电磁感应的案例范文1
模块一
电磁铁
一、知识点
1.
电磁铁的来源：通电螺线管有磁性，如果在一个通电螺线管中插入一根软铁棒，螺线管的磁性会更强。
2.
定义：插入了软铁棒的通电螺线管叫电磁铁。
这根软铁棒称为电磁铁的铁芯，螺线管成为电磁铁的线圈。
注意：电磁铁的铁棒(铁芯)是由软铁制成的，被磁化时显磁性，但失去外部磁场时，其磁性又立即消失。
3.
电磁铁中加铁芯的原因
通电螺线管通电后产生磁场，该磁场使其内的铁棒被磁化，铁棒磁化后的磁场极性与通电螺线管的机型完全一致，使得电磁铁的磁性比螺线管的磁性大大地增强。
4.
影响电磁铁磁性强弱的因素
(1)
电磁铁通电时产生磁性，断电时失去磁性。
(2)
电磁铁中的电流越大则电磁铁的磁性越强。
(3)
电流一定时，外形相同的螺线管，线圈的匝数越多，它的磁性越强。
(4)
电磁铁中有铁芯比无铁芯时的磁性强。
5.
电磁铁的特点
(1)
可以通过电流的通断，来控制其磁性的有无。
(2)
可以通过改变电流的方向改变磁场方向。
(3)
可以通过改变电流大小、铁芯的材质来控制磁性的强弱。
6.
电磁铁的应用
电磁起重机、电磁选矿机、电磁继电器、电铃等。
7.
电磁继电器
(1)
电磁继电器的工作电路
(2)
电磁继电器的组成
一般由电磁铁、衔铁、弹簧片、触点等组成。
(3)
电磁继电器的原理
利用电磁铁在通断电的情况下有无磁性来间接控制工作电路通断的开关。
(4)
电磁继电器的应用
①利用低电压、弱电流控制高电压、强电流。
②实现远距离操作。
8.
电磁阀车门
现在的公共汽车使用的都是利用压缩空气开关的自动门。其中空置压缩空气是开门还是关门的滑阀就是你用两个电磁铁来控制的。司机通过单刀双掷开关S来使线圈或通电产生磁场吸引衔铁或，从而推动滑阀使空气压缩来推开或关闭车门。其结构如下：
二、例题精讲
【例1】
通电螺线管的磁性强弱跟通过它的
及
的多少有关，另外，将
________插入通电螺线管中．它的磁性也会大大增强．
考点：
影响电磁铁磁性强弱的因素．
解析：
据上面的分析可知，通电螺线管的磁性强弱跟通过它的电流及线圈匝数的多少有关，另外，将铁芯插入通电螺线管中．它的磁性也会大大增强．
答案：
电流；线圈匝数；铁芯．
【测试题】
如图所示，若闭合电键S，则电磁铁的磁性将(
)
A．
增强
B．
减弱
C．
不变
D．
无法判断
闭合电键S1后，电路由单个的R1变为R1与R2并联，并联后的总电阻小于R1的阻值，由欧姆定律I=
可知，使得通过电磁铁线圈中的电流增大．根据影响电磁铁磁性大小的因素可知，通过线圈电流增大，电磁铁的磁性增强．
故选A
【例2】
如图所示的电磁铁，要想磁性最强，正确的方法是(
)
A．S接D,P滑至B端
B．
S接C,P滑至A端
C．
S接C,P滑至B端
D．
S接D,P滑至A端
考点：
影响电磁铁磁性强弱的因素．
解析：
滑动变阻器S接C电磁铁线圈匝数最多，滑片在A端电路电流最大，并且有铁芯，所以此时电磁铁磁性最强．
答案：
B
【测试题】
如图所示，当滑动变阻器的滑片P向右移动时，悬挂磁铁的弹簧的长度(
)
A．
将变长
B．
将变短
C．
先变长后变短
D．
先变短后变长
利用安培定则可以判定电磁铁的下端为N极，上端为S极，故电磁铁与其上面的条形磁体相互吸引．当滑片P向右滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值变小，根据欧姆定律可知，电路中的电流增大，所以电磁铁的磁性增强．电磁铁对条形磁体的吸引力增大，条形磁体对弹簧的拉力增大，所以弹簧伸长的长度变长．
故选A
【例3】
下列设备中利用电磁感应现象制成的是(
)
A．
电磁继电器
B．
发电机
C．
电磁铁
D．
电动机
考点：
电磁感应．
解析：
A、电磁继电器是利用电流的磁效应的原理制成的，故该选项不符合题意；
B、发电机是利用电磁感应现象的原理制成的，故该选项符合题意；
C、电磁铁是利用电流的磁效应原理工作的，故该选项不符合题意；
D、电动机是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理制成的，故该选项不符合题意．
答案：
B
【测试题】
首先发现电磁感应现象的科学家是(
)
A．
法拉第
B．
安培
C．
焦耳
D．
奥斯特
A、英国物理学家法拉第最早发现了电磁感应现象．故A正确；
B、安培发现了安培定则．故B错误；
C、焦耳发现了焦耳定律．故C错误；
D、奥斯特首先发现电流的磁效应．故D错误．
故选A
【例4】
某同学在做“研究电磁铁”实验时，连接了如图所示的电路，试判断电磁铁有无磁性或磁性强弱的变化．
(1)只闭合S1时，电磁铁
磁性．
(2)闭合S1、S2接a时，滑动变阻器的滑片向右滑动，电磁铁磁性
．
(3)S1闭合，S2由接a改为接b，调节滑动变阻器滑片P，使电流表示数不发生变化．这时电磁铁的磁性
．
(4)电磁铁在我们的日常生活中被广泛的用到，如：
．
考点：
探究影响电磁铁磁性强弱的因素的实验．
解析：
(1)只闭合S1时，电路中没有电流通过，电磁铁不会产生磁性，故电磁铁没有磁性；
