繞a

13、b邊轉90°，其中線圈中能產生感應電流的是。解析：要判斷線圈中是否有感應電流產生，則需判斷穿過線圈的磁通量是否發生變化。在（a）中穿過線圈平面的磁感線始終與線圈平面垂直且線圈在磁場中的面積未發生變化，所以穿過線圈的磁通量沒有變化，線圈中沒有感應電流產生。在（b）中線圈平移出磁場的過程中，在磁場中的面積逐漸減少，穿過線圈的磁通量在減少，所以線圈中有感應電流產生。在(c)中，線圈從圖示位置繞ab邊轉動90°的過程中，線圈面積不變，但磁感線與線圈平面的夾角越來越小，穿過線圈的磁感線條數在減少，故磁通量越來越小，線圈中有感應電流產生。 拓展：在判斷是否有感應電流時，除了確

14、定是閉合電路外，如閉合電路是在勻強磁場中，則著重判斷閉合電路在磁場中的面積是否變化，以及和磁感線的夾角是否發生變化，以確定磁通量是否變化，從而確定是否有感應電流發生。 例2 如圖4-2-5所示，A、B兩回路中各有一開關S1、S2，且回路A中接有電源，回路B中接有靈敏電流計，下列操作及相應的結果可能的是A、先閉合S2，后閉合S1的瞬間，電流計指針偏轉B、S1、S2閉合后，在斷開S2的瞬間，電流計指針偏轉C、先閉合S1，后閉合S2的瞬間，電流計指針偏轉D、S1、S2閉合后，在斷開S1的瞬間，電流計指針偏轉解析：回路A中有電源，當S1閉合后，回路中有電流，在回路的周圍產生磁場，回路B中有磁

15、通量，在S1閉合或斷開的瞬間，回路A中的電流從無到有或從有到無，電流周圍的磁場發生變化，從而使穿過回路B的磁通量發生變化，產生感應電動勢，此時若S2是閉合的，則回路B中有感應電流，電流表指針偏轉。所以A、D正確。 拓展：這類問題，首先要判斷該電流的磁場方向，從而確定是否有磁感線穿過線圈平面，然后再根據電流的變化情況判斷磁通量是否變化，若產生磁場的電流雖然發生了變化，但穿過線圈平面的磁通量始終為零，那么閉合回路中也不會產生感應電流。如將圖4-2-5中的回路A換成一根通過回路B的一條直徑的充分長通電直導線，則不論直導線中的電流如何變化，回路B也不會產生感應電流。 例3 恒定的勻

16、強磁場中有一圓形的閉合導體線圈，線圈平面垂直于磁場方向。當線圈在此磁場中作下列哪種運動時，線圈能產生感應電流？A.線圈沿自身所在的平面作勻速運動B.線圈沿自身所在的平面作加速運動C.線圈繞任意一條直徑作勻速轉動D.線圈繞任意一條直徑作變速轉動 解析：線圈沿自身所在的平面作勻速運動時線圈中磁通量不變；線圈沿自身所在的平面作加速運動時線圈中磁通量也不變，所以線圈中沒有感應電流。線圈繞任意一條直徑作勻速轉動時線圈中磁通量有變化，線圈繞任意一條直徑作變速轉動時線圈中磁通量也有變化，所以線圈中有感應電流。正確答案是C 、 D。 拓展：這道高考題的立意是考查考生對產生感應電流的條件是否

17、掌握。同時也考查了考生的空間想象能力。解決這一類問題的關鍵是看線圈中的磁通量是否變化。  能力訓練1、如圖4-2-6，豎直放置的長直導線ef中通有恒定電流，有一矩形線框abcd與導線在同一平面內，在下列情況中線圈產生感應電流的是（ABD）A、導線中電流強度變大B、線框向右平動 C、線框向下平動D、線框以ab邊為軸轉動 E、線框以直導線ef為軸轉動 2、下列關于產生感應電流的說法中，正確的是（D） A、只要穿過線圈的磁通量發生變化，線圈中就一定有感應電流產生 B、只要閉合導線做切割磁感線的運動，導線中就一定有感應電流 C、閉合電路的一部分導體，若不做切割磁感線運動，則閉合電路

18、中就一定沒有感應電流 D、當穿過閉合電路的磁通量發生變化時，閉合電路中就一定有感應電流 3、如圖4-2-7所示，一個矩形線圈與通有相同大小的電流的平行直導線在同一平面，且處于兩直導線的中央，則線框中有感應電流的是（BC） A、兩電流同向且不斷增大B、兩電流同向且不斷減小 C、兩電流反向且不斷增大D、兩電流反向且不斷減小 4、如圖4-2-8所示，導線ab和cd互相平行，則在下列情況中導線cd中無電流的是（D） A、電鍵S閉合或斷開的瞬間B、電鍵S是閉合的，但滑動觸頭向左滑 C、電鍵S是閉合的，但滑動觸頭向右滑D、電鍵S始終閉合，滑動觸頭不動  5、如圖4-

