新教材人教版高中物理

選擇性必修第二冊

第2章知識點清單

目錄

第2章電磁感應

第1節(jié)楞次定律

第2節(jié)法拉第電磁感應定律

第3節(jié)渦流、電磁阻尼和電磁驅動

第4節(jié)互感和自感

第2章電磁感應

第1節(jié)楞次定律

一、影響感應電流方向的因素

1.選舊干電池用試觸的方法明確電流方向與電流表指針偏轉方向之間的關系。

2.實驗裝置科必…4遍軍"

1正"述"志"備

將線圈與電流表組成閉合電路，如圖所示。（"負"述"左"編

3.實驗I己錄

分另U將9S形磁體的N極或S極才擊入、N極或S極左目出線6S,記錄感應電力W方E可如下

—

|1

告、N

N—4S

-----、----11A一—」一＞

、---<—---—'1一,

、~~>——*—___---—/?—?一）

----------、--------

---------/S-------JIN<----N_J_s

甲乙丙T

甲乙丙丁

N極向下，s極向下，N極向下，S極向下，

條形磁體運動情況

插入線圈插入線圈抽出線圈抽出線圈

磁體磁場的方向向下向上向下向上

穿過線圈的磁通量變化情況增加增加減少減少

電流表指針偏轉方向右偏左偏左偏右偏

感應電流的方向（俯視）逆時針順時針順時針逆時針

感應電流的磁場方向向上向下向下向上

磁體磁場的方向與感應電流

相反相反相同相同

的磁場方向的關系

磁體與線圈間的作用情況排斥排斥吸引吸引

4.實驗結論

⑴當穿過線圈的磁通量增加時，感應電流的磁場方向與原磁場的方向相反；當穿過線

圈的磁通量減少時，感應電流的磁場方向與原磁場的方向相同。

⑵當磁體靠近線圈時，兩者相斥；當磁體遠離線圈時，兩者相吸。

5.用一節(jié)干電池通過試觸法確定電流方向與電流表指針偏轉方向之間的關系時，首先

應明確電流方向：在電源外部，電流從電源正極流出，經(jīng)過外電路流回電源的負極。

二、楞次定律

1,內(nèi)容：感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁

通量的變化。

2.實質(zhì)：感應電流沿著楞次定律所述的方向，是能量守恒定律的必然結果。

三、右手定則

1.內(nèi)容：伸開右手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)；讓

磁感線從掌心進入，并使拇指指向導線運動的方向，這時四指所指的方向就是感應電

流的方向。如圖所示。

2,應用范圍：判定導線切割磁感線時感應電流的方向。

四、楞次定律的理解及應用

1.因果關系

閉合導體回路中原磁通量的變化是產(chǎn)生感應電流的原因，而感應電流的磁場的產(chǎn)生是

感應電流存在的結果，即只有當穿過閉合導體回路的磁通量發(fā)生變化時，才會有感應

電流的磁場出現(xiàn)。

2.“阻礙”的含義

（1）誰阻礙誰：感應電流的磁場阻礙引起感應電流的磁通量的變化。

⑵阻礙什么：阻礙的是磁通量的變化，而不是磁通量本身。

