第14講電磁感應現象及應用

----------------------

學習目標

------------------------

i.理解磁感線的概念，知道磁感線的特點.

2.理解安培定則，會用安培定則判斷電流的磁場方向.

3.理解磁感應強度的概念，知道磁感應強度是描述磁場強弱和方向的物理量.

4.理解磁通量的概念，會計算磁通量的大小.

1雷基礎知.

---------------------llllllllllllllllillllllllllllllllllllllll-----------------------

一劃時代的發現

1.“電生磁”的發現

1820年，丹麥物理學家奧斯特發現了電流的磁效應.

2.“磁生電”的發現

1831年，英國物理學家法拉第發現了電磁感應現象.

3.電磁感應

法拉第把他發現的磁生電的現象叫作電磁感應，產生的電流叫作感應電流.

二產生感應電流的條件

1.實驗：探究感應電流產生的條件

探究一：如圖1甲實驗中，讓導體棒在磁場中保持相對靜止時或者平行于磁場運動時，無論磁場多強，閉

合回路中都沒有電流，當導體仍做切割磁感線運動時，閉合回路中有電流產生.

圖1

探究二：如圖乙，當線圈A的電流不變時，線圈8所在的回路中沒有電流產生；當線圈4的電流變化時,

線圈2所在回路中就有了電流.

2.產生感應電流的條件：當穿過閉合導體回路的磁通量發生變化時，閉合導體回路中就產生感應電流.

三電磁感應現象的應用

生產、生活中廣泛使用的變壓器、電磁爐等都是根據電磁感應制造的.

考點剖析

考點一：產生感應電流的條件

【例1】（2022?陜西?西安市閻良區關山中學高二期中）以下四幅圖所示的實驗中，能夠揭示電磁感應現象

的是（

【答案】C

【解析】A.該實驗中小磁針在導線通電瞬間發生偏轉，能夠揭示電流的磁效應，與電磁感應無關，故A

不符合題意;

B.該實驗揭示了通電導體在磁場中會受到力的作用，與電磁感應無關，故B不符合題意；

C.該實驗中當導體棒在兩磁極間切割磁感線時，電流計指針會發生偏轉，即導體棒中產生了感應電流,

能夠揭示電磁感應現象，故C符合題意;

D.該實驗是模擬電動機模型，揭示了通電導體在磁場中會受到力的作用，與電磁感應無關，故D不符合

題意。

考點二：產生感應電流的判定

【例2】.（多選）（2020?池州一中高二期中）某實驗裝置如圖所示，在鐵芯P上繞有兩個線圈A和B,如果線

圈A中電流，與時間f的關系有甲、乙、丙、丁四種情況，如圖所示，則在九?叁這段時間內，能在線圈B

中產生感應電流的是（）

建港電流表

乙

力h0力t2

丙T

甲乙

丙D.T

【答案】BCD

【解析】

根據產生感應電流的條件，即線圈磁通量發生變化。A中電流不變，即線圈A中產生磁場的磁感應強度不

變，線圈B中不會產生感應電流；B、C、D中電流發生改變，B、C、D中產生磁場的磁感應強度發生

變化，線圈B中產生感應電流，B、C、D正確。

1.（2020?全國?高考真題）管道高頻焊機可以對由鋼板卷成的圓管的接縫實施焊接。焊機的原理如圖所示，

圓管通過一個接有高頻交流電源的線圈，線圈所產生的交變磁場使圓管中產生交變電流，電流產生的熱量

使接縫處的材料熔化將其焊接。焊接過程中所利用的電磁學規律的發現者為（）

A.庫侖B.霍爾C.洛倫茲D.法拉第

【答案】D

【詳解】由題意可知，圓管為金屬導體，導體內部自成閉合回路，且有電阻，當周圍的線圈中產生出交變

磁場時，就會在導體內部感應出渦電流，電流通過電阻要發熱。該過程利用原理的是電磁感應現象，其發

現者為法拉第。故選D。

2.（2017?江蘇?高考真題）如圖所示，兩個單匝線圈a、力的半徑分別為r和2r.圓形勻強磁場8的邊緣

恰好與a線圈重合，則穿過a、b兩線圈的磁通量之比為（）

A.1：1B.1：2C.1：4D.4：1

【答案】A

【詳解】根據磁通量的定義，當A垂直于S時，穿過線圈的磁通量為。=6S,其中S為有磁感線

穿過區域的面積，所以圖中a、力兩線圈的磁通量相等，所以A正確；BCD錯誤.

【名師點睛】本題主要注意磁通量的計算公式中S的含義，它指的是有磁感線穿過區域的垂直

面積.