19、2-9所示，范圍很大的勻強磁場平行于OXY平面，線圈處在OXY平面中，要使線圈中產生感應電流，其運動方式可以是（ C） A、沿OX軸勻速平動B、沿OY軸加速平動 C、繞OX軸勻速轉動D、繞OY軸加速轉動 6、目前觀察到的一切磁體都存在N、S兩個極，而科學家卻一直在尋找是否存在只有一個磁極的磁單極子。若確定存在磁單極子，設法讓磁單極子A通過一超導材料制成的線圈如圖4-2-10所示，則下列對于線圈中的感應電流的判斷，正確的是（C） A、只有A進入線圈的過程有電流B、只有A離開線圈的過程中有電流 C、A離開線圈后，電流保持不變D、A離開線圈后，電流消失 7、如圖4-2-

20、11所示，在勻強磁場中有一線圈，線圈平面與磁感線平行。當磁場突然增大時，線圈中有感應電流嗎？為什么？       無感應電流，因為磁通量不變8、如圖4-2-12所示，一有限范圍的勻強磁場，寬度為d，將一邊長為l的正方形線框以速度v勻速地通過磁場區域，若d >l，則在線框中產生感應電流的時間為多少？若d <l，則在線框中產生感應電流的時間又為多少？    2l/v  2d/v三、楞次定律判斷感應電流的方向 要點導學1.這一節學習楞次定律，用來判斷感應電流的方向。這部分知識與法

21、拉第電磁感應定律一起組成了本章的兩大重要內容。學習中應該特別重視。2. 感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要，這就是楞次定律。3. 理解楞次定律的關鍵是阻礙兩個字。要全面地理解阻礙的意義當磁通量增大時感應電流的磁場就阻礙磁通量的增加；當磁通量減少時感應電流的磁場就阻礙磁通量的減少；當磁體靠近線圈產生感應電流時感應電流的磁場就阻礙磁體的靠近；當磁體遠離線圈產生感應電流時感應電流的磁場就阻礙磁體的遠離。特別注意：阻礙不是阻止，阻礙的意思可以用“克強助弱”、“減同增反”、“去則吸引”、“來則排斥”形象描述。4.從磁通量變化的角度來看，感應電流的磁場總要，從導體與磁場的相對運動的角度來看，感應

22、電流的磁場總要。5.如果感應電流做了功，就一定有其它形式的能轉化為感應電流的電能。當我們手持磁鐵插入閉合線圈時，感應電流的磁場阻礙磁鐵插入，我們必須克服阻力做功，這一過程中生物能轉化為電能。楞次定律實際上是能量守恒在電磁感應現象中的必然結果。所以用能量的轉化和守恒的觀點分析電磁感應現象是一種很重要的方法。范例精析例1 用圖4-3-1所示的裝置來驗證“感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流的磁通量的變化”。該裝置的電原理圖見圖4-3-2，已經判明電流表的指針是電流從左接線柱流入則向左偏，電流從右接線柱流入則向右偏。設計一個表格，把開關閉合、開關斷開、滑動變阻器電阻變化產生感應電流的幾種情況列入表格中

23、，并且在表格中比較原磁場的變化與感應電流的磁場的方向進行比較。解析表格要列入的情況有四種：開關閉合、開關斷開、變阻器電阻變大和滑動變阻器電阻變小。所以表格應該有五行。為了比較A線圈中磁場的方向、A線圈中磁場的變化、感應電流的方向、B線圈中磁場的方向，最終驗證B線圈中磁場方向是否阻礙A線圈中磁場的變化，表格應該有六列。電路的情況A線圈的磁場方向和變化B線圈中磁場的變化電流表指針偏轉方向感應電流的磁場方向感應電流的磁場的作用開關閉合向下、增大向下、增大向右向上阻礙增大開關斷開向下、減小向下、減小向左向下阻礙減少電阻變大向下、減小向下、減小向左向下阻礙減少電阻變小向下、增大向下、增大向右向上阻礙增大