⑶如何阻礙：磁通量增加時，感應電流的磁場與原磁場的方向相反；磁通量減小時,

感應電流的磁場與原磁場的方向相同（增反減同）。

⑷結果如何：阻礙只是延緩了磁通量的變化，而不是阻止它的變化，變化將繼續(xù)進

行（阻而未止）。

3.“阻礙”的表現(xiàn)：電磁感應現(xiàn)象中，感應電流產(chǎn)生的“效果”總要“反抗”（或“阻

礙”）引起感應電流的“原因”。常見的“阻礙”現(xiàn)象有以下幾種：

引起感應電流的原因感應電流產(chǎn)生的效果如何“阻礙”口訣

在磁通量增加時，產(chǎn)生的磁

磁場變化產(chǎn)生磁場場與原磁場方向相反，反之增反減同

則相同

產(chǎn)生的磁場力總是阻礙導體

導體相對運動產(chǎn)生磁場力來拒去留

的相對運動

在磁通量增加時，線圈收縮，

磁場變化線圈面積變化增縮減擴

面積減小，反之則擴大

⑴若是由于相對運動產(chǎn)生電磁感應現(xiàn)象，則感應電流所產(chǎn)生的力的效果阻礙相對運動

(來拒去留)。

(2)電磁感應現(xiàn)象中，回路面積變化總要阻礙磁通量的變化，當回路中只有一個方向的

磁通量時，才可直接應用“增縮減擴”。

五、右手定則、楞次定律、左手定則的比較

1.楞次定律與右手定則的比較

楞次定律右手定則

研究閉合回路的一部分，即做切割磁感

整個閉合導體回路

對象線運動的導體

區(qū)適用只適用于一段導體在磁場中做切

各種電磁感應現(xiàn)象

別范圍割磁感線運動的情況

用于磁感應強度隨時間變化而產(chǎn)生的用于導體切割磁感線產(chǎn)生的電磁

應用

電磁感應現(xiàn)象較方便感應現(xiàn)象較方便

聯(lián)系右手定則是楞次定律的特例

2.右手定則與左手定則的比較

右手定則左手定則

判斷磁感應強度B、切割速度V、判斷磁感應強度B、電流1、安培力F

作用

感應電流1的方向的方向

運動方向、磁場方向、感應電電流方向、磁場方向、安培力方向中

已知條件

流方向中的任意兩個的任意兩個

.（因）

（因）華g

不意圖（果）由B

?。ü?/p>

因果關系因動而電因電而動

應用實例發(fā)電機電動機

拇指指向導體切割磁感線運動方向電流所受安培力方向

能量轉化機械能今電能電能=機械能

第2節(jié)法拉第電磁感應定律

一、電磁感應定律

1.感應電動勢

感應電動勢感應電流

電磁感應現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢，產(chǎn)生感應

概念電磁感應現(xiàn)象中產(chǎn)生的電流

電動勢的那部分導體相當于電源

條件磁通量有變化①磁通量變化；②電路閉合

兩者聯(lián)系在電磁感應現(xiàn)象中，既然有感應電流產(chǎn)生，那么電路中一定有感應電動勢

2,法拉第電磁感應定律

⑴內(nèi)容：閉合電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比。

」城通量的變化量，八6①，-中?