(2)闭合S1、S2接a时，电路中有电流，电磁铁有磁性；当滑动变阻器的滑片向右滑动时，滑动变阻器接入电路中的电阻丝变长，电路中电阻变大，电流变小，即：在匝数一定的情况下，电流减小，电磁铁磁性减小；
(3)S1闭合，S2由接a改为接b，匝数变少，又调节滑动变阻器滑片P，使电流表示数不发生变化，即：在电流一定的情况下，减小匝数，电磁铁磁性减小；
(4)电磁起重机、电磁继电器、电铃都用到了电磁铁；
答案：
(1)没有；(2)减小；(3)减小；(4)电磁起重机．
【测试题】
如图所示，A为螺线管，B为悬挂在弹簧测力计下的条形磁铁，当开关S断开时，弹簧测力计的示数将
(填变大或变小)，电流表的示数将
(填变大或变小)．
开关S断开时，电路中的电流变小，电流表示数变小，电磁铁磁性减弱．
根据右手定则判断电螺线管的上端为N极，对条形磁铁的排斥力减小，所以弹簧测力计的示数将变大．
故答案为：变大、变小．
【例5】
如所示，闭合开关S，烧杯中水面上浮着一个空心小铁球，将盛水的容器放在电磁铁上方，此时电磁铁A端为
极，将滑片P向右滑动，空心小铁球将
．(填“上浮”“下沉”“静止”)
考点：
影响电磁铁磁性强弱的因素．
解析：
①电流由A流向B，则由右手螺旋定则可知螺线管B端为N极，则A端为S极(南极)；
②当滑片向右移动时，滑动变阻器接入电阻增大，则由欧姆定律可知电路中电流减小，则螺线管中的磁性减弱，故小③铁球所受磁力减小，使得铁球上浮一些，排开水的体积变小，而且由有阿基米德原理可知受到的浮力将减小．
答案：
S；上浮．
【测试题】
小利同学观察到学校楼道里的消防应急灯，平时灯是熄的，一旦停电，两盏标有“36V”灯泡就会正常发光．图所示是小利设计的四个电路，其中可以起到消防应急灯作用的电路是(
)
A．
B．
C．
D．
根据题意，分析各图可知，当照明电路正常工作时，电磁铁具有磁性，吸引衔铁，使消防应急灯所在电路断开，而当停电后，电磁铁失去磁性，衔铁在弹簧的作用下向上弹起，与触点接触，两灯泡连接，且为并联．因此，对照各图发现，只有图C符合这一要求．
故选C
【例6】
如图所示，当开关S闭合后，电磁铁A端磁极为
极，当电路中滑动变阻器的滑片P逐渐向右移动时，电磁铁的磁性将
(选填“增大”、“减小”或“不变”)．
考点：
通电螺线管的磁场；影响电磁铁磁性强弱的因素．
解析：
(1)伸出右手，弯曲的四指与电流的方向相同，大拇指所指的方向即螺线管的左端为通电螺线管的N极，则螺线管的右端即A端是S极．
(2)滑动变阻器滑片向右移动时，滑动变阻器接入电路的电阻变小，电流变大，电磁铁磁性将增大．
答案：
S；增大．
【测试题】
如图所示，下列说法正确的是(
)
A．
当S1断开S2闭合时，红灯亮
B．
当S1断开S2闭合时，绿灯亮
C．
当S1闭合S2断开时，绿灯亮
D．
当S1、S2均闭合时，绿灯亮
读图可知：
(1)当S1断开、S2断开时，左侧的控制电路无电流，电磁铁无磁性，右侧的工作电路也是断开的，所以两灯均不能工作；
(2)当S1断开、S2闭合时，左侧的控制电路无电流，电磁铁无磁性，由于弹簧的原因，动触点与绿灯的触电接触，同时由于右边的工作电路也是闭合的，所以此时的绿灯亮；故A错误、B正确；
(3)当S1、S2闭合时，左侧的控制电路有电流，电磁铁有磁性，由于弹簧的原因，动触点与红灯的触电接触，同时由于右边的工作电路也是闭合的，所以此时的红灯亮；故D错误；
(4)当S1闭合S2断开时，左侧的控制电路断开，电磁铁无磁性，同时右侧的工作电路断开，因此工作电路无电流，所以两灯都不亮，故C错误．
故选B
模块二
磁场对通电导线的作用与电动机
一、知识点
1.
当把通电导体放在磁场中时
(1)
如果通电导体中的电流方向与磁场方向平行，则通电导体不受磁场的作用力。
(2)
如果通电导体中的电流方向与磁场方向不平行，则通电导体受磁场力的作用，当通电导体中的电流方向与磁场方向垂直时，通电导体在磁场中受到的磁场力最大。
2.
影响通电导体在磁场中受到的磁场力大小的决定因素
(1)
磁场强弱：磁场越强，则通电导体在磁场中受到的磁场力越大。
(2)
电流大小：电流越大，则通电导体在磁场中受到的磁场力越大。
3.
通电导体在磁场中受到的磁场力方向决定于磁场方向、电流的方向
(1)
保持磁场方向不改变，只改变电流方向，则通电导体受到的磁场力方向反向。
(2)
保持电流方向不改变，只改变磁场方向，则通电导体受到的磁场力方向反向。
(3)
若磁场的方向、电流的方向二者同时反向，则通电导体受到的磁场力方向不变。
4.
左手定则
当通电导体与磁感线垂直时，通电导体受力方向、磁感线方向、电流方向之间的关系可用左手定则判断：伸开左手，使大拇指与四指在同一平面内并跟四指垂直，让磁感线垂直传入手心，使四指指向电流方向，则大拇指所指的方向就是通电导体在磁场中所受磁场力的方向，如下图所示。
5.
动圈式扬声器
(1)
结构：由固定的永磁体、作为银圈的线圈和锥形纸盒盆构成，如下图所示。
(2)
工作原理：当线圈通过上图中所示的电流时，线圈受到的磁体的吸引向左运动；当线圈中通过相反方向的电流时，线圈受到磁体的排斥而向右运动，由于通过线圈的电流是交变电流，它的大小和方向不断变化，线圈就不断地来回振动，带动纸盆也来回振动，于是扬声器就发出了声音。
6.
