文档内容
专题13.1 电磁感应现象、楞次定律法拉第电磁感应定律【讲】
目录
一 讲核心素养............................................................................................................................................................1
二 讲必备知识............................................................................................................................................................1
【知识点一】电磁感应现象的理解和判断......................................................................................................1
【知识点二】感应电流方向的判断..................................................................................................................3
【知识点三】楞次定律推论的应用..................................................................................................................5
【知识点四】探究影响感应电流方向的因素..................................................................................................8
三．讲关键能力........................................................................................................................................................10
【能力点一】会正确应用“三定则一定律”................................................................................................10
【能力点二】感应电动势求解的“四种”模型............................................................................................12
【能力点三】会分析自感现象........................................................................................................................15
【能力点四】涡流、电磁阻尼和电磁驱动....................................................................................................16
四．讲模型思想-----导体切割磁感线产生感应电动势的常见类型......................................................................18
类型1 平动切割磁感线.................................................................................................................................18
类型2 转动切割磁感线.................................................................................................................................19
一 讲核心素养
1.物理观念：自感现象和涡流现象。
通过实验，了解自感现象和涡流现象。能举例说明自感现象和涡流现象在生产生活中的应用。
2.科学思维：电磁感应规律的理解和应用。
通过实验，理解法拉第电磁感应定律。
3.科学探究：通过实验，了解电磁感应现象，了解产生感应电流的条件。知道电磁感应现象的应用及其对
现代社会的影响。
二 讲必备知识
【知识点一】电磁感应现象的理解和判断
常见的产生感应电流的三种情况【例1】 (2021·云南省师大附中5月统一质量检测) 物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”。如图
所示，她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈 L上，且使铁
芯穿过套环。闭合开关S的瞬间，套环立刻跳起。某同学另找来器材再探究此实验。他连接好电路，经重
复试验，线圈上的套环均未动。对比老师演示的实验，下列四个选项中，导致套环未动的原因可能是(
)