24、拓展開關閉合后，把A線圈拔出或者插入也能夠產生感應電流，這種情況等效于條形磁鐵拔出或者插入B線圈。表格中就不再列入。細心的同學一定能夠發現，開關閉合后，A線圈相當于一個N極朝下的條形磁鐵，開關閉合瞬時和電阻變小時，都相當于條形磁鐵向下插入B線圈；開關斷開瞬時和電阻變大時，都相當于條形磁鐵向上離開B線圈。所以某些由于電流變化引起的感應電流方向和判斷也可以轉化為相對運動的問題來判斷。 例2 一均勻的扁平條形磁鐵與一圓形線圈同在一個平面內，磁鐵中央與圓心O重合，為了在磁鐵開始運動時在線圈中得到一方向如圖4-3-3所示的感生電流I，磁鐵的運動方式為（）A.N極向紙內，S極向紙外使磁鐵繞O點轉

25、動B.N極向紙外，S極向紙內，使磁鐵繞O點轉動C.使磁鐵沿垂直于線圈平面的方向向紙內作平動D.使磁鐵沿垂直于線圈平面的方向向紙外作平動E.使磁鐵在線圈平面內繞O點沿順時針方向轉動F.使磁鐵在線圈平面內繞O點沿逆時針方向轉動解析：由圖可知感應電流在線圈中產生的磁感線為“點”，原磁場的變化有兩種可能：一是“點”在減少；二是“叉”在增大。N極向紙內，S極向紙外使磁鐵繞O點轉動時線圈中的“叉”在增大，所以選項A正確，B 錯誤。使磁鐵沿垂直于線圈平面的方向向紙內或向紙外作平動時線圈中的磁通量都不變，所以選項C和D錯誤。使磁鐵在線圈平面內繞O點沿順時針方向轉動或逆時針方向轉動時線圈中的磁通量都不變，所以選

26、項E和F錯誤。本題正確答案是A。拓展：從楞次定律的角度來看，這道高考題屬于逆向命題。在已知感應電流的方向的情景下要求考生判斷原磁場的變化情況。這種問題一般有兩種情況，但這道高考題雖然提供了六個選項卻只有一個選項是正確的，這就要求學生有扎實的基礎知識。例3 如圖4-3-4，有一固定的超導體圓環，在其右側放著一條形磁鐵，此時圓環中沒有電流。當把磁鐵向右移走時，由于產生電磁感應，在超導體圓環中產生一定的電流（）A.這電流方向如圖中箭頭所示，磁鐵移走后，這電流很快消失B.這電流方向如圖中箭頭所示，磁鐵移走后，這電流繼續維持C.這電流方向與圖中箭頭方向相反，磁鐵移走后，這電流很快消失D.這電流方向與圖中

27、箭頭方向相反，磁鐵移走后，這電流繼續維持解析：因超導線圈無電阻，所以感應電流不會消失。磁鐵移走時感應電流的磁場要阻礙磁鐵移走,所以會產生一個S極來吸引磁鐵的N極，因此感應電流的方向與圖示的方向相反。正確答案為D。拓展：作為一道考查楞次定律的題目這道高考題并不難，但是這道高考題以超導線圈這一高科技產品作為背景，使得考題耳目一新。例4 如右圖4-3-5所示的條形磁鐵向閉合線圈靠近時，試在線圈中畫出感應電流的方向。解析：方法一用磁通量的變化來判斷。磁鐵向右運動導致線圈內部方向向左的磁通量增大，感應電流在線圈內部產生方向向右的磁場以阻礙磁通量的增大，線圈的左端應該是S極，所以感應電流在線圈外部的方向為

28、由a到G到b。方法二用感應電流的磁場阻礙相對運動的觀點來判斷。當S極向線圈靠近時感應電流的磁場在線圈的左端產生一個S極阻礙磁鐵的靠近，所以感應電流在線圈外部的方向是由a到G到b。拓展：從上述的兩種方法來比較，可以看出用感應電流阻礙相對運動的方法進行判斷較為簡單。例5 圖4-3-6所示abcd是一水平放置的導體框，其中只有ab可以自由滑動。當條形磁鐵向下運動時試說明ab將如何運動？解析：磁鐵向下運動導致abcd中的豎直向下的磁通量增大，感應電流為阻礙磁通量的增大，其面積就有縮小的趨勢，所以導線ab向左運動。拓展：本題也可以用阻礙相對運動的方法解決。當磁鐵的N極向下運動時，感應電流的磁場在線圈的上

29、方產生N極阻礙磁鐵的靠近。導線ab中的電流是由b流到a ，根據左手定則導線ab受向左的安培力作用，導線ab向左運動。通過比較可以看出本題用感應電流的磁場阻礙磁通量的變化解決較為方便。所以解題時采取什么方法要具體問題具體分析。例6圖4-7所示的電路中當電鍵S斷開時，試標出閉合線圈中感應電流的方向并簡述理由。解析：電鍵斷開導致Q中向左的磁通量減少，感應電流在線圈Q中的磁場方向向左，感應電流在線圈外部的方向由b到G到a。見圖4-3-8所示。拓展：電鍵S斷開等效于線圈P離開線圈Q，即相當于P的N極離開Q，Q的右端就產生S極阻礙P的N極離開，所以線圈Q的左端是N極，感應電流的方向如圖4-3-8所示。&#