直流电动机
(1)
工作原理
直流电动机的工作原理如下图所示，其线圈两端各连一个铜制半环E和F，它们彼此绝缘，并随线圈一起转动，A和B是电刷，它们跟半环接触，使电源与线圈组成闭合电路。E和F叫做换向器，其作用是每当线圈转过平衡位置时，换向器就能自动改变线圈中电流的方向。
丁
丙
乙
甲
图甲是开始通电的状态，换向器与电刷接触，换向器与电刷接触。线圈的电流如图所示，左边受到向上的磁场力，右边受到向下的磁场力，于是线圈开始沿顺时针方向转动。
转过90°就到了如图乙所示的状态，这是平衡位置。线圈的惯性使它冲过平衡位置，于是换向器就改变了所接触的电刷，与接触、与接触，如图丙所示。
图丙中，线圈的电流方向如图所示，左边的受力方向变成向下，右边的受力方向变成向上。于是线圈就继续沿顺时针方向转动90°。
转到图丁中所示的位置时，又靠惯性冲过去，就回到了图甲的状态。
(2)
换向器作用：
①线圈在平衡位置时，停止对其供电。
②线圈转过平衡位置时，改变线圈中的电流方向。
(3)
转动方向和转速：转动方向与线圈中的电流方向和磁场的方向有关；转速与电流的大小和磁场强弱有关。
7.
实用电动机
(1)
基本结构：电动机是由转子和定子两大部分组成的，能够转动的部分叫转子，固定不动的部分叫定子。
(2)
原理：电动机是利用通电线圈在磁场中受力而转动的现象制成的，它在工作时将电能转化为机械能。
(3)
种类：直流电动机和交流电动机
二、例题精讲
【例7】
1．如图是火警自动报警原理图．发生火警时，将会发生下列变化，其变化顺序是
．
①温度升高使铜铁双层金属片向下弯曲，从而接通电磁铁电路．
②接通触点使报警电路中有电流通过．
③电磁铁具有磁性．
④衔铁被吸下．
⑤红灯亮、电铃响，发出警报．
A．①②③④⑤；
B．①③④②⑤
C．①②④③⑤；
D．①④③②⑤
2．小李利用电磁铁设计了一种微机室防盗报警器(如图)．在微机室房门处安装开关S，电铃安在传达室．当房门被推开时，开关S闭合，电流通过电磁铁，电磁铁
(填“有”或“无”)磁性，并且B端为
极，跟金属弹性片上的磁铁相互
(填“吸引”或“排斥”)，电铃电路
(填“接通”或“断开”)，电铃报警．
考点：
电磁继电器的组成、原理和特点；电磁铁的其他应用．
解析：
(1)读图可知，当铜铁片弯曲使控制电路接通时，电磁铁获得磁性，吸引衔铁，使触点向下，与工作电路连通，电灯与电铃同时工作，故选项B符合题意．
(2)读图可知，左侧为控制电路，当开关闭合时，电磁铁获得磁性，利用安培定则判断可知，B端为N极，因为弹簧片左侧也是N极，同名磁极相互排斥，故两触点接通，使右侧工作电路开始工作，电铃报警．
答案：
(1)B．(2)有，N，排斥，接通．
【测试题】
如图所示的A，B，C，D四个实验装置中，用来研究电磁感应现象的是
；用来研究影响电磁铁磁性强弱因素的是
；用来研究电磁继电器构造的是
；用来研究电动机原理的是
．
A装置是一个电磁继电器，即是电磁继电器应用实验；
B装置让通电导体放在磁场中，它会受到力的作用，这是用来研究磁场对电流的作用(或通电导体在磁场中受力)的实验，即电动机的原理实验；
C装置中，若开关闭合，金属棒左右切割磁感线运动，此时电路中就会产生电流，故是电磁感应实验装置．
D开关闭合后，电磁铁吸引铁钉，移动滑片的位置，可以得到电磁铁磁性强弱与电流大小的关系．
如图所示的四个实验装置中，用来研究电磁感应现象的是C；用来研究影响电磁铁磁性强弱因素的是D；用来研究电磁继电器构造的是A；用来研究电动机原理的是B．
故答案为：C；D；A；B．
【例8】
如图所示是直流电动机的模型，闭合开关后线圈顺时针转动．现要线圈逆时针转动，下列方法中可行的是(
)
A．
只改变电流方向
B．
只改变电流大小
C．
换用磁性更强的磁铁
D．
对换磁极同时改变电流方向
考点：
直流电动机的构造和工作过程．
解析：
直流电动机的转动方向与线圈中的电流方向和磁场方向有关，若使通入直流电动机的电流方向改变或磁场的方向改变，它的转动方向将改变．但是如果同时改变电流的方向和磁场的方向，线圈的转动方向将不变．
答案：
A
【测试题】
如图所示，用棉线将铜棒ab悬挂于磁铁N、S极之间．闭合开关，当ab做切割磁感线运动时，观察到电流表的指针发生偏转．利用这一现象所揭示的原理，可制成的设备是(
)
A．
电动机
B．
发电机
C．
电磁继电器
D．
电饭煲
如图所示，用棉线将铜棒ab悬挂于磁铁N、S极之间．闭合开关，当ab做切割磁感线运动时，观察到电流表的指针发生偏转．这一现象所揭示的原理﹣﹣电磁感应现象，发电机就是根据这一原理制成的，故B正确；
电动机是根据通电导体在磁场中受到力的作用这一原理制成的，不符合题意；
电磁继电器是利用电流的磁效应来工作的，不符合题意；
电饭煲是根据电流的热效应来工作的，不符合题意．
故选B
【例9】
磁悬浮列车是现代高科技的应用，下列说法不正确的是(
)
A．
通过列车底部与上方轨道间的同名磁极相互排斥，使列车悬浮
B．
为产生极强的磁性使列车悬浮，制作电磁铁的线圈宜选择超导材料
C．
由于列车在悬浮状态下行驶，因而一定做匀速直线运动
D．
列车悬浮行驶时，车体与轨道间无阻力、无震动，运动平稳
考点：
磁浮列车的工作原理和特点．
解析：
磁悬浮列车是现代高科技的应用，它的工作原理是同名磁极相互排斥；列车悬浮行驶时，车体与轨道间有空隙，所以无阻力、无震动，运动平稳；产生极强的磁性使列车悬浮，制作电磁铁的线圈宜选择超导材料，因为超导材料无电阻，不会产生电流的热效应．故A、B、D不符合题意．
答案：
C
【测试题】
我国第一条磁悬浮列车已在上海建成，它利用磁极间的相互作用，将列车悬浮于轨道之上几厘米，从而大大减小摩擦，提高了行驶的速度．这里利用的“磁极间的相互作用”是指(
)
A．
同名磁极互相吸引
B．
同名磁极互相排斥
C．
异名磁极互相排斥
D．
异名磁极互相吸引
磁悬浮列车的车体和轨道是同名磁极，同名磁极互相排斥，使列车实现悬浮，从而减小列车所受的摩擦力，提高行驶速度．
故选B
模块三
电磁感应与发电机
一、知识点
1.