A.线圈接在了直流电源上 B.电源电压过高
C.所选线圈的匝数过多 D.所用套环的材料与老师的不同
【素养升华】本题考察的学科素养主要是物理观念和科学探究。
【变式训练】现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈 A、线圈B、电流计及开关按如图所示连接．下列
说法正确的是 ( )
A．开关闭合后，线圈A插入或拔出都会引起电流计指针偏转
B．线圈A插入线圈B中后，开关闭合和断开的瞬间，电流计指针均不会偏转
C．开关闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，会使电流计指针静止在中央零刻度
D．开关闭合后，只有滑动变阻器的滑片P加速滑动，电流计指针才能偏转【知识点二】感应电流方向的判断
1．用楞次定律判断
(1)楞次定律中“阻碍”的含义：
2．用右手定则判断
该方法只适用于切割磁感线产生的感应电流，注意三个要点：
(1)掌心——磁感线垂直穿入掌心；
(2)拇指——指向导体运动的方向；
(3)四指——指向感应电流的方向．
【例2】(2021·贵州遵义模拟)如图所示，在通电长直导线AB的一侧悬挂一可以自由摆动的闭合矩形金属线
圈P，AB在线圈平面内．当发现闭合线圈向右摆动时 ( )
A．AB中的电流减小，用楞次定律判断得线圈中产生逆时针方向的电流
B．AB中的电流不变，用楞次定律判断得线圈中产生逆时针方向的电流
C．AB中的电流增大，用楞次定律判断得线圈中产生逆时针方向的电流
D．AB中的电流增大，用楞次定律判断得线圈中产生顺时针方向的电流
【素养升华】本题考察的学科素养主要是科学思维。
【技巧总结】判断感应电流方向的“四步法”【变式训练1】 (多选)(2021·海南省新高考3月线上诊断)如图所示，螺线管导线的两端与平行金属板相接，
一个带正电的小球用绝缘细线悬挂在两金属板间，并处于静止状态。若使一条形磁铁从左向右靠近螺线管，
则( )
A.小球向右摆动
B.小球向左摆动
C.螺线管的左端相当于条形磁铁的N极
D.螺线管的左端相当于条形磁铁的S极
【变式训练2】(多选)(2021·山东省济南市第一次模拟)如图所示，铜圆盘安装在竖直的铜轴上，圆盘处于方
向竖直向上的匀强磁场中。电路通过电刷与圆盘的边缘和铜轴接触良好，电源电动势为E，内阻为r，定值
电阻为R。先将开关闭合，待圆盘转速稳定后再断开开关，不计一切摩擦，下列说法中正确的是( )
A.闭合开关时，从上往下看圆盘逆时针转动
B.闭合开关转速稳定时，流过圆盘的电流为零
C.断开开关时，a点电势低于b点电势
D.断开开关后，流过电阻R上的电流方向与原电流方向相反
【知识点三】楞次定律推论的应用
内容 例证阻碍原磁通量变化——“增反减
同”
磁铁靠近线圈，B 与B 方向相反
感 原
阻碍相对运动——“来拒去留”
使回路面积有扩大或缩小的趋势
——“增缩减扩”
P、Q是光滑固定导轨，a、b是可动金属棒，磁铁下
移，a、b靠近
阻碍原电流的变化——“增反减
同”
合上S，B先亮
【例3】(2020·全国卷Ⅲ，14)如图，水平放置的圆柱形光滑玻璃棒左边绕有一线圈，右边套有一金属圆环。
圆环初始时静止。将图中开关S由断开状态拨至连接状态，电路接通的瞬间，可观察到( )
A.拨至M端或N端，圆环都向左运动
B.拨至M端或N端，圆环都向右运动
C.拨至M端时圆环向左运动，拨至N端时向右运动
D.拨至M端时圆环向右运动，拨至N端时向左运动
【素养升华】本题考察的学科素养主要是科学思维。
【规律方法】楞次定律中“阻碍”的问题的思路【变式训练1】(2021·广东广州名校联考)如图所示，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方
固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管b与电源、滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变
阻器的滑片P向下滑动，下列表述正确的是( )
A．线圈a中将产生沿顺时针方向(俯视)的感应电流
B．穿过线圈a的磁通量减小
C．线圈a有扩张的趋势
D．线圈a对水平桌面的压力F 将增大
N
【变式训练2】(多选)(2021·广东广州市二模)某电磁弹射装置的简化模型如图所示，线圈固定在水平放置的
光滑绝缘杆上，将金属环放在线圈左侧。闭合开关时金属环被弹射出去，若( )
A.从右向左看，金属环中感应电流沿逆时针方向
B.将电源正负极调换，闭合开关时金属环将向右运动
C.将金属环放置在线圈右侧，闭合开关时金属环将向右运动
D.金属环不闭合，则闭合开关时金属环不会产生感应电动势
【知识点四】探究影响感应电流方向的因素
【例1】(2021·江苏省如东高级中学月考)在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中。
(1)如图甲所示，当磁铁的N极向下运动时，发现电流表指针偏转，若要探究线圈中产生感应电流的方向，
必须知道______________________________________。①为弄清灵敏电流计指针摆动方向与电流方向的关系，可以使用一个已知正负极性的直流电源进行探究。
某同学想到了多用电表内部某一挡含有直流电源，他应选用多用电表的________挡(填“欧姆”“直流电
流”“直流电压”“交流电流”或“交流电压”)对灵敏电流计进行测试。由实验可知，当电流从正接线柱
流入电流计时，指针向右摆动。
