《普通物理学》课程教学资源（PPT课件）第九章 电磁感应、电磁场理论 9-1 电磁感应定律

§9-11 电磁感应定律 一、 电磁感应现象 如图所示，当条形磁铁插入线 圈时，由线圈和电流计构成的 闭合回路中有电流通过，这种 电流称为感应电流。 当条形磁铁与线圈相对 静止时，闭合回路中没 有电流通过； 当条形磁铁从线圈中拔 出时，闭合回路中电流 和插入时方向相反。 正意子元道回退此

上页 下页 返回 退出 §9-1 电磁感应定律 一、电磁感应现象 N S 如图所示，当条形磁铁插入线 圈时，由线圈和电流计构成的 闭合回路中有电流通过，这种 电流称为感应电流。 当条形磁铁与线圈相对 静止时，闭合回路中没 有电流通过； 当条形磁铁从线圈中拔 出时，闭合回路中电流 和插入时方向相反

实验表明：只有当磁铁棒与线圈间有相对运动时，线 圈中才会出现感应电流，相对运动速度越大，感应电 流也越大。 又如图，线圈2中电路接 通、断开瞬间或改变电 阻器阻值，可观察到线 圈1中电流计指针偏转， 即线圈1中出现了感应电 流。 实验表明：只有线圈2中电流改变时，线圈1中才会有 感应电流。线圈中加一铁芯，重复实验，感应电流大 大增加，说明上述现象还受到介质影响。 让美下觉返面退此

上页 下页 返回 退出 实验表明：只有当磁铁棒与线圈间有相对运动时，线 圈中才会出现感应电流，相对运动速度越大，感应电 流也越大。 又如图，线圈2中电路接 通、断开瞬间或改变电 阻器阻值，可观察到线 圈1中电流计指针偏转， 即线圈1中出现了感应电 流。 实验表明：只有线圈2中电流改变时，线圈1中才会有 感应电流。线圈中加一铁芯，重复实验，感应电流大 大增加，说明上述现象还受到介质影响。 1 2

如图所示，当金属棒垂直于磁场和棒长方向移动时， 闭合回路中出现感应电流，而且，棒移动越快，电流 越大

上页 下页 返回 退出 如图所示，当金属棒垂直于磁场和棒长方向移动时， 闭合回路中出现感应电流，而且，棒移动越快，电流 越大

上述三个实验中，前两个的共同之处是：产生感 应电流的线圈所在处的磁场发生了变化。 实验3中，磁场没有发生改变，金属棒的移动使它 和电流计连成的回路面积发生变化，结果在回路中也 能产生感应电流。 总结上面三个实验发现，它们通过不同的方法均改 变了回路中的磁通量，从而导致了感应电流的产生。 可得如下结论：当穿过一个闭合导体回路所包围 的面积内的磁通量发生变化时，不论这种变化是由什 么原因引起的，在导体回路中就会产生感应电流。这 种现象称为电磁感应现象。 让美下文返面退

上页 下页 返回 退出 上述三个实验中，前两个的共同之处是：产生感 应电流的线圈所在处的磁场发生了变化。 实验3中，磁场没有发生改变，金属棒的移动使它 和电流计连成的回路面积发生变化，结果在回路中也 能产生感应电流。 总结上面三个实验发现,它们通过不同的方法均改 变了回路中的磁通量，从而导致了感应电流的产生。 可得如下结论：当穿过一个闭合导体回路所包围 的面积内的磁通量发生变化时，不论这种变化是由什 么原因引起的，在导体回路中就会产生感应电流。这 种现象称为电磁感应现象

二、楞次定律 楞次在1833年，得出了判断感应电流方 向的楞次定律：闭合回路中感应电流的方向， 总是使得它激发的磁场来阻止引起感应电流 的磁通量的变化（增加或减少)。 注意： (1)感应电流所激发的磁场要阻止的是磁通量 的变化， 而不是磁通量本身。 (2)阻止并不意味抵消。如果磁通量的变化完全 被抵消了，则感应电流也就不存在了

上页 下页 返回 退出 二、楞次定律 楞次在1833年，得出了判断感应电流方 向的楞次定律: 闭合回路中感应电流的方向， 总是使得它激发的磁场来阻止引起感应电流 的磁通量的变化（增加或减少）。 注意： （1）感应电流所激发的磁场要阻止的是磁通量 的变化，而不是磁通量本身。 （2）阻止并不意味抵消。如果磁通量的变化完全 被抵消了，则感应电流也就不存在了

判断感应电流的方向： (1)判明穿过闭合回 路内原磁场的方向； (2)根据原磁通量 的变化，按照楞次定 律的要求确定感应电 流的磁场的方向。 (3)按右手法则由感 应电流磁场的方向来确 定感应电流的方向。 B感与B反向 中↓B感与B洞向 让美觉返司退