电磁感应
(1)
闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生电流，这种现象叫做电磁感应，产生的电流叫做感应电流。
(2)
发现及意义：英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，并进一步解释了电和磁的联系，导致了发电机的发明。
(3)
感应电流的产生条件
①电路是闭合的；
②导体要在磁场中做切割磁感线的运动；
③切割磁感线运动的导体只能是闭合电路的一部分。
(4)
能量转化：机械能转化为电能。
(5)
影响因素：
①导体中感应电流的方向决定于导体的运动方向、磁感线方向。两者中其一发生方向改变，感应电流方向发生改变。两者都发生改变，感应电流方向不发生改变。
②导体中感应电流的大小取决于磁场的强弱、导体切割磁感线的速度大小。磁场越强、切割磁感线的速度越大，则感应电流越大。
2.
动圈式话筒
(1)
结构图
(2)
作用：把声音转换成电流。
(3)
原理：电磁感应
(4)
工作过程：当对着话筒讲话时膜片带动线圈在磁场里振动，使得线圈切割磁感线而产生感应电流，这种感应电流再通过扬声器被还原成声音播放。
3.
发电机
(1)
工作原理：利用电磁感应现象将机械能转化为电能。
(2)
交流发电机：电流大小和方向都周期性发生变化的发电机。
(3)
交流电频率：电流在每秒内周期性变化的次数叫做频率。
频率的单位是赫兹，简称赫，符号位Hz。
我国使用的交流电频率是50Hz，其意义是发电机的线圈1秒内转50周，而转动一周电流方向改变两次，故频率为50Hz的交流电1秒钟内电流方向改变100次。
【例10】
如图所示，用棉线将铜棒ab悬挂于磁铁N、S极之间．闭合开关，当ab做切割磁感线运动时，观察到电流表的指针发生偏转．利用这一现象所揭示的原理，可制成的设备是(
)
A．
电动机
B．
发电机
C．
电磁继电器
D．
电饭煲
考点：
发电机的构造和原理．
解析：
如图所示，用棉线将铜棒ab悬挂于磁铁N、S极之间．闭合开关，当ab做切割磁感线运动时，观察到电流表的指针发生偏转．这一现象所揭示的原理﹣﹣电磁感应现象，发电机就是根据这一原理制成的，故B正确；
电动机是根据通电导体在磁场中受到力的作用这一原理制成的，不符合题意；
电磁继电器是利用电流的磁效应来工作的，不符合题意；
电饭煲是根据电流的热效应来工作的，不符合题意．
答案：
B
【测试题】
如下面左图，导体a向右运动时可以产生感应电流，若要使产生的感应电流方向与左图的方向相反，则下列哪种选项可行(
)
A．
B．
C．
D．
A、导体没有切割磁感线运动，导体中没有感应电流．不符合题意；
B、磁感线方向相反、导体运动方向相反，感应电流方向不变．不符合题意；
C、导体没有切割磁感线运动，导体中没有感应电流．不符合题意；
D、在导体运动方向不变时，磁感线方向相反，感应电流方向相反．符合题意．
故选D
【例11】
在如图所示的实验装置中，用棉线将铜棒ab悬挂于磁铁N、S极之间，铜棒的两端通过导线连接到电流表上．下列说法正确的是(
)
A．
ab棒在图中位置水平左右运动时，应观察到电流表的指针发生偏转
B．
ab棒在图中位置竖直上下运动时，应观察到电流表的指针发生偏转
C．
该装置是研究磁场对通电导体的作用力方向与磁场方向的关系
D．
该装置在实验中通过磁场对电流的作用，使电能转化为机械能
考点：
电磁感应．
解析：
AB、产生感应电流的条件：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，电路中产生感应电流．当ab棒在图中位置水平左右运动时，符合产生感应电流的条件，电路中有感应电流产生，灵敏电流计的指针发生偏转；当ab棒在图中位置竖直上下运动时，没有切割磁感线，因此不会产生感应电流，电流表指针不会发生偏转；故A正确，B错误；
C、该装置是研究电磁感应现象；故C错误；
D、ab棒运动时，具有机械能，产出感应电流时，电路中具有电能，产生感应电流的过程是机械能转化为电能的过程．故D错误．
答案：
A
【测试题】
如图所示是小明探究在“什么情况下磁可以生电”的实验装置，其中能够使电流计指针发生偏转的是(
)
A．
ab不动，磁体上下移动
B．
ab不动，磁体左右移动
C．
磁体不动，ab上下移动
D．
磁体与ab一起向右移动
本题图中蹄形磁体的磁感线方向是竖直方向．
A、ab不动，磁体上下移动，导体ab不切割磁感线，指针不发生偏转；
B、ab不动，磁体左右移动，导体ab切割磁感线，指针发生偏转；
C、磁体不动，ab上下移动，导体ab不切割磁感线，指针不发生偏转；
D、磁体与ab一起向右运动，ab与磁体保持相对静止，ab不切割磁感线，指针不发生偏转．
故选B
【例12】
关于电磁感应现象，下列说法正确的是(
)
A．
电磁感应现象中机械能转化为电能
B．
感应电流的方向只跟导体运动方向有关
C．
感应电流的方向只跟磁场方向有关
D．
导体在磁场中运动，能够产生感应电流
考点：
电磁感应．
解析：
A、电磁感应现象的条件是导体在运动，结果是产生了电流，所以是机械能转化为电能，故A正确；
B、感应电流的方向与导体运动方向、磁场方向都有关，故B错误；
C、与B同理，故C错误；
D、产生感应电流要具备三个条件，即“闭合的电路”、“一部分导体”、“切割磁感线运动”，只做运动，不一定产生感应电流，故D错误．
答案：
A
【测试题】
如图所示，将同一根磁棒静置于甲、乙、丙三位置10秒后，比较三处的感应电流，下列叙述何者正确(