3.（2014.全國.高考真題）在法拉第時代，下列驗證“由磁產生電”設想的實驗中，能觀察到感應電流的是（）

A.將繞在磁鐵上的線圈與電流表組合成一閉合回路，然后觀察電流表的變化

B.在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈，然后觀察電流表的變化

C.將一房間內的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接，往線圈中插入條形磁鐵后，再到相鄰房間去觀察電流

表的變化

D.繞在同一鐵環上的兩個線圈，分別接電源和電流表，在給線圈通電或斷電的瞬間，觀察電流表的變化

【答案】D

【解析】法拉第發現的電磁感應定律并總結出五種情況下會產生感應電流，其核心就是通過閉合線圈的磁

通量發生變化，選項AB中，繞在磁鐵上面的線圈和通電線圈，線圈面積都沒有發生變化，前者磁場強弱沒

有變化，后者通電線圈中若為恒定電流則產生恒定的磁場，也是磁場強弱不變，都會導致磁通量不變化，

不會產生感應電流，選項A、B錯.選項C中往線圈中插入條行磁鐵導致磁通量發生變化，在這一瞬間會產

生感應電流，但是過程短暫，等到插入后再到相鄰房間去，過程已經結束，觀察不到電流表的變化.選項C

錯.選項D中，線圈通電或斷電瞬間，導致線圈產生的磁場變化，從而引起另一個線圈的磁通量變化產生

感應電流，可以觀察到電流表指針偏轉，選項D對

|］晝過關檢測「）

----------------------IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII------------------------

1.如圖所示，下列矩形線框在無限大的勻強磁場中運動，則能夠產生感應電流的是（）

XXXX

XX

XX

XXXX

B,速度垂直于紙面向外

【答案】D

【解析】矩形線框的磁通量發生變化，才能產生感應電流。

故選D。

2.線圈在長直導線電流的磁場中做如圖所示的運動：①向下平動；②繞軸轉動；③垂直于紙面向紙外平動;

④向上平動（線圈有個缺口）。則線圈中沒有感應電流的是（）

④

D.④

【答案】D

【解析】A.①線圈向下平動時，穿過線圈的磁通量減小，則線圈中會產生感應電流，選項A不符合題意;