②如图甲所示，实验中该同学将条形磁铁从线圈上方向下插入线圈过程中(线圈绕向如图乙所示)，电流计
的指针向________(填“左”或“右”)偏转。
(2)已知线圈由a端开始绕至b端，当电流从电流计G左端流入时，指针向左偏转，将磁铁N极向下插入线
圈，发现指针向左偏转，俯视线圈，其绕向为________(填“顺时针”或“逆时针”)。
【素养提升】本题考察的学科素养主要是科学探究。
【变式训练】 (1)如图所示是“探究影响感应电流方向的因素”的实验装置：
①如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后，将 A线圈迅速插入B线圈中，
电流计指针将________偏转(填“向左”“向右”或 “不”)；
②连好电路后，并将A线圈插入B线圈中后，若要使灵敏电流计的指针向左偏转，可采取的操作是
________；
A.插入铁芯 B.拔出A线圈
C.变阻器的滑片向左滑动 D.断开开关S瞬间
(2)G为指针零刻度在中央的灵敏电流表，连接在直流电路中时的偏转情况如图(1)中所示，即电流从电流表
G的左接线柱进时，指针也从中央向左偏。今把它与一线圈串联进行电磁感应实验，则图(2)中的条形磁铁
的运动方向是向________(填“上”“下”)；图(3)中电流表指针应________(填“向左”“向右”)偏转；
图(4)中的条形磁铁下端为________极(填“N”“S”)。三．讲关键能力
【能力点一】会正确应用“三定则一定律”
安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的应用对比
基本现象 因果关系 应用规律
运动电荷、电流产生磁场 因电生磁 安培定则
磁场对运动电荷、电流有作用力 因电受力 左手定则
部分导体做切割磁感线运动 因动生电 右手定则
闭合回路磁通量变化 因磁生电 楞次定律
【例1】(多选)如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，MN的左边有一如
图所示的闭合电路，当PQ在一外力的作用下运动时，MN向右运动，则PQ所做的运动可能是( )
A.向右加速运动 B.向左加速运动
C.向右减速运动 D.向左减速运动
【素养升华】本题考察的学科素养主要是科学思维。
【方法提炼】1.左、右手定则巧区分
(1)区分左手定则和右手定则的根本是抓住“因果关系”：“因电而动”——用左手，“因动生电”——用
右手。
(2)使用中左手定则和右手定则很容易混淆，为了便于记忆，可把两个定则简单地总结为通电受力，“力”
的最后一笔“丿”向左，用左手；运动生电，“电”的最后一笔“乚”向右，用右手。
2.解题思路
(1)应用楞次定律时，一般要用到安培定则来分析原来磁场的分布情况．
(2)研究感应电流受到的安培力，一般先用右手定则确定电流方向，再用左手定则确定安培力的方向，或者
直接应用楞次定律的推论确定．
(3)“三定则、一定律”中只要是涉及力的判断都用左手判断，涉及“电生磁”或“磁生电”的判断都用右
手判断，即“左力右电”．
【变式训练1】(多选)(2021·贵州五校联考)如图所示，在匀强磁场中，放有一与线圈D相连接的平行导轨，要使放在线圈D中的线圈A(A、D两线圈同心共面)各处受到沿半径方向指向圆心的力，金属棒MN的运动
情况可能是 ( )
A．匀速向右 B．加速向左
C．加速向右 D．减速向左
【变式训练2】如图，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨，导轨平面与磁场垂直．金
属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS，一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内，线框与导
轨共面．现让金属杆PQ突然向右运动，在运动开始的瞬间，关于感应电流的方向，下列说法正确的是(
)
A．PQRS中沿顺时针方向，T中沿逆时针方向
B．PQRS中沿顺时针方向，T中沿顺时针方向
C．PQRS中沿逆时针方向，T中沿逆时针方向
D．PQRS中沿逆时针方向，T中沿顺时针方向
【能力点二】 感应电动势求解的“四种”模型
情景图
绕一端垂直匀强磁场 绕与B垂直的轴
回路(不一定 一段直导线(或等
研究对象 匀速转动的一段导体 匀速转动的导线
闭合) 效成直导线)
棒 框
E＝NBSωsin ω
表达式 E＝n E＝Blvsin θ E＝Bl2ω t(从中性面位置开
始计时)
【例2】（2021·湖南省永州市高三上学期1月一模）如图甲所示，半径为r带小缺口的刚性金属圆环固定
在竖直平面内，在圆环的缺口两端用导线分别与两块水平放置的平行金属板A、B连接，两板间距为d且
足够大．有一变化的磁场垂直于圆环平面，规定向里为正，其变化规律如图乙所示．在平行金属板A、B正中间有一电荷量为q的带电液滴，液滴在0～ T内处于静止状态．重力加速度为g.下列说法正确的是
( )
A. 液滴带负电
B. 液滴的质量为
C. t= T时液滴的运动方向改变
D. t=T时液滴与初始位置相距 gT2
【素养升华】本题考察的学科素养主要是科学思维。
【规律总结】应用法拉第电磁感应定律应注意的三个问题
(1)公式E＝n求解的是一个回路中某段时间内的平均电动势，在磁通量均匀变化时，瞬时值才等于平均值．
(2)利用公式E＝nS求感应电动势时，S为线圈在磁场范围内的有效面积．
(3)通过回路截面的电荷量q仅与n、ΔΦ和回路电阻R有关，与时间长短无关．推导如下：q＝Δt＝Δt＝.
