磁场与电磁感应

Magnetic Field & Induction

穿过线圈的磁通量变化时，线圈中会感应出电流；磁通量恒定则什么也不发生。磁铁动得越快，磁通量变化率越大，感应电动势也越大。这就是电磁感应，也是发电机和变压器的基本原理。在这一页，你可以拖动磁通量变化率滑块，观察感应电动势如何变化。

磁通量变化则产生电流

磁通量变化率 ΔΦ/Δt2

👀 用眼睛看

①穿过线圈的磁通量恒定时无任何变化

②移动磁铁等使磁通量变化时，线圈中感应出电流

③磁通量变化越快(斜率越大)，感应电动势越大

磁场·磁通量·感应电动势

磁通量

Φ = B A

磁场 B 与面积 A 之积 — 垂直穿过线圈的磁感线数量

法拉第定律

V = N ΔΦΔt

与匝数 N、磁通量变化率 ΔΦ/Δt 成正比的感应电动势大小

楞次定律 — 方向

🧲 阻碍变化的方向

①感应电流沿阻碍磁通量变化的方向流动(楞次定律)

②磁通量增则使其减、减则使其增的方向

③能量守恒的结果 — 没有免费的电流

直接求一求

例题 1

穿过单匝线圈的磁通量在 0.2 秒内从 0.1 Wb 变为 0.5 Wb，求感应电动势的大小。

磁通量变化 ΔΦ = 0.5 − 0.1 = 0.4 Wb。

将 N=1, Δt=0.2 代入 V = N·ΔΦ/Δt。

V = 1 × 0.40.2 = 2 V

▸ 2 V

将变化量(Wb)除以时间(s)是关键 — 而非磁通量本身。

例题 2

穿过 100 匝线圈的磁通量在 0.01 秒内变化 0.02 Wb，求感应电动势的大小。

乘以匝数 N=100。

V = N ΔΦΔt

V = 100 × 0.02/0.01。

V = 100 × 2 = 200 V

▸ 200 V

漏掉匝数 N 会使答案小 N 倍。

总结

核心结论

Φ = B A, V = N ΔΦΔt

磁通量为 B×A，感应电动势为匝数 × 磁通量变化率

2021 修能科学探究(物理Ⅰ)类题改编

穿过 200 匝线圈的磁通量在 0.1 秒内均匀变化 0.3 Wb，感应电动势的大小为?

①60 V

②200 V

③300 V

④600 V

⑤900 V

▸ ④ 600 V

将 N=200, ΔΦ=0.3, Δt=0.1 代入 V = N·ΔΦ/Δt。

V = 200 × 0.30.1

计算。

V = 200 × 3 = 600 V

🎯 考试要点

①磁通量 Φ = BA

②法拉第 V = N·ΔΦ/Δt(匝数 N 必需)

③楞次定律:阻碍变化的方向

④磁通量恒定则感应电流为 0

⑤V 与变化率成正比 — 越快越大