30、160;能力訓練1、如圖4-3-9所示，開關閉合的瞬間，流過電流計的電流方向是。（填順時針或逆時針）。逆時針2、如圖4-3-10所示，正方形線框abcd的邊長為d，向右通過寬為L的勻強磁場，且d<L，則在線圈進入磁場的過程中，線框中的感應電流方向為；在線框移出磁場的過程中，線框中的感應電流方向為。abcdaadcba3、如圖4-3-11所示，M、N為水平放置的兩根固定且平行的金屬導軌，兩根導體棒P、Q垂直于導軌放置并形成一個閉合回路，將閉合回路正上方的條形磁鐵從高處下落時：（AD） A、P、Q將互相靠攏B、P、Q將互相遠離 C、磁鐵的加速度仍為gD、磁鐵的加速度小于g4、如圖4-3-12

31、所示，電池的正負極未知，在左側軟鐵棒插入線圈過程中，懸吊在線圈右側的鋁環將：（B）A、不動B、向右運動C、向左運動D、 可能向右運動，也可能向左運動5、感應電流的磁場一定：（D）A、      阻礙引起感應電流的磁通量B、與引起感應電流的磁場反向C、與引起感應電流的磁場同向D、阻礙引起感應電流的磁通量的變化6、如圖4-3-13所示，通電直導線與線圈abcd在同一平面內，則：（BD） A、線圈向右平動時，感應電流沿adcb方向 B、線圈豎直向下平動，則無感應電流 C、線圈以ab邊為軸轉動，產生的感應電流沿adcb方向 D、線圈沿垂直紙面方向遠離導

32、線，則產生的感應電流沿abcd方向7、如圖4-3-14所示，乙線圈和甲線圈互相絕緣，且乙線圈的一半面積在甲線圈內，當甲線圈中的電流逐漸減弱時，乙線圈的感應電流：（D）A、為零B、順時針方向C、逆時針方向D、無法確定8、如圖4-3-15甲所示，當條形磁鐵由上向下插入螺線管時，請在圖上標出通過電流計的電流方向。如圖4-3-15乙所示，當條形磁鐵由遠向螺線管靠近時，請在圖上標出通過電流計的電流方向。并簡述理由。在線圈外部電流方向為ba, 在線圈外部電流方向為ba9、如圖4-3-16所示，A為一帶負電的橡膠圓盤，由于它的轉動，使得金屬環L中產生了如圖所示的感應電流，則A的轉動情況是：（BC） A、順時

33、針加速轉動B、逆時針加速轉動 C、順時針減速轉動D、逆時針減速轉動10、如圖4-3-17所示的螺線管內有軟鐵棒，當電鍵S閉合的瞬間，靈敏電流計G內是否有電流通過？若有，請說明電流的方向。并簡述理由。有在線圈外部電流方向為ab；S閉合時P的右端是S極，相當于S極向線圈Q靠近，Q的右端應該出現S極阻礙S極的靠近，所以Q作為一個電源，它的左端是電源正極，電流從a流出來。11、圖4-3-18中當條形磁鐵向下運動時閉合導線繞制的螺旋管內產生如圖所示的感應電流，請在圖中完成螺旋管的繞向。螺旋管的繞向如下右圖所示三. 楞次定律應用 要點導學1.應用楞次定律判斷感應電流方向的四個步驟。（ 1 ）明確

34、原磁場的方向；（ 2 ）明確穿過閉合回路的磁通量是在增加還是在減少；（ 3 ）根據楞次定律確定感應電流的磁場方向；（ 4 ）利用安培定則，判斷感應電流的方向。2. 感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流的磁通量的變化。這句話高度概括了楞次定律，但是由于產生感應電流的情景有好多種，所以楞次定律的表述也有好幾種，主要有以下五種：(1)閉合線圈的面積不變，感應電流是因磁場變化引起的則感應電流的磁場阻礙原磁場的變化克強助弱；(2)磁場不變，感應電流是因回路面積變化而產生的則感應電流的磁場阻礙其面積的變化。(3)感應電流是因為導體與磁場的相對運動產生的則感應電流的磁場阻礙它們的相對運動“去則吸引、來則排斥”