)
A．
在甲位置感应电流最大
B．
在乙位置感应电流最大
C．
在丙位置感应电流最大
D．
在三个位置都没有感应电流
得到感应电流需要同时满足两个条件：①电路是闭合的；②导体要做切割磁感线运动．在此题中磁棒放在甲乙丙三个位置都是静止，所以都不满足切割磁感线这个条件，故都不产生感应电流．
故选D
【例13】
下列说法中正确的是(
)
A．
电磁铁的磁性强弱与电流大小、电流方向和线圈匝数都有关
B．
法拉第最先发现电磁感应现象，电动机就是根据电磁感应现象制成的
C．
通电导线在磁场中受力的方向与导体运动的方向和磁场的方向有关
D．
在电磁感应现象中，机械能转化为电能
考点：
电磁感应；影响电磁铁磁性强弱的因素．
解析：
A、电磁铁磁性强弱与电流大小、线圈匝数多少有关，与电流方向无关，故A错误；
B、法拉第发现电磁感应现象是正确的，利用这一现象制成的发电机，不是电动机，故B错误；
C、通电导线在磁场中受力方向与电流方向和磁场方向有关，故C错误；
D、电磁感应现象中机械能转化为电能，通电导体在磁场中受力时电能转化为机械能，故D正确．
答案：
D
【测试题】
如图所示是探究“感应电流产生条件”的实验装置．图中a、b接线柱应连接(
)
A．
电源
B．
灵敏电流表
C．
电压表
D．
电流表
用如图所示的装置探究感应电流产生的条件时，产生的电流较小，所以电路中应串联一只灵敏电流计，通过观察灵敏电流计的指针是否偏转来反映是否有电流产生．
故选B
【例14】
在下图中，a表示垂直于纸面的一根导体的横截面，导体是闭合电路中的一部分，它在磁场中按如图所示的方向运动，其中不能产生感应电流的是(
)
A．
B．
C．
D．
考点：
产生感应电流的条件．
解析：
题中磁感线都是沿着竖直方向的，A、B、D三图中，导体运动的方向都能够切割到磁感线，都能够产生感应电流，只有C图中导体沿着竖直方向，它运动的方向和磁感线的方向一致，没有切割磁感线，不能产生感应电流．
答案：
C
【测试题】
如图是闭合电路的一部分导体在磁场中运动的示意图，导体中产生感应电流的是(
)
A．
B．
C．
D．
A、导体顺着磁感线的方向运动，不会产生感应电流．不符合题意；
B、导体在磁感线之间运动不会产生感应电流．不符合题意；
C、导体斜向上运动，切割磁感线运动，产生感应电流．符合题意；
D、导体顺着磁感线方向运动不会产生感应电流．不符合题意．
故选C
【例15】
下面关于电路中是否会产生感应电流的说法中正确的是(
)
A．
只要导体在磁场中作切割磁感线运动，导体中就一定会有感应电流产生
B．
只要闭合电路在磁场中作切割磁感线运动，导体中就一定会有感应电流产生
C．
只要闭合电路的一部分导体在磁场中作切割磁感线运动，电路中就一定会有感应电流产生
D．
只要闭合电路的一部分导体在磁场中运动，电路中就一定会有感应电流产生
考点：
产生感应电流的条件．
解析：
由产生感应电流的两个条件知，只有选项C符合．故选C．
答案：
C
【测试题】
下列说法中正确的是(
)
A．
电动机是利用电磁感应现象制成的
B．
发电机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的
C．
动圈式话筒是利用电磁感应现象制成的
D．
汽油机的做功冲程是将内能转化成机械能
A、发电机是利用电磁感应现象制成的，故A错误；
B、电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的，故B错误；
C、动圈式话筒是利用电磁感应现象制成的，故C正确；
D、汽油机的做功冲程是将内能转化成机械能，故D正确．
故选CD
【例16】
如图所示，要使流过灵敏电流计的电流反向，下列措施中可行的是(
)
①只将磁场反向；
②只将线圈的运动方向反向；
③同时将磁场和线圈的运动方向反向；
④增加磁铁的磁性或线圈匝数．
A．
①②
B．
②③
C．
①③
D．
①④
考点：
探究电磁感应现象的实验；电磁感应．
解析：
要使流过灵敏电流计的电流反向，就是要改变感应电流的方向；
①只将磁场反向，就可以改变感应电流的方向，从而使灵敏电流计的电流反向；
②只将线圈的运动方向改变，就会改变感应电流的方向，从而使灵敏电流计的电流反向；
③同时改变磁场方向和线圈的运动方向，感应电流的方向时不变的；
④增加磁铁的磁性或线圈匝数，只能是电流的大小，不能改变感应电流的方向．
答案：
A
【测试题】
如图所示的装置中，所有部件都静止时，小磁针亦静止于如图所示的位置．在下述四种情况下，小磁针发生偏转的是(
)
A．
磁铁不动，导线ab向左运动
B．
导线ab不动，磁铁向下运动
C．
磁铁与导线以相同的速度同时下落
D．
磁铁与导线以相同的速度同时上升
A、磁铁不动，ab向左运动，其运动方向跟磁感线方向平行，不切割磁感线，不产生感应电流．不符合题意；
B、ab不动，磁铁向下运动，相当于ab做切割磁感线运动，产生感应电流．符合题意；
电磁感应的案例范文2
关键词：电磁学与光学；工程教育；案例分析；课堂教学
一、概述
