电磁感应（选修二第二章，总结笔记）
（1）实验：探究感应电流的方向
【实验原理】
①由电流表指针偏转方向与电流方向的关系，找出感应电流的方向。
②通过实验，观察分析原磁场方向和磁通量的变化，记录感应电流的方向，然后归纳出感应电流的方向与原磁场方向、原磁通量变化之间的关系。
【实验器材】
条形磁体，螺线管，灵敏电流计，导线若干，干电池，滑动变阻器，开关，电池盒
【进行实验】
①探究电流表指针偏转方向和电流方向之间的关系。
实验电路如下图甲、乙所示：
②探究条形磁体插入或拔出线圈时感应电流的方向
按下图连接电路，明确螺线管的绕线方向。按照控制变量的方法分别进行N极(S极)向下插入线圈和N极(S极)向下时抽出线圈的实验。
观察并记录磁场方向、电流方向、磁通量大小变化情况，并将结果填入表格。
根据上表记录，得到下述结果：
甲、乙两种情况下，磁通量都增加，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，阻碍磁通量的增加；丙、丁两种情况下，磁通量都减少，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，阻碍磁通量的减少。
实验结论：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
【注意事项】
①确定电流方向与电流表指针偏转方向的关系时，要用试触法并注意减小电流强度，防止电流过大或通电时间过长损坏电流表。
②电流表选用零刻度在中间的灵敏电流计。
③实验前设计好表格，并明确线圈的绕线方向。
④按照控制变量的思想进行实验。
⑤进行一种操作后，等电流计指针回零后再进行下一步操作。
（2）楞次定律
内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
从能量角度理解楞次定律：感应电流沿着楞次定律所述的方向，是能量守恒定律的必然结果，当磁极插入线圈或从线圈内抽出时，推力或拉力做功，使机械能转化为感应电流的电能。
楞次定律反映了电磁感应现象中的因果关系，磁通量发生变化是原因，产生感应电流是结果。
【对“阻碍”的理解】
从磁通量变化的角度看：感应电流的效果是阻碍磁通量的变化。
从相对运动的角度看：感应电流的效果是阻碍相对运动。
【应用楞次定律判断感应电流方向的步骤】
①明确所研究的闭合回路，判断原磁场方向。
②判断闭合回路内原磁场的磁通量变化。
③依据楞次定律判断感应电流的磁场方向。
④利用右手螺旋定则(安培定则)判断感应电流的方向。
【右手定则】
伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向。
右手定则适用范围：闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流方向的判断。
右手定则反映了磁场方向、导体运动方向和感应电流方向三者之间的关系：大拇指所指的方向是导体相对磁场切割磁感线的运动方向，既可以是导体运动而磁场未动，也可以是导体未动而磁场运动，还可以是两者以不同速度同时运动；四指指向电流方向，切割磁感线的导体相当于电源。
【楞次定律与右手定则的比较】
（1）电磁感应定律
感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势叫作感应电动势，产生感应电动势的那部分导体相当于电源。
【法拉第电磁感应定律】
内容：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。
公式：，其中n为线圈的匝数。
单位：在国际单位制中，磁通量的单位是韦伯(Wb)，感应电动势的单位是伏(V)。
感应电动势的大小E由磁通量变化的快慢，即磁通量变化率决定，与磁通量
、磁通量的变化量
无关。
【磁通量、磁通量的变化量及磁通量的变化率的比较】
导线垂直于磁场方向运动，、
、
两两垂直时，如下图所示，
。
导线的运动方向与导线本身垂直，但与磁感线方向夹角为θ时，如上图所示，。
若导线是弯折的，或与
不垂直时，
中的l应为导线在与v垂直的方向上的投影长度，即有效切割长度。
图4甲中的有效切割长度为：；
图4乙中的有效切割长度为：；
图4丙中的有效切割长度为：沿的方向运动时，
；沿
的方向运动时，L=R。
导体棒切割磁感线产生感应电流，导体棒所受安培力的方向与导体棒运动方向相反，导体棒克服安培力做功，把其他形式的能转化为电能。
【导体转动切割磁感线产生的电动势】
如下图所示，导体棒在磁场中绕A点在纸面内以角速度ω匀速转动，磁感应强度为B，则AC在切割磁感线时产生的感应电动势为
【与
的比较】
区别：研究的是整个闭合回路，适用于计算各种电磁感应现象中Δt内的平均感应电动势；