35、。(4)感應電流是因自身的電流變化而產生的則感應電流的磁場阻礙電流的變化。（這一點將在自感現象中遇到）(5)感應電流是因為閉合電路中的一部分導體切割磁感線產生的，則用右手定則判斷感應電流的方向。右手定則是楞次定律的特例，根據楞次定律切割磁感線產生的安培力一定阻礙切割磁感線的運動。我們應用楞次定律時可以在上述五種方法中選擇自己覺得比較簡單的一種。3.要正確理解楞次定律中的“阻礙”兩字的意思：（ 1 ）阻礙不是阻止。磁通量減少時感應電流的磁場與原磁場方向相同，阻礙原磁場的減弱，但原磁場畢竟還在減弱。在直導線切割磁感線產生感應電流時，感應電流的出現一定阻礙切割磁感線的運動，但不是阻止這種運動，因為這

36、種運動還在進行。（ 2 ）阻礙不一定是反抗，阻礙還可能有補償的意義。當磁通量減少時感應電流的磁場就補嘗原磁場的磁通量的減少。這里關鍵是要知道阻礙的對象是磁場的變化，阻礙的對象不是磁場。（ 3 ）阻礙是能量守恒的必然結果，在電磁感應現象中克服感應電流的阻礙作用做多少功就有多少其它形式的能轉化為感應電流的電能。范例精析 例 1如圖4-3-19所示，當長直導線中電流減小時，兩輕質閉合導體環a、b 將如何運動？解析：當長直導線中的電流減小時，它在其周圍產生的磁場將減弱，兩導體環中的磁通量亦將減少。因而，兩環中產生感應電流的原因都是穿過其中的磁通量在減少，所產生的感應電流的結果必將“反抗磁通量的減少”。

37、又因越靠近直導線處，磁場越強，所以，導體環和 b 都向直導線靠近。即環向右移動， b 環向左移動。拓展：本題中如果兩環的平面與長直導線垂直，則無論長直導線中的電流如何變化環中的磁通量都不變化，環中均無感應電流，兩環均不會因長直導線中的電流變化而運動。例2如圖4-3-20所示，一條形磁鐵從線圈上方落下，試問，在磁鐵接近線圈和離開線圈的兩過程中，其加速度與重力加速度 g 的關系分別如何？解析：當磁鐵在上方落下接近線圈時，線圈中產生感應電流的原因是二者相互接近，其中所產生的感應電流的磁場必然將“阻礙二者的相互接近”。因而，它們間產生斥力，磁鐵下落的加速度必小于 g 。當磁鐵離開線圈繼續下落時，產生感

38、應電流的原因則是二者相互遠離，此時線圈中產生感應電流的磁場必然是“阻礙二者相互遠離”，因而，它們間產生引力，故磁鐵下落的加速度小于 g 。拓展：上述的結論與磁鐵的極性無關。由于磁鐵都有兩個極，所以在磁鐵穿過線圈的過程中線圈中的電流一定會改變方向。假如磁鐵先是N極插入則感應電流使線圈的上端出現N極，等到磁鐵穿出線圈離開時一定是S極遠離線圈，感應電流在線圈的下端產生N極，這時的電流方向肯定與前述的電流方向相反。例3圖4-3-21中A是一個邊長為L的方形線框，電阻為R，今維持線框以恒定的速度v沿x軸運動，并穿過圖中所示的勻強磁場B區域。若以x軸為正方向作為力的正方向，線框在圖示位置的時刻作為時間的零

39、點，則磁場對線框的作用力F隨時間t的變化圖線為（）解析：線框剛進入磁場時它右邊的一條邊切割磁感線產生感應電流，磁場對線框的作用力F阻礙線框向右的運動，磁場對線框的作用力F向負X軸方向；線框全部進入磁場開始磁通量不變，無感應電流磁場對線框的作用力F=0，線框的右邊的一條邊出了磁場，它的左邊切割磁感線產生感應電流，磁場對線框的作用力F還是向負X軸方向，所以磁場對線框的作用力F總是阻礙線圈A的運動，總是向負X軸方向，所以正確答案是B。拓展：本題從相對運動的角度分析更加簡單，磁場對線框的作用力F總是阻礙線框A向X軸正向運動，所以在有感應電流的時間內磁場對線框的作用力F都向負X軸方向。例4如圖4-3-2

40、2所示，一寬40cm的勻強磁場區域，磁場方向垂直紙面向里。一邊長為20cm的正方形導線框位于紙面內，以垂直于磁場邊界的恒定速度v=20cm/s通過磁場區域，在運動過程中，線框有一邊始終與磁場區域的邊界平行。取它剛進入磁場的時刻t=0，在下列圖線中，正確反映感生電流強度隨時間變化規律的是：( ) 解析：在01秒內線框中磁通量增大；12秒內磁通量不變故無感應電流；23秒內磁通量減少，所以感應電流的方向與01秒內的電流方向相反，正確答案是C。拓展：本題如果磁場寬度為20，則正確的選項是A。例5如圖4-3-23所示，固定水平桌面上的金屬框架cdef，處在豎直向下的勻強磁場中，金屬棒ab擱在框架上，可無