【变式训练】(多选)如图(a)，在同一平面内固定有一长直导线PQ和一导线框R，R在PQ的右侧．导线PQ
中通有正弦交流电i，i的变化如图(b)所示，规定从Q到P为电流正方向．导线框R中的感应电动势( )
A．在t＝时为零
B．在t＝时改变方向
C．在t＝时最大，且沿顺时针方向
D．在t＝T时最大，且沿顺时针方向
【变式训练2】(多选)(2019·全国卷Ⅰ·20)空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边
界如图(a)中虚线MN所示．一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为S，将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内，圆心O在MN上．t＝0时磁感应强度的方向如图(a)所示；磁感应强度B随时间t的变化关系如
图(b)所示．则在t＝0到t＝t 的时间间隔内( )
1
A．圆环所受安培力的方向始终不变
B．圆环中的感应电流始终沿顺时针方向
C．圆环中的感应电流大小为
D．圆环中的感应电动势大小为
【能力点三】会分析自感现象
1．自感现象的四大特点
(1)自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化．
(2)通过线圈中的电流不能发生突变，只能逐渐变化．
(3)电流稳定时，自感线圈就相当于普通导体．
(4)线圈的自感系数越大，自感现象越明显，自感电动势只是延缓了过程的进行，但它不能使过程停止，更
不能使过程反向．
2．自感中“闪亮”与“不闪亮”问题
与线圈串联的灯泡 与线圈并联的灯泡
电路图
电流逐渐增大，灯泡逐
通电时 电流突然增大，然后逐渐减小达到稳定
渐变亮
电路中稳态电流为I、I：
1 2
电流逐渐减小，灯泡逐 ①若I≤I，灯泡逐渐变暗；
2 1
断电时
渐变暗，电流方向不变 ②若I＞I，灯泡“闪亮”后逐渐变暗．
2 1
两种情况下灯泡中电流方向均改变
【例3】电流传感器在电路中相当于电流表，可以用来研究自感现象．在如图所示的实验电路中，L是自
感线圈，其自感系数足够大，直流电阻值大于灯泡D的阻值，电流传感器的电阻可以忽略不计．在t＝0时
刻闭合开关S，经过一段时间后，在t＝t 时刻断开开关S.在下列表示电流传感器记录的电流随时间变化情
1
况的图象中，可能正确的是 ( )【技巧总结】处理自感现象问题的技巧
(1)通电自感：线圈相当于一个变化的电阻——阻值由无穷大逐渐减小，通电瞬间自感线圈处相当于断路．
(2)断电自感：断电时自感线圈处相当于电源，自感电动势由某值逐渐减小到零．
(3)电流稳定时，理想的自感线圈相当于导线，非理想的自感线圈相当于定值电阻．
【变式训练】 [2021·苏、锡、常、镇四市调研(一)]如图所示，电路中L为电感线圈，C为电容器，先将开
关S 闭合，稳定后再将开关S 闭合，则( )
1 2
A.S 闭合时，灯A、B都逐渐变亮
1
B.S 闭合时，灯A中无电流通过
1
C.S 闭合时，灯B立即熄灭
2
D.S 闭合时，灯A中电流由b到a
2
【能力点四】涡流、电磁阻尼和电磁驱动
电磁阻尼 电磁驱动
由于磁场运动引起磁通量的变化而
由于导体在磁场中运动而产生感应电
成因 产生感应电流，从而使导体受到安
流，从而使导体受到安培力
不同 培力
点
安培力的方向与导体运动方向相反， 导体受安培力的方向与导体运动方
效果
阻碍导体运动 向相同，推动导体运动
由于电磁感应，磁场能转化为电
导体克服安培力做功，其他形式的能
能量转化 能，通过安培力做功，电能转化为
转化为电能，最终转化为内能
导体的机械能，从而对外做功
两者都是电磁感应现象，都遵循楞次定律，都是安培力阻碍引起感应电流的