上页 下页 返回 退出 v S N （1）判明穿过闭合回 路内原磁场的方向； （2）根据原磁通量 的变化 ，按照楞次定 律的要求确定感应电 流的磁场的方向。 （3）按右手法则由感 应电流磁场的方向来确 定感应电流的方向。 m  B B 感 与 反向 m  B B 感 与 同向 判断感应电流的方向： v S N

楞次定律实质上是能量守恒 定律的一种体现。当磁铁N极向 线圈运动时，线圈中感应电流所 激发的磁场分布相当于在线圈 向磁铁的一面出现N极，它阻碍 了磁铁棒的相对运动。因此，磁 铁棒向前运动，必须克服斥力作 功。当其背离线圈离开时，必须 克服引力作功。给出的能量转化 为线圈中的电能，进而转化为焦 耳热。 如果感应电流方向不这样，它激发的磁场不是阻 止磁铁运动，而是加速它的运动，将违背能量守恒定 律

上页 下页 返回 退出 v S N 楞次定律实质上是能量守恒 定律的一种体现。当磁铁N极向 线圈运动时，线圈中感应电流所 激发的磁场分布相当于在线圈朝 向磁铁的一面出现N极，它阻碍 了磁铁棒的相对运动。因此，磁 铁棒向前运动，必须克服斥力作 功。当其背离线圈离开时，必须 克服引力作功。给出的能量转化 为线圈中的电能，进而转化为焦 耳热。 如果感应电流方向不这样，它激发的磁场不是阻 止磁铁运动，而是加速它的运动，将违背能量守恒定 律

楞次定律的应用：磁悬浮列车制动。 当列车需要停下来而减速时，钢轨内侧的线圈 由原先的电动机作用（输出动力）变成发电机作用 （产生电流)，即列车上的磁铁极性以一定的速度 交替的通过这些线圈时，在线圈内产生感应电流， 由楞次定律，这些感应电流的磁通量反抗通过其中 的磁通量的变化，产生完全相反的电磁阻力。 吸引力 钢轨内侧的 电磁线圈 斥力 让美觉返司退此

上页 下页 返回 退出 楞次定律的应用：磁悬浮列车制动。 当列车需要停下来而减速时，钢轨内侧的线圈 由原先的电动机作用（输出动力）变成发电机作用 （产生电流），即列车上的磁铁极性以一定的速度 交替的通过这些线圈时，在线圈内产生感应电流， 由楞次定律，这些感应电流的磁通量反抗通过其中 的磁通量的变化，产生完全相反的电磁阻力。 N S N S N S S N S N S N N S N S N N S S N S 斥力 吸引力 钢轨内侧的 电磁线圈

三、法拉第电磁感应定律 法拉第发现了电磁感应现象并作了深入 研究，总结了产生感应电流的几种情况，提 出了感应电动势概念，为电磁感应基本定律 的提出做出了卓越的开创性贡献。 电磁感应定律的基本表述：通过回路所包围面 积的磁通量发生变化时，回路中产生的感应电动势 与磁通量对时间的变化率成正比。 dΦ dt 式中负号反映电动势的方向。 正意子元道回退此

上页 下页 返回 退出 三、法拉第电磁感应定律 电磁感应定律的基本表述：通过回路所包围面 积的磁通量发生变化时，回路中产生的感应电动势 与磁通量对时间的变化率成正比。 法拉第发现了电磁感应现象并作了深入 研究，总结了产生感应电流的几种情况，提 出了感应电动势概念，为电磁感应基本定律 的提出做出了卓越的开创性贡献。 式中负号反映电动势的方向。 i d d Φ t  = −

电动势方向的确定： (1)确定回路的绕行方向，再按右手螺旋法则确定 回路面积的正法向； (2)确定穿过回路面积磁通量的正负；凡穿过回路 面积的磁场线方向与正法线方向相同者为正，反之为 负。 (3)由=-dpdt确定：若&>0，则，与绕行方向一致； 若<0，与绕行方向相反。 感应电动势方向可以按上述符号规则确定，也 可按楞次定律确定。 让美下觉返司速此

上页 下页 返回 退出 电动势方向的确定： （1）确定回路的绕行方向，再按右手螺旋法则确定 回路面积的正法向； （2）确定穿过回路面积磁通量的正负；凡穿过回路 面积的磁场线方向与正法线方向相同者为正，反之为 负。 （3）由εi=-dφ/dt确定：若εi >0，则εi与绕行方向一致; 若εi<0 ，εi与绕行方向相反。 感应电动势方向可以按上述符号规则确定，也 可按楞次定律确定