随着社会的进步，科技的发展，工程教育理念逐步被融入到应用型大学的实践教学领域中。大学物理是面向几乎所有专业的核心基础课，为培养研究型人才打好物理基础。目前的工程技术，从原理上讲大多数都属于大学物理范畴。在教育的过程中，我们通过借助互联网时代下快速发展起来的多媒体教学技术，以及在教课书中融入成功的工程技术相关案例素材，以此来促进学生对于一些晦涩知识点的从其诞生到现在的实际生活的运用等方面进行深入地学习。这样新旧知识一脉相承形成完善的体系，通过经典理论的再现，新知识的引入顺理成章。本文以大学物理中的《电磁学与光学》为主，引入实际教学案例，在要求学生熟练掌握大学物理课本内常用专有名词的概念和一些物理现象的基本规律等后，在一定程度上将它们在实际工程案例中的运用进行介绍，从而让学生更好的理解理论与实践之间的关系，并且了解这些理论在现实生产技术领域内所开展的推广应用情况，这样有助于学生更好地掌握课本知识，提高学习的主动性和积极性，帮助学生在大学物理课堂教学中，建立理工科学习兴趣，树立工程教育意义。
二、电磁学和光学工程教育教学案例
（一）静电喷漆
静电喷漆属于静电学中的应用案例。雾化的油漆微粒在直流高压（80～90kV）电场中带负电荷，在电场力作用下，油漆微粒飞向带正电荷的工件表面，形成漆膜，此过程称为静电喷漆。物理原理：静电喷漆是将被涂物当成正极，日常情景下接地；涂料雾化装置为负极，接电源设置为负极，如此在正负极间能够形成静电场。并且在负极附件区域内可以出现电晕放电，在放电地过程中使得涂料内的介质出现电荷的转移从而带电，并且进一步实现雾化。根据同性相离、异性相吸的原理，以及带电介质受电场力影响，涂料跟被涂物形成环抱效果，沿电场线向着静电喷漆喷过的带有正电荷的被涂物上，并且分布匀称且有较强的吸附能力，从而形成一层薄膜。工程应用：根据国内外相关调研结果显示，静电喷漆技术作为近几年内研发出来的技术，它在各种工业内都受到了重视，主要被用来处理产品表面。相比与传统的产品表面处理工序而言，其发展势头如此好，在一定程度上是因为它具有如下几大特点：1.所需要的涂料很少就能达到想要的效果；2.绿色环保，不仅无毒害，而且在一定程度上能净化环境；3.能够使用机器化工作模式，减少人工操作，并且具有高效特征。注意事项：1.工作时安全电压为小于9万伏，短路电流为小于0.7毫安，工作运转时超过安全电压，对相关工作人员会造成一定程度的不利影响。2.在进行完喷漆工作后，需要马上将喷枪接触地面。这样可以释放内部的电荷，减少进入到人身体上的电荷。3.为了避免意外短路时产生电火花，在进行工作时要与操作界面保持一公分以上的距离。4.在操作前务必要确认各部分的线路连接正常，一定要注意机壳和工件的接地正常，避免高压静电。
（二）生物磁学的应用研究
生物磁学属于静磁学中的应用案例。生物磁学是研究生物磁性和生物磁场的生物物理学。生物磁学研究与物理学、生物学、医学等密切相关，而且在工农业生产、医学诊断和治疗、生物工程等方面都有广阔应用前景。生物材料的磁性：在对生物大分子的广泛研究中，发现大部分生物材料具有抗磁性，少数为顺磁性，极少数呈现铁磁性。1.生物材料的抗磁性，表现在生物分子在磁场作用下产生与磁场方向相反的运动，使原来的磁场减弱。一些绿色植物单细胞或者叶绿体放置于磁场中，当叶绿体的平面结构与磁场垂直取向时，分子受到的磁场力最大，与磁场平行时，磁场力最小。2.生物材料的顺磁性与其中有过渡金属离子的成分有关。生物机体内所具有的所有金属离子中，属于顺磁性金属离子有八种之余。例如进行氧化输送的血红蛋白，进行电子传递的细胞色素，DNA分子生物合成需要的核糖核苷酸还原酶等。此外，任何物质受磁场作用都有抗磁性，只不过在顺磁性物质中，由于顺磁性超过抗磁性，故整体对外表现为顺磁性。3.在生物体如磁性细菌、鸽子和个别人体发现有铁等具有磁性的金属物质存在，并且对生物体的生存具有重要的意义，能够让生物在一定程度上辨识方向，大雁南归靠的就是体内具有磁效应的罗盘准确的从千里遥途飞回鹊巢。科学家也曾发现在某些人的鼻窦骨的表层下约5μm处有一层铁质层，据估计与人的第六感觉即磁感觉有关。人体磁场远低于地磁场，约为10-12T，很难进行观察和研究，目前主要采用磁屏蔽原理和空间鉴别技术。磁场的生物效应：1.磁致遗传效应：磁场处理能够在一定程度上诱导基因突变的现象。如用强度不同的磁场对大麦种子进行处理后，发现DNA合成率下降了，同时在第二代的染色体中也观测到了畸变。通过对生物基因突变学的相关研究进行综合分析，一部分生物研究学者认为，磁场对诱导基因突变主要是通过对DNA分子内部氢键的作用，使得DNA的结构发生变化，从而影响基因的表达。2.磁致生长效应：磁场对生物生命过程的各个阶段各个环节均具有一定的影响。如一旦磁场的强度超过了1.4T就能够在一定程度上对细菌生长产生严重的影响。此外，地磁场反向时，会导致生物灭绝。3.磁致放大效应：具有低能量的外加磁场，能够产生具有很大能量的生物效应。根据能量平衡相关原理来讲，这是磁场在生物效应中所起的作用，只能看着是起到的激发引导作用，通过其导致生物体内能量短时间内放大化作用。当外加磁场达到最大值时，生物效应就开始出现，随着磁场作用的增大，生物效应随之增大，这是一种累积效应。
（三）霍耳效应的应用