相同点
导体与磁场间的相对运动【例4】 [2021·浙江省名校联盟创新卷(一)]电磁炉又名电磁灶，是现代厨房革命的产物，它无需明火或传
导式加热而让热直接在锅底产生，因此热效率得到了极大的提高。如图13乙所示是描述电磁炉工作原理的
示意图，下列说法正确的是( )
A.电磁炉通电线圈加直流电，电流越大，电磁炉加热效果越好
B.电磁炉原理是通电线圈加交流电后，在锅底产生涡流，进而发热工作
C.在锅和电磁炉中间放一绝缘物质，电磁炉不能起到加热作用
D.电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅，主要原因是这些材料的导热性能较差
【变式训练】(多选)电吉他中电拾音器的基本结构如图所示，磁体附近的金属弦被磁化，因此弦振动时，
在线圈中产生感应电流，电流经电路放大后传送到音箱发出声音，下列说法正确的有( )
A．选用铜质弦，电吉他仍能正常工作
B．取走磁体，电吉他将不能正常工作
C．增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势
D．弦振动过程中，线圈中的电流方向不断变化
四．讲模型思想-----导体切割磁感线产生感应电动势的常见类型
1.大小计算
切割方式 表达式
垂直切割 E＝Blv
倾斜切割 E＝Blvsin θ，其中θ为v与B的夹角
旋转切割(以一端为轴) E＝Bl2ω
说明 (1)导体与磁场方向垂直。(2)磁场为匀强磁场。
2.方向判断
(1)把产生感应电动势的那部分电路或导体当作电源的内电路，那部分导体相当于电源。(2)若电路是不闭合的，则先假设有电流通过，然后应用楞次定律或右手定则判断出电流的方向。
(3)电源内部电流的方向是由负极(低电势)流向正极(高电势)，外电路顺着电流方向每经过一个电阻电势都
要降低。
类型1 平动切割磁感线
【例1】(2021·福建漳州市第一次教学质检)如图所示，C、D是两条竖直且足够长的固定导轨(电阻不计)，
导轨间存在垂直纸面向里的匀强磁场，EF是一个固定螺线管，C、D的输出端a、b分别连接EF的输入端
c、d，P是在EF的正下方水平放置在地面上的铝圆环。现对金属棒AB施加一竖直向上的力使金属棒由静
止开始向上做匀加速运动，在运动过程中棒始终与C、D导轨良好接触，可认为通电螺线管在圆环中产生
的磁感应强度与通过螺线管的电流成正比，则( )
A.金属棒中的感应电流方向由A到B
B.P环有收缩的趋势
C.P环对地面的压力逐渐减小
D.P环中感应电流逐渐变大
类型2 转动切割磁感线
【例2】 (2021·山东临沂市上学期期末)如图所示，光滑铜环水平固定，半径为l，长为l、电阻为r的铜棒
OA的一端在铜环的圆心O处，另一端与铜环良好接触，整个装置处在磁感应强度大小为 B、方向竖直向
上的匀强磁场中。现使铜棒OA以角速度ω逆时针(俯视)匀速转动，A端始终在铜环上，定值电阻的阻值为
3r，上方导线与O点连接，下方导线与铜环连接，其他电阻不计。下列说法正确的是( )
A.O点的电势比A点的电势高
B.回路中通过的电流为
C.该定值电阻两端的电压为ωBl2
D.该定值电阻上的热功率为【变式训练】 (多选)(2021·安徽皖南八校4月联考)如图所示，在纸面内有半圆形轻质导体框，O为圆心，
圆半径长为L，AO段、弧AB段的电阻均为r，BO段导体的电阻可忽略，磁感应强度大小为 B，方向垂直
纸面向里的匀强磁场的边界与半圆直径重合，现用外力使导体框在纸面内绕O点以角速度ω沿顺时针方向
从图示位置匀速转动一周，下列说法正确的是( )
A.圆弧AB段内电流方向总是从A流向B
B.转动的前半周内A、B两端电压为
C.转动的后半周内通过O点的电荷量为
D.外力对线框做的功为