研究的是闭合回路的一部分，即做切割磁感线运动的导体，只适用于计算导体做切割磁感线运动产生的感应电动势，可以是平均感应电动势，也可以是瞬时感应电动势。
联系：是由
在一定条件下推导出来的，该公式可看成法拉第电磁感应定律的一个推论。
3.涡流、电磁阻尼和电磁驱动
（1）电磁感应现象中的感生电场
麦克斯韦认为：磁场变化时会在空间激发一种电场，这种电场叫作感生电场。
感生电动势：由感生电场产生的电动势叫感生电动势。
变化的磁场周围产生感生电场，与闭合电路是否存在无关。如果在变化的磁场中放一个闭合电路，自由电荷在感生电场的作用下发生定向移动。
感生电场可用电场线形象描述．感生电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的，而静电场的电场线不闭合。
感生电场的方向根据楞次定律用右手螺旋定则判断，感生电动势的大小由法拉第电磁感应定律计算。
电子感应加速器：是利用感生电场使电子加速的设备，当电磁铁线圈中电流的大小、方向发生变化时，产生的感生电场使电子加速。
（2）涡流
涡流：当线圈中的电流随时间变化时，线圈附近的任何导体中都会产生感应电流，用图表示这样的感应电流，就像水中的旋涡，所以把它叫作涡电流，简称涡流。
涡流大小的决定因素：磁场变化越快(越大)，导体的横截面积S越大，导体材料的电阻率越小，形成的涡流就越大。
【产生涡流的两种情况】
①块状金属放在变化的磁场中；②块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动。
【产生涡流时的能量转化】
①金属块在变化的磁场中，磁场能转化为电能，最终转化为内能。
②金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，由于克服安培力做功，金属块的机械能转化为电能，最终转化为内能。
【涡流的应用与防止】
应用：真空冶炼炉、探雷器、安检门等。
防止：为了减小电动机、变压器铁芯上的涡流，常用电阻率较大的硅钢做材料，而且用相互绝缘的硅钢片叠成铁芯来代替整块硅钢铁芯。
（3）电磁阻尼
当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是阻碍导体的运动，这种现象称为电磁阻尼。
（4）电磁驱动
若磁场相对于导体转动，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来，这种作用常常称为电磁驱动。
【电磁阻尼和电磁驱动的比较】
（1）互感现象
互感和互感电动势：两个相互靠近但导线不相连的线圈，当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势，这种现象叫作互感，这种感应电动势叫作互感电动势。
一个线圈中电流变化越快(电流的变化率越大)，另一个线圈中产生的感应电动势越大。
应用：利用互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈，如变压器、收音机的磁性天线都是利用互感现象制成的。
危害：互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间。在电力工程和电子电路中，互感现象有时会影响电路的正常工作。例如在电路板的刻制时就要设法减小电路间的互感现象。
（2）自感现象
当一个线圈中的电流变化时，它产生的变化的磁场不仅在邻近的电路中激发出感应电动势，同样也在线圈本身激发出感应电动势，这种现象称为自感。由于自感而产生的感应电动势叫作自感电动势。
自感现象也是电磁感应现象，也符合楞次定律，可表述为自感电动势总要阻碍引起自感电动势的原电流的变化。
当线圈中的电流增大时，自感电动势的方向与原电流的方向相反，阻碍电流的增大，使电流从零逐渐增大到稳定值，但不能阻止电流的增大。
电流稳定时自感线圈相当于导体(若直流电阻为零，相当于导线)。
（3）自感系数
自感电动势：，其中是电流的变化率；L是自感系数，简称自感或电感．单位：亨利，符号：H。
自感系数与线圈的大小、形状、匝数，以及是否有铁芯等因素有关。
自感系数简称自感或电感，不同的线圈，在电流变化率相同的条件下，产生的自感电动势不同，电学中用自感系数来表示线圈的这种特性。
线圈的长度越长，面积越大，单位长度上匝数越多，线圈的自感系数就越大。线圈中有铁芯时比无铁芯时自感系数大。
（4）磁场的能量
线圈中电流从无到有时，磁场从无到有，电源把能量输送给磁场，储存在磁场中。
线圈中电流减小时，磁场中的能量释放出来转化为电能。
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