⑷Zx式.4中

h=—

'、、分成通量■友麥了△中所網(wǎng)對冏

若閉合電路是一個匝數(shù)為n的線圈，而且穿過每匝線圈的磁通量總是相同的，則整個

線圈中的感應電動勢E二喏。

⑶單位：在國際單位制中，電動勢E的單位是伏（V）,且IV二lWb/s。

二、導線切割磁感線時的感應電動勢

2.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個夾角0時，如圖所

示，可將導線的速度v沿垂直于磁感線和平行于磁感線兩個方向分解，

則分速度ecos0不使導線切割磁感線，使導線垂直切割磁感線的分速度為VFV

從而使導線產(chǎn)生的感應電動勢為

sin0,E=Blvi=BlvsinQo

3.導線運動速度越大，產(chǎn)生的感應電動勢不一定越大。因為導線切割磁感線時，產(chǎn)生

的感應電動勢的大小與垂直磁感線方向的速度有關，而速度大，垂直磁感線方向的速

度不一定大。

三、對法拉第電磁感應定律的理解

研究對象E二n詈的研究對象是一個回路，求得的電動勢是整個回路的感應電動勢

E二n詈求得的電動勢是整個回路的感應電動勢，而不是回路中某段導體的

物理意義感應電動勢。整個回路的感應電動勢為零，而回路中某段導體的感應電動

勢不一定為零

①E二nS詈：當S不變、B隨時間變化時，用公式E二nS胃求感應電動勢其

公式的三中S為線圈在磁場內(nèi)的有效面積。

種變形應②E=nB^|：當磁場不變、回路面積S隨時間變化時，用公式E二也筆求解。

用③若回路中與磁場方向垂直的回路面積S及磁感應強度B均隨時間變化，

則Et=nS卷+nBt卸，要特別注意題目要求的是哪個時刻的感應電動勢

瞬時值與E二n詈求的是At時間內(nèi)的平均感應電動勢；當At―0時，E為瞬時感應電

平均值動勢。在磁通量均勻變化時，瞬時值等于平均值

q=lAt=黑At二嗒?？梢?，在一段時間內(nèi)通過導線橫截面的電荷量q僅由

線圈的匝數(shù)n、磁通量的變化量△①和閉合電路的電阻R決定。因此，要

求電荷量快速求得通過導線橫截面的電荷量q,關鍵是正確求得磁通量的變化量

△①，在計算時，通常取其絕對值。線圈在勻強磁場中轉動，在一個周期內(nèi)