霍耳效应是美国物理学家爱德华•霍耳1879年发现的，霍耳效应就是把一块导电板放在磁感应强度为B磁场中，导电板通有纵向电流，这样，在导电板的横线两侧面就会呈现出一定的电势差，所产生的电势差即霍耳电压。表达式如公式（1），显然霍耳电压跟电流I成正比，跟磁场的磁感应强度B成正比，跟载流子的数密度n成反比。公式不仅揭示了电流与磁场之间的相互作用，而且体现了霍耳电压与载流子数密度之间的关系。（1）由公式（1）可知，若是金属导体，导体内部的载流子数密度n很高，霍耳效应很小；而半导体中，载流子数密度n比较低，因此会产生很强的霍耳效应。利用霍耳效应工作原理制备成的半导体元件在科研和生产中都有非常广泛的应用，主要包括判断半导体材料性质、测量磁场、测量电流、霍耳传感器、磁流体发电机和电磁流量计等。1.判断半导体的材料，根据霍耳电压的公式，可以通过测量外加磁场中的霍耳电压来判断传导载流子的类型，电子型半导体中的多数载流子带负电。空穴型半导体中的多数载流子带正电。两种类型的半导体相对应的霍耳电压方向正好相反。因此，通过电压表的偏转方向就可以很容易的判断电子型或空穴型半导体。同样的也可用来测量载流子的浓度，这种方法广泛的被应用在半导体掺杂载体的性质和浓度的测量上。2.测量磁场，霍耳效应本质上就是一种电磁效应，原理是在电流垂直的方向上加磁场，这样，就会在与电流和磁场平面垂直的方向上建立一个电场。所以，可以根据霍耳电压来测量未知磁场的分布。具体实验的方法是：将霍耳器件放置在未知磁场的任意位置，然后在磁场中旋转一周，仔细观察所测霍耳电压值的大小变化会由0增加到最大，然后由最大变化到0，当电压值最大时所对应的磁感应强度就是该点磁场的大小，此时霍耳器件的法线方向即该点磁场的方向。3.量电流，霍耳电流传感器是一种高性能的新型电气检测元件，可以用来隔离主电路回路和显示控制电路。并且最适合用来测量电力电子设备的过电流或短路保护电路中检测电流信号，还可以用来进行电流反馈和截流、稳流控制等。4.测量微小位移量，保持霍耳元器件的工作电流不变，使其在均匀磁场中移动，霍耳电压的输出值由磁场中的位移量来决定，所以能够用霍耳元件来测量微小位移量，即霍耳微位移传感器。该传感器的优点是惯性比较小、频率响应速度快、工作寿命较长。霍耳元件还可以用来制备其他类型的传感器，比方压力、应力、重力传感器等。5.磁流体发电机，基本原理就是霍耳效应。磁流体发电机是将物体的内能转化成电能的装置，两平行金属板之间有一个较强的磁场，一束等离子体以一定的速度喷射入磁场中，正、负离子在磁场力（洛伦兹力）的作用下发生偏转，然后分别聚焦到两极板上，这样两极板相当于直流稳压电源的两个电极。当等离子体作匀速直线运动时，此时，两板间的电压值达到最大即电源的电动势。6.电磁流量计，用来测量导电的液体。将流量计放在均匀磁场中，磁场垂直于前后两面，当导电液体中的带电粒子流经管道时，导体的上、下表面会分别带电，最终达到动态平衡状态。此时，电源电动势即上、下两表面间的电势差，导电液体在洛伦兹力和电场力这一对平衡力的作用下继续做匀速直线运动，流过导体管内横截面的流体体积也将保持恒定。实验所测的导电液体的流量就是单位体积内流过导体管内横截面积流体的体积。霍耳传感器得益于集成电路的发展，并且随着大规模集成电路和微机械加工技术的发展，出现了三、四端口的固态霍耳传感器，使传感器制备工艺从二维平面发展到三维空间，实现了产品的微型化、产业化和实用化。近些年，科学家对量子霍耳器件的研究颇多，相信未来在该领域将会不断呈现出新的科研成果，更好地为人类服务。
（四）数字全息照相
数字全息照相属于光学中的应用案例。全息术是利用光的干涉同时记录物光的强度信息和相位信息，所产生的像是完全逼真的立体三维像，立体三维成像技术能够从各个角度及细节来反映真实情况，根据实际情况，对聚焦的距离进行调整。数字全息在物理学的各个方面的产业中均的到了不同程度的重视，以及推广应用。1.数字全息照相的两个过程（1）波前全息记录：利用光的干涉记录物光的相位和强度分布。不同的光波通过激光器后别分割成两束。一束为物光波，另一束是与物光相干的参考光。通过对干涉条纹所呈现出来的性状以及密度来了解物光的分布。通过其呈现出的明暗来了解物光的振幅，感光底片将条纹记录下来，然后经过显影、定影处理后，就能够洗出一张与光栅相似结构的全息照片。（2）物光波前再现：用一束参考光照射在全息图上，类似于光栅发生衍射，衍射光波中能够体现之前的物光波。由此，当顺着物光波进行观察，即能够看到具有之前物体所有特点的物体的再现像。2.数字全息照片的四个特征（1）全息照片上的花纹基本在各个方面均有异于被摄物体，但是一旦有相干光束的帮助，物体图像却能通过花纹达到如实重现的效果。（2）三维再现效果强，能够将各视角及细节都呈现出来，同时能够对比细微的差异。（3）全息图只要任取其中一小片，同样可以用来重现物光波。类似于在小窗口观察物体一样，仍可以看到物体的全貌。但由于受光面积减少，成像光束的强度也相应的减弱；所以一旦全息图面积减小，其边缘的衍射效应更明显，从而影响像质。（4）同一张照片上可以重叠动态中数张不同的全息图。曝光后经过处理再现时可重现不同图像。
三、工程教育在基础物理教学中的意义
将大学物理基础知识点相关的事例素材进行归纳整理，同时借助互联网时代下快速发展起来的多媒体教学技术，来将工程技术融入到大学物理课题教学中，会极大的提高学生对自然科学知识学习的兴趣。以电学中的电容器为例，工程技术上需要将大量的电荷储存起来，于是最早的电容器莱顿瓶诞生了。电容器是电子设备中的储能器件，广泛应用于电子工艺中的耦合、滤波和传感等多个领域。微型电容器和超大电容器是目前电容器发展的两个方向，其中微型电容器是微小型电路板的主要元件，而超大电容器是目前大力发展的新能源汽车等的重要部件。在大学物理《电磁学和光学》教学中，通过借助互联网时代下快速发展起来的多媒体教学技术，以及在教课书中融入成功的工程技术相关案例素材，将工程实践融入理论学习中，并且在课堂上已现实案例为基础来锻炼学生科技创新能力，加强其创新意识。通过这种教育模式来让学生熟悉工程应用领域。高度符合在大学物理课堂教学中注重工程教育培养的要求，值得进一步推广学习深入实践。
参考文献：
[1]李海宝，任常愚,金永君.课堂教学中物理工程教育素材的开发与融入[J].物理与工程，2011，21（4）.