41、摩擦滑動，此時adeb構成一個邊長為L的正方形，棒的電阻為r，其余部分電阻不計，開始時磁感應強度為B0。（1）若從t=0時刻起，磁感應強度均勻增加，每秒增量為，同時保持棒靜止，求棒中的感應電流，在圖上標出感應電流的方向。 （2）在上述（1）情況中，始終保持棒靜止，當t=t1秒末時需加的垂直于棒的水平拉力為多大？（3）若從t=0時刻起，磁感強度逐漸減小，當棒以恒定速度向右作勻速運動時，可使棒中不產生感應電流，則磁感強度應怎樣隨時間變化（寫出B與t的關系式）？解析：（1）感應電動勢E=tkL2感應電流 I=E/r=kL2/r 方向：逆時針（見右圖）（2）t=t1秒時，B=B0+kt1F=BIL F

42、=(B0+kt1)kL3/r （3）總磁通量不變BL(L+vt)=B0L2B=B0L/(L+vt)拓展：本題設置了合理的臺階。（1）因磁通量增大產生感應電動勢和感應電流，在簡單情況考查法拉第電磁感應定律和全電路歐姆定律。（2）考查考生是否知道金屬棒ab受到的磁場力是隨時間變化的，在這里死記公式就不一定奏效了。（3）磁場在變化，加上導體棒的運動要不產生感應電流，要求考生能綜合兩個因素，抓住磁通量不變這個關鍵來解題。2003年江蘇省高考題再次出現類似問題，說明我們平時要多訓練綜合分析能力。例6 法拉第圓盤發電機的原理分析。圖4-3-24甲是法拉第圓盤發電機的照片，乙是圓盤發電機的側視圖，丙是發電機

43、的示意圖。設CO=r，勻強磁場的磁感應強度為B，電阻為R，圓盤順時針轉動的角速度為。（1）說明感應電流的方向；（2）不計圓盤的電阻，求感應電流的大小。解析我們可以把圓盤分割成無數條很細的金屬條（有點象自行車的輻條），那么每一根金屬條都在切割磁感線，每一根金屬條都是一個電源。（1）由于的兩端分別接在圓心和圓周邊上，所以這無數個電源是并聯在CO之間，在丙圖中用右手定則可以判定電源CO的正極是O和D點（也就是說圓盤的邊緣是電源的正極），所以電流的方向是（請注意O和D的電勢是相等的）。（2）關于OC的電動勢的計算，如果用公式E=lvB，雖然符合l、v、B三者兩兩垂直的條件，但是OC上各點的速度不同就成

44、了一個問題。因為從C到O點速度是均勻變化的，所以可以用CO上各點的平均速度作為切割磁感線的有效速度。即v=(vC+v0)/2=r/2，E=rvB=r2B/2。所以電流大小為I=r2B/2R。拓展如果把此圓盤挖去半徑為r/2的同心圓，仍以角速度繞C點順時針轉動，原來接C點的導線接在圓盤的內側，圓盤切割磁感線的平均速度應為v=(r/2+r )/2=3r /4，圓盤的電動勢就是E=3r2B /4。希望讀者注意平均速度的求法。能力訓練 1、應用楞次定律判斷感應電流的方向，一般步驟是：首先要明確；其次要明確；再次根據楞次定律確定；最后利用確定感應電流的方向。原磁場的方向穿過閉合電路的磁通量是增加還是減少

45、確定感應電流的磁場方向安培定則2、圖4-3-25表示閉合電路的一部分導體在磁極間運動的情形，圖中導體垂直于紙面，O表示導體的橫截面，a、b、c、d分別表示導體運動中的四個不同位置，箭頭表示導體在那個位置上的運動方向，則導體中感應電流的方向為垂直紙面向里時，導體的位置是（A） A、aB、bC、cD、d3、如圖4-3-26所示，若不計滑軌的電阻，當導線MN在磁感應強度為B的勻強磁場中向右作勻速平動時下列結論中正確的是（AB）A、      線圈L2中的電流方向如圖所示B、電流計G中無電流通過 C、電流計G中有電流通過，方向從a到bD、電流計G中有電