穿過線圈的磁通量的變化量△①二0,故通過導線橫截面的電荷量q=0

（1沖、△①、養(yǎng)三者的大小沒有必然聯(lián)系，這一點可與運動學中的V、Av,六三者相類

比。值得注意的是：①很大，普可能很?。恢泻苄?，箸可能很大；①二0,普可能

不為零（如線圈平面轉到與磁感線平行位置時）。

⑵磁通量的變化率詈是0-t圖像上某點切線的斜率。

四、對導體切割磁感線時產(chǎn)生感應電動勢的理解

1.對公式E=Blv的理解

⑴在公式E二Blv中，1是指導體的有效切割長度，即導體在垂直于速度v方向上的投

影長度，如圖所示的幾種情況中，感應電動勢都是E二Blv。

I中IXX\X//XX

⑵公式中的V應理解為導體和磁場間的相對速度，當導體不動而磁場運動時，也有

感應電動勢產(chǎn)生。

⑶當V與I或v與B的夾角為e時，公式E二印v仍可用來求解導體切割磁感線時產(chǎn)生

的感應電動勢，但應注意的是其中的I或v應用有效切割長度或有效切割速度。

當B、I、v三個量的方向相互垂直時，0=90°,感應電動勢最大；當有任意兩個量的

方向平行時，0=0°,感應電動勢為0。

⑷該公式可看成法拉第電磁感應定律的一個推論，通常用來求導線運動速度為v

時的瞬時感應電動勢，隨著v的變化，E也相應變化；若v為平均速度，則E就為平

均感應電動勢。

⑸如圖所示，勻強磁場的磁感應強度為B,長為I的金屬棒繞0點在垂直于勻強磁場

XX

的平面內(nèi)以角速度3轉動。BX

①0點在棒的端點時，E=B叵二Blv中二會『3。X乂X

②O點在棒的中點時，E二0。G彳

b

XX2XXX

③O點為任意點時，E=|B1?CJ-|B1^O

2.公式E=喈與與Blv的區(qū)別與聯(lián)系

?_△①

E=n—E=Blv

At

研究對象整個閉合回路回路中做切割磁感線運動的那部分導體

區(qū)適用范圍各種電磁感應現(xiàn)象只適用于導體切割磁感線的情況

別

求得的是At時間內(nèi)的平均求得的是某時刻的瞬時感應電動勢（若v

計算結果

感應電動勢為平均速度，求的是平均感應電動勢）

①E=Blv可由E二喏推導出來。

聯(lián)系

②對于公式E二n等，當At-0時，E為瞬時感應電動勢

五、電磁感應的圖像問題

1.常見圖像問題

①磁感應強度B、磁通量中、感應電動勢E和感應電流1隨時間t變化的

圖像，即B-t圖像、⑦-t圖像、E-t圖像和l-t圖像。

圖像類型

②對于切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢和感應電流的情況，還常涉及感應電動

勢E和感應電流1隨導線位移x變化的圖像，即E-x圖像和l-x圖像

常見問題①由給定的電磁感應過程選出或畫出正確的圖像。

類型②由給定的有關圖像分析電磁感應過程，求解相應的物理量

左手定則、右手定則、安培定則、楞次定律、法拉第電磁感應定律、歐姆

應用知識

定律、牛頓運動定律、相關數(shù)學知識等

2.解決圖像問題的一般步驟

⑴明確圖像的種類：①隨時間t變化的圖像，如B-t圖像、①-t圖像、E-t圖像、

l-t圖像、U-t圖像、F安-t圖像、F外-t圖像等；

②隨位移x變化的圖像，如E-x圖像、l-x圖像等。

⑵由給定的有關圖像分析電磁感應過程。

⑶用右手定則或楞次定律確定方向的對應關系。

⑷結合法拉第電磁感應定律、歐姆定律、牛頓運動定律等知識寫出函數(shù)關系式，一般

按照外=安=安二安v的思路找關系式。

E=Blv^l=-K+r->UIR—FBII—PF

⑸根據(jù)函數(shù)關系式進行數(shù)學分析，如分析斜率的變化、截距等。

2.解決電磁感應中電路問題的一般步驟

⑴用法拉第電磁感應定律、楞次定律和安培定則確定感應電動勢的大小和方向。

⑵國等效電路圖。

⑶運用閉合電路的歐姆定律，串、并聯(lián)電路的性質(zhì)等求解。

3.與上述問題相關的幾個知識點

閉合電路電磁感應

卜旦

'~R+rE=Blv

u=RE聯(lián)系1：電動勢EE=n笑

L~R+r

聯(lián)系2：功和能f-1R/2

P=IU2

Q=PRt

q=R+r

q=It

七、電磁感應中動力學問題的分析方法

1.通電導體在磁場中受到安培力作用，電磁感應問題往往和力學問題聯(lián)系在一起。解

決的基本方法如下:

“源”的分離出電路

確定E和r

分析中的電源

“路；的

弄清串、

求電流

分析并聯(lián)關系

“力；的

確定桿或

求合力

分析線圈受力

“運動”確定運

的分析動模型

2.理解電磁感應問題中的兩個研究對象及其相互制約關系

電源」電動勢或￡=葭等

電學*

對象-內(nèi)電路(r)

電路外電路⑻串聯(lián)E=IR+Ir

IV

受力安川

力」學r分析安二雙/口合力%二加0

對象過程、

??f加速度a、速度〃

3.領會力與運動的動態(tài)關系導體在

電磁感應電閉合電路感應

磁場中

感應動勢E歐姆定律電流/

運動

k___________.

阻礙安培力F磁場對電

流的作用

4.電磁感應中的動力學臨界問題

I=-E-

解題思路如下：導體受外E=BlvA?J-r

感應電動勢

力運動

感應F=BIl導體受合力”=加。

電流"安培力’變化

加速度變化速度變化臨界狀態(tài)