B.②線圈繞軸轉動時，穿過線圈的磁通量不斷變化，線圈中會產生感應電流，選項B不符合題意；

C.③線圈垂直于紙面向紙外平動時，穿過線圈的磁通量發生變化，則線圈中會產生感應電流，選項C不符

合題意；

D.④線圈向上平動，因線圈有個缺口，則線圈中不會有感應電流產生，選項D符合題意。

故選D。

3.如圖所示，通以電流/的直導線"N固定在豎直位置上，且與導線框仍〃在同一平面內，則下列情況下

導線框中不能產生感應電流的是（）

A.平移到位置HB.以MN為轉軸轉到位置III

C.以加為轉軸轉到位置nD,平移到以"N為對稱軸的位置III

【答案】B

【解析】產生感應電流的條件為：閉合回路和磁通量發生變化。

A.線框平移到位置n的過程中，磁通量減小，會產生感應電流，A錯誤；

B.以"N為轉軸轉到位置III的過程中，線框經過的位置磁感應強度大小不變，磁場始終與線框垂直，磁通

量不變，不會產生感應電流，B正確；

c.以加為轉軸轉到位置n,磁通量發生改變，會產生感應電流，c錯誤；

D.平移到以為對稱軸的位置m,磁通量先變大在變小，會產生感應電流，D錯誤。

故選Bo

4.下列現象中，屬于電磁感應現象的是（）

A.通電線圈在磁場中轉動B.閉合線圈在磁場中運動而產生電流

C.磁鐵吸引小磁針D.小磁針在通電導線附近發生偏轉

【答案】B

【解析】A.通電線圈在磁場中發生轉動屬于電流受到安培力的作用產生的，不是電磁感應現象，故A錯

誤；

B.閉合線圈靠近磁鐵時，閉合回路磁通量發生變化，產生感應電流，是電磁感應現象，故B正確；

C.磁鐵吸引小磁針屬于磁現象，不是電磁感應現象，故C錯誤；

D.小磁針在通電導線附近發生偏轉是由于電流產生磁場引起的，不是電磁感應現象，故D錯誤。

故選Bo

5.為了演示“感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化”的現象，老師做了這樣的演示實驗：

如圖所示，鋁制水平橫梁兩端各固定一個鋁環，其中A環是閉合的，B環是斷開的，橫梁可以繞中間的支

點在水平面內轉動。當裝置靜止不動時，用一磁鐵的N極去接近A環，發現橫梁繞支點沿順時針（俯視）

方向轉動。若不考慮空氣流動對實驗結果的影響，關于該實驗，下列說法中正確的是（）

A.若其他條件相同，磁鐵接近A環越快，A環中產生的感應電動勢就越大

B.若其他條件相同，而將磁鐵的N極接近B環，則橫梁將繞支點沿逆時針（俯視）方向轉動

C.無論磁鐵靠近A環或B環，相應環中都有焦耳熱產生

D.若磁鐵N極靠近A環，沿磁鐵運動方向觀察，A環會有沿環順時針方向的感應電流

【答案】A

【解析】A.A環閉合，磁鐵接近A環越快，A環中磁通量的變化率越大，根據法拉第電磁感應定律可知產

生的感應電動勢越大，故A正確；

B.B環不閉合，磁鐵接近B環時，環內不產生感應電流，因此B環不受磁場的作用力，橫桿不轉動，故B

錯誤；

C.磁鐵靠近A環時，在A環內會產生感應電流，從而產生焦耳熱，當磁鐵靠近B環時，會產生感應電動

勢，但不會形成感應電流，不會產生焦耳熱，故C錯誤；

D.磁鐵N極靠近A環時，A環垂直于紙面向里的磁通量增大，所以A環中感應電流的磁場方向垂直于紙

面向外，A環中會產生逆時針方向的感應電流，故D錯誤。

故選Ao

6.如圖所示為一水平放置的條形磁鐵，一閉合線框abed位于磁鐵的左端，線框平面始終與磁鐵的上表面

垂直，并與磁鐵的端面平齊。當線框由圖中位置I經過位置n到達位置iii時，穿過線框的磁通量變化情況

為（）

A.不發生變化B.先減少后增加

C.先增加后減少D.不能確定

【答案】B

【解析】條形磁鐵的磁感線分布如圖所示

由于條形磁鐵兩端磁感線分布密集，中央磁感線分布稀疏，故線框在位置II時磁通量最小，所以從位置I

經位置II到位置ni的過程中，磁通量先減少后增加。

故選Bo

7.如圖所示，a、6、c三個閉合線圈放在同一平面內，當線圈a中有順時針的電流/通過時，穿過三個線圈

的磁通量分別為以、見、①貝N）

A.見<<Db<見

B.①〉①〉見

C.見<d>c<0,

D.見>d>c><Db

【答案】B

【解析】當a中有順時針的電流通過時，穿過a、氏。三個閉合線圈垂直紙面向里的磁感線條數一樣多，

向外的磁感線的條數，c最多，其次是Aa中沒有向外的磁感線，因此穿過閉合線圈的凈磁感線條數a最

多，6次之，c最少，即選項B正確。

故選Bo

8.如圖所示，一金屬圓線圈和一條形磁鐵的中軸線在同一豎直平面內，下列情況中能使線圈的磁通量發生

變化的是（）

IS|N~|

A.將磁鐵豎直向上平移

B.將磁鐵水平向右平移

C.將磁鐵在圖示的平面內，N極向上、S極向下轉動

D.將磁鐵的N極轉向紙外，S極轉向紙內

【答案】D

【解析】圖示狀態下，線圈與磁場方向平行，穿過圓線圈的磁通量為零，而選項A、B、C中的做法不會引

起線圈中磁通量的變化，只有選項D可使線圈中的磁通量發生變化，故D正確。

故選Do

9.如圖所示，勻強磁場中有一個閉合的彈簧線圈，線圈的平面垂直于磁感線，下列哪種過程中線圈會產生

感應電流（）

A.線圈擴張

B.線圈自下向上運動

C.線圈自上向下運動

D.線圈自左向右運動（未穿出磁場）

【答案】A

【解析】線圈擴張，線圈中磁通量變大，線圈中會產生感應電流，故A正確；線圈自下向上運動，線圈中

磁通量不變，線圈中不會產生感應電流，故B錯誤；線圈自上向下運動，線圈中磁通量不變，線圈中不會

產生感應電流，故C錯誤；在未穿出磁場的前提下，線圈自左向右運動，線圈中磁通量不變，線圈中不會

產生感應電流，故D錯誤。

故選Ao

10.如圖所示，線圈兩端接在電流表上組成閉合電路，在下列情況中，電流表指針不發生偏轉的是（）

A.線圈不動，磁鐵插入線圈時

B.線圈不動，磁鐵拔出線圈時

C.磁鐵插在線圈內不動

D.磁鐵和線圈相對移動時

【答案】C

【解析】根據電磁感應現象產生的條件，不論哪部分移動，只要磁體與線圈的相對位置發生變化，線圈所

在處的磁場就會發生變化，所以選項A、B、D中都會產生感應電流，C中不會產生感應電流。

故選Co

11.如圖所示，/為一根無限長的通電直導線，〃為一金屬環，/過〃的圓心，且通以向上的電流/,貝N）

A.當￡中的/發生變化時，環中有感應電流