46、流通過，方向從b到a4、當閉合電路的一部分導體（長度為l）在磁感應強度為B的勻強磁場中以速度v勻速運動時，若電路中有感應電流產生，且l垂直于B、v，則導體運動方向和磁感線之間的夾角一定不等于多少度？00或18005、如圖4-3-27所示，電阻不計的光滑導體框架，水平地放在磁感應強度為B、方向豎直向上的勻強磁場中，框架寬為L，框架上放一質量為m、電阻為R的導體棒，現用一水平恒力F作用于棒上，使棒由靜止開始運動，當棒的速度為零時，棒的加速度大小為多大？當棒的速度為v時，棒的加速度為多大？F/m(FB2L2v/R)/m6、在磁感應強度B為0.4T的勻強磁場中，讓長0.2m的導體ab在金屬框上以6m/

47、s的速度向右移動，如圖4-3-28所示，此時ab中感應電動勢的大小等于多少伏？如果R1=6，R2=3，其他部分的電阻不計，則通過ab的電流大小為多少安培？0.48V 0.24A 7、圖4-3-29中矩形線框ab邊長l1=20cm，bc邊長l2=10cm，電阻為20，置于B=0.3T的勻強磁場中，磁感線方向與線框平面垂直，若用力拉動線框，使線框沿圖中箭頭方向以v=5.0m/s的速度勻速運動，求在把線框從如圖位置拉出磁場過程中，通過導體回路某一截面的電量是多少？在此過程中外力做功是多少焦耳？3×10-4C，4.5×10-5J8、如圖4-3-30，水平金屬滑軌MN與PQ

48、平行，相距d=0.4m，電阻R=1，勻強磁場的磁感強度B=2T，其方向垂直矩形平面MNQP且向外，金屬棒ab與MN垂直，在水平拉力F作用下沿滑軌向右勻速移動，此時電壓表的示數為U=0.5V，若ab棒與兩滑軌接觸點之間棒的電阻為r=0.2，其余導體電阻不計，試求：（不計摩擦）ab棒移動的速度v的大小；在時間t=2s內拉力F所做的功。0.75m/s 0.6J9、如圖4-3-31所示的一個導體回路內，連接著一個電容器C，若有一垂直穿過回路平面的磁場（方向垂直紙面向外）正在減小，則電容的上極板帶何種電荷？負電10、一個由導線組成的矩形線圈長為2L，以速率v勻速穿過有理想界面的寬為L的勻強磁場，如圖4-

49、3-32所示。圖乙中的哪幅能正確地表示矩形線圈內的電流隨時間變化的關系？簡述理由。C能正確表示線圈中電流隨時間變化的規律；線圈的右邊勻速切割磁感受線和線圈的左邊切割磁感受線的過程時電流的大小不變，但方向相反，一圈不切割磁感線時無感應電流。11、如圖4-3-33所示，讓線圈A自由落下，并通過一段有足夠長的勻強磁場的空間，試定性討論線圈運動的加速度變化情況。（不考試空氣阻力）進入磁場開始a先減小，全部進入磁場后a=g，移出磁場時a減小，移出磁場后a=g。12、如圖4-3-34所示，一個水平放置的矩形閉合線框abcd，在水平放置的細長磁鐵極中心附近落下，下落過程中線框保持水平且bc邊在紙外,ad邊在

50、紙內它由位置甲經乙到丙，且甲、丙都靠近乙。在這下落過程中，線框中感應電流的方向為（B）Aabcda Badcba C從位置甲到乙時,abcda，從位置乙到丙時adcba D從位置甲到乙時，adcba，從位置乙到丙時abcda四、法拉第電磁感應定律要點導學1這一節學習法拉第電磁感應定律，要學會感應電動勢大小的計算方法。這部分內容和楞次定律是本章的兩大重要內容，應該高度重視。2法拉第電磁感應定律告訴我們電路中產生感應電動勢的大小跟成正比。若產生感應電動勢的電路是一個有n匝的線圈，且穿過每匝線圈的磁感量變化率都相同，則整個線圈產生的感應電動勢大小E=。3直導線在勻強磁場中做切割磁感線的運動時，如果運

51、動方向與磁感線垂直，那么導線中感應電動勢的大小與、和三者都成正比。用公式表示為E=。如果導線的運動方向與導線本身是垂直的，但與磁感線方向有一夾角，我們可以把速度分解為兩個分量，垂直于磁感線的分量v1=vsin,另一個平行于磁感線的分量不切割磁感線，對感應電動勢沒有貢獻。所以這種情況下的感應電動勢為E=Blvsin。4應該知道：用公式E=n/t計算的感應電動勢是平均電動勢,只有在電動勢不隨時間變化的情況下平均電動勢才等于瞬時電動勢。用公式E=Blv計算電動勢的時候，如果v是瞬時速度則電動勢是瞬時值；如果v是平均速度則電動勢是平均值。5. 公式E=n/t是計算感應電動勢的普適公式，公式E=Blv則