5.求解基本步驟

⑴明確研究對象和物理過程，即研究哪段導體在哪一過程切割磁感線。

⑵根據(jù)導體運動狀態(tài)，應用法拉第電磁感應定律和楞次定律求出感應電動勢的大小和

方向。

⑶畫出等效電路圖，應用閉合電路歐姆定律求回路中的感應電流。

⑷分析導體的受力情況，要特別注意安培力的方向。

⑸列出動力學方程或平衡方程求解。

八、電磁感應中功能問題的分析方法

1.電磁感應過程的實質(zhì)是不同形式的能量之間轉化的過程，而能量的轉化是通過安培

力做功的形式實現(xiàn)的，安培力做正功的過程是電能轉化為其他形式能的過程，外力克

服安培力做功的過程，則是其他形式的能轉化為電能的過程。

2,能量轉化及焦耳熱的求法

(1)能量轉化

焦耳熱或

其他形式克服安培由酢電流

其他形式

的能量力做功做功

的能量

⑵求解焦耳熱Q的三種方法

①利用焦耳定律求解：Q=/Rt。

②利用功能關系求解：Q二W克服安培力。

③利用能量轉化求解：Q二AE其他能的減少量。

注意在利用能量守恒解決電磁感應問題時，第一要準確把握參與轉化的能量的形式

和種類；第二要確定哪種能量增加，哪種能量減少。

第3節(jié)渦流、電磁阻尼和電磁驅動

一、電磁感應現(xiàn)象中的感生電場

1.感生電場

19世紀60年代，英國物理學家麥克斯韋在他的電磁場理論中指出：磁場變化時能在

周圍空間激發(fā)電場，這種電場與靜電場不同，它不是由電荷產(chǎn)生的，我們把它叫作感

生電場。

2.感生電動勢

磁場變化時會在周圍空間激發(fā)感生電場，處在感生電場中的閉合導體中的自由電

荷在感生電場的作用下做定向移動，產(chǎn)生感應電流，或者說，導體中產(chǎn)生了感應電動

勢。由感生電場產(chǎn)生的電動勢叫作感生電動勢。

⑴感生電動勢的大小可由法拉第電磁感應定律求解，公式為E二n等。

⑵感生電動勢的方向與感生電場的方向相同，與感應電流的方向相同。

二、渦流

概念由于電磁感應，在導體中產(chǎn)生的像水中的漩渦的感應電流

特點整塊金屬的電阻很小，渦流往往很強，產(chǎn)生的熱量很多

⑴渦流熱效應的應用：如真空冶煉爐。

應用

⑵渦流磁效應的應用：如探雷器、安檢門

電動機、變壓器等設備中應防止鐵芯中渦流過大而導致浪費能量，損壞電器。

防止途徑一：增大鐵芯材料的電阻率；

途徑二：用相互絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯代替整塊硅鋼鐵芯

塊狀金屬在勻強磁場中運動時，穿過金屬塊的磁通量不變，金屬塊中不產(chǎn)生渦流。

三、電磁阻尼

當導體在磁場中運動時，感應電流會使導體受到安培力，安培力的方向總是

概念

阻礙導體運動的現(xiàn)象

應用磁電式儀表中利用電磁阻尼使指針迅速停止擺動，便于讀數(shù)

四、電磁驅動

磁場相對于導體轉動時，導體中產(chǎn)生感應電流，感應電流使導體受到安培力

概念

的作用，安培力使導體運動起來，這種作用常常稱為電磁驅動

應用交流感應電動機

如圖所示，轉動手柄時，蹄形磁體轉動，穿過鋁框的磁通量發(fā)生變化，根據(jù)楞次定律

可知，此時鋁框中有感應電流產(chǎn)生，以阻礙磁通量的變化，因而鋁框就隨磁體的轉動

而轉動，轉動方向與磁體的轉動方向相同，但一定比磁體轉動得慢一些。

五、對渦流的理解

1.渦流的本質(zhì)

渦流的本質(zhì)是由于電磁感應而產(chǎn)生的感應電流，與一般導體或線圈的最大區(qū)別是金屬

塊內(nèi)自成閉合回路，但它同樣遵循法拉第電磁感應定律。

2.產(chǎn)生渦流的兩種情況

⑴把金屬塊放在變化的磁場中；

⑵讓金屬塊進出磁場或者在非勻強磁場中運動。

3.能量變化

伴隨著渦流現(xiàn)象，其他形式的能轉化成電能，并最終在金屬塊中轉化為內(nèi)能。

⑴如果把金屬塊放在變化的磁場中，則磁場能轉化為電能并最終轉化為內(nèi)能。

⑵如果讓金屬塊進出磁場或在非勻強磁場中運動，則由于克服安培力做功，金屬塊的

機械能轉化為電能并最終轉化為內(nèi)能。

六、電磁阻尼和電磁驅動

電磁阻尼電磁驅動

導體在磁場中運動引起磁通量的變

磁場運動引起磁通量的變化而產(chǎn)生感

成因化而產(chǎn)生感應電流，從而使導體受

不應電流，從而使導體受到安培力

同到安培力

點導體所受安培力的方向與導體運動導體所受安培力的方向與導體運動方

效果

方向相反，阻礙導體運動向相同，推動導體運動

不臺匕旦_由于電磁感應，磁場能轉化為電能，

目匕里導體克服安培力做功，其他形式的

同通過安培力做功，電能轉化為導體的

轉化能轉化為電能，最終轉化為內(nèi)能

點機械能，從而對外做功

兩者都是電磁感應現(xiàn)象，都是安培力阻礙引起感應電流的導體與磁場間的

相同點

相對運動

電磁阻尼、電磁驅動現(xiàn)象中安培力的效果是阻礙相對運動。電磁驅動中導體的運動

速度要小于磁場的運動速度。

七、感生電動勢與動生電動勢的比較

感生電動勢動生電動勢

產(chǎn)生原因磁場變化導體做切割磁感線運動

回路中相當于電

處于變化磁場中的導體部分做切割磁感線運動的導體

源的部分

通常由右手定則判斷，也可由楞次定

方向判斷方法由楞次定律和安培定則判斷

律和安培定則判斷

通常用E=Blvsin0計算，也可用

大小計算方法用E=n等喏S計算

E喈計算

感生電動勢與動生電動勢的本質(zhì)是相同的，都遵從法拉第電磁感應

相互關系

定律，體現(xiàn)能量的轉化與守恒

第4節(jié)互感和自感

"■、互感現(xiàn)象

1.互感：兩個相互靠近的線圈，當一個線圈中的電流變化時，它所產(chǎn)生的變化的磁場

會在另一個線圈中產(chǎn)生感應電動勢。這種現(xiàn)象叫作互感，這種感應電動勢叫作互感電

動勢。

2.互感的應用：利用互感現(xiàn)象可以把能量由一個線圈傳遞到另一個線圈，因此互感在

電工技術和電子技術中有廣泛的應用。變壓器就是利用互感現(xiàn)象制成的。

3.互感的危害：互感現(xiàn)象可以發(fā)生于任何兩個相互靠近的電路之間。在電力工程中和

電子電路中，互感現(xiàn)象有時會影響電路的正常工作。

導師點睛互感現(xiàn)象是一種常見的電磁感應現(xiàn)象，遵循楞次定律和法拉第電磁感應定

律。法拉第心系“磁生電"，發(fā)現(xiàn)電磁感應現(xiàn)象的實驗實質(zhì)就是互感。

二、自感現(xiàn)象、自感系數(shù)

當一個線圈中的電流變化時，它所產(chǎn)生的變化的磁場在線圈本身激發(fā)出感

自感現(xiàn)象

應電動勢，這種現(xiàn)象稱為自感

定義由于自感而產(chǎn)生的感應電動勢

大小正比于電流的變化率

自感電動電沅的美化量

勢公式E=IM

幺前系教，J電流塞化對應時間

方向判斷遵循楞次定律

物理意義表示線圈產(chǎn)生自感電動勢本領的大小

大小的

與線圈的大小、形狀、匝數(shù)以及是否有鐵芯等因素有關

自感系數(shù)決定因素

國際單位制單位是亨利，簡稱亨，符號是H。

單位

常用的還有毫亨(mH)和微亨(四)，1H=IO,mH=106klH

⑴自感電動勢總是阻礙導體中原電流的變化。

⑵通過線圈的電流