52、是前式的一個特例。6關于電動機的反電動勢問題。電動機只有在轉動時才會出現反電動勢（線圈轉動切割磁感線產生感應電動勢）；線圈轉動切割磁感線產生的感應電動勢方向與電動機的電源電動勢方向一定相反，所以稱為反電動勢；  有了反電動勢電動機才可能把電能轉化為機械能,它輸出的機械能功率P=E反I； 電動機工作時兩端電壓為U=E反+Ir（r是電動機線圈的電阻），電動機的總功率為P=UI，發熱功率為P熱=I2r，正常情況下E反>>Ir， 電動機啟動時或者因負荷過大停止轉動，則I=U/r，線圈中電流就會很大，可能燒毀電動機線圈。范例精析例1法拉第電磁感應定律可

53、以這樣表述：閉合電路中感應電動勢的大小（）A、跟穿過這一閉合電路的磁通量成正比B、跟穿過這一閉合電路的磁感應強度成正比C、跟穿過這一閉合電路的磁通量的變化率成正比D、跟穿過這一閉合電路的磁通量的變化量成正比 解析：E=/t，與t的比值就是磁通量的變化率。所以只有C正確。 拓展：這道高考題的命題意圖在于考查對法拉第電磁感應定律的正確理解。考生必須能夠正確理解磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化率這三個不同的概念。例2 圖4-4-1中abcd是一個固定的U形金屬框架，ab和cd邊都很長，bc邊長為L，框架的電阻可不計，ef是放置在框架上與bc平行導體桿，它可在框架上自由滑動（摩

54、擦可忽略）。它的電阻為R，現沿垂直于框架平面的方向加一恒定的勻強磁場，磁感應強度為B，方向垂直于紙面向里。已知當以恒力F向右拉導體桿ef時，導體桿最后勻速滑動，求勻速滑動時的速度。 解析：勻速運動時導體桿所受合力應等于零，故：F=ILB=B2vL2/R，v=FR/B2L2。 拓展：今天看這道高考題好象十分簡單。其實對本題的過程進行認真的分析對夯實基礎是十分重要的。在恒定外力作用下導體桿ef向右加速運動，導體桿ef因切割磁感線而產生感應電動勢，回路中產生感應電流，磁場對感應電流的安培力阻礙導體桿ef向右的運動，導體桿ef的加速度減小、速度增大、電動勢增大、電流增大、安培力增大

55、，直到安培力與恒定外力相等時導體桿ef就作勻速運動。 例3如圖4-4-2所示，邊長為0.1m正方形線圈ABCD在大小為0.5T的勻強磁場中以AD邊為軸勻速轉動。初始時刻線圈平面與磁感線平行，經過1s 線圈轉了90°，求：（1）       線圈在1s時間內產生的感應電動勢平均值。（2）       線圈在1s末時的感應電動勢大小。 解析：初始時線圈平面與磁感線平行，所以穿過線圈的磁通量為零，而1s末線圈平面與磁感線垂直，磁通量最大，故有磁通量變化

56、，有感應電動勢產生。（1）只要用E=/t 來進行計算平均電動勢。 E=/t =0.5×0.1×0.1/1=0.005V。   (2)1s末的感應電動勢是指瞬時值，應該用E=BLvt 來進行計算。當線圈轉了1s時，恰好轉了90°，此時線圈的速度方向與磁感線的方向平行，線圈的BC段不切割磁感線（或認為切割磁感線的有效速度為零），所以線圈不產生感應電動勢，E=0。 拓展：要把握感應電動勢計算公式E=n/t的條件。公式目前只能用來計算一段時間內的平均值。E=BLv公式中的v是與磁感線垂直的有效切割速度，在這個前提下再來考慮v是即時值

57、還是平均值就可以求解電動勢的即時值或平均值。 例4 矩形線圈abcd，長ab=20cm ,寬bc=10cm, 匝數n=200,線圈回路總電阻R= 50，整個線圈平面均有垂直于線框平面的勻強磁場穿過，磁感應強度B隨時間的變化規律如圖4-4-3所示，求：（1）線圈回路的感應電動勢。（2）在t=0.3s時線圈ab邊所受的安培力。解析：從圖象可知，與線圈平面垂直的磁場是隨時間均勻增大的，穿過線圈平面的磁通量也隨時間均勻增大，線圈回路中產生的感應電動勢是不變的，可用法拉第電磁感應定律來求。 （1）       感應電動勢E=n/t=200×15×10-2×0.02/0.3=2V （2）       I=E/R=2/50 A=0.04A  當t=0.3s時，B=20×10-2 TF=nBIL=200×20×10-2×0.04×0.2N=0.32N 拓展：磁