[2]樊娟，张国恒，李小勇.CDIO工程教育模式在大学物理设计性实验中的应用[J].物理实验，2016，36（2）.
[3]付静，姜广军.大学物理声学教学中工程素材的融入[J].吉林建筑工程学院学报，2013，30（5）.
[4]秦祖荫.霍尔电流传感器的性能及其使用，电力电子技术[J].1994，11（4）.
[5]渠珊珊，何志伟.基于霍尔效应的磁场测量方法的研究[J].电测与仪表，2013，50（574）.
[6]孙光颖.现代全息术的回顾与展望[J].物理与工程，2012，12（4）.
电磁感应的案例范文3
一、从能量守恒角度看楞次定律
产生电磁感应现象的根本原因是磁通量发生变化，而引起磁通量变化的原因主要有：磁场变化、线圈变化、相对运动等。“阻碍”的作用是把其他形式的能量（或其他电路的电能）转化（或转移）为感应电流所在回路的电能，在这个过程中，能量是守恒的。因此，楞次定律的实质，正是能量转化与守恒定律在电磁感应现象中的体现，而这种能量的转化与守恒关系是通过“阻碍”作用具体体现出来的。
1.磁场变化所引起的电磁感应现象
磁场变化会在空间激发感生电场，感生电场对自由电荷做功，把磁场能转化为电场能。
例1：两圆环A、B置于同一水平面上，其中A为均匀带电绝缘环，B为导体环，当A以如图所示的方向绕中心转动的角速度发生变化时，B中产生如图所示方向的感应电流，则（BC）。
A.A可能带正电且转速减小
B.A可能带正电且转速增大
C.A可能带负电且转速减小
D.A可能带负电且转速增大
例2：如图所示，ab是一个可绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形线框，当滑动变阻器的滑片P自左向右滑动时，从纸外向纸内看，线框ab将（C）。
A.保持静止不动
B.逆时针转动
C.顺时针转动
D.发生转动，但因电源极性不明，无法确定转动方向
2.相对运动所引起的电磁感应现象
楞次定律的另一种表述：“电磁感应所产生的效果总是阻碍引起感应电流的导体（或磁体）间的相对运动。”
即引起感应电流的导体（或磁体）靠近或远离的过程中都要克服电磁力做功，外力克服电磁力做功的过程就是把其他形式的能量转化为电能的过程。由此就可判断电磁感应中导体间相对运动的方向。
例3：如图所示，在一蹄形磁铁两极之间放一个矩形线框abcd。磁铁和线框都可以绕竖直轴OO′自由转动。若使蹄形磁铁以某角速度转动时，线框将是（B）。
A．静止
B．随磁铁同方向转动
C．沿与磁铁相反方向转动
D．要由磁铁具体转动方向来决定
练习1：如图所示，两个相同的铝环套在一根光滑杆上，将一条形磁铁向左插入铝环的过程中两环的运动情况是（C）。
A.同时向左运动，间距增大
B.同时向左运动，间距不变
C.同时向左运动，间距变小
D.同时向右运动，间距增大
练习2：如图所示，竖直面内的虚线上方是一匀强磁场B，从虚线下方竖直上抛一正方形线圈，线圈越过虚线进入磁场，最后又落回到原处，运动过程中线圈平面保持在竖直面内，不计空气阻力，则（AC）。
A．上升过程克服磁场力做的功大于下降过程克服磁场力做的功
B．上升过程克服磁场力做的功等于下降过程克服磁场力做的功
C．上升过程克服重力做功的平均功率大于下降过程中重力的平均功率
D．上升过程克服重力做功的平均功率等于下降过程中重力的平均功率
二、从能量守恒角度看法拉第电磁感应定律
1.从能量转化的角度看动生电动势产生的过程
设匀强磁场的磁感应强度为B，导体PQ的长度为l，以速度v水平向右匀速运动，不计其他电阻。
①导体PQ做匀速运动时所受到的安培力F=BIl，水平向左
②作用在导体PQ的外力F=F
③外力做功的功率P=Fv
④电路中电功率P=EI
⑤由能量转化和守恒定律得P=P得E=Blv
2.安培力做功与能量转化之间的关系
安培力做功是以磁场为能量的载体，其他形式的能量与电能之间的转化。
例4：如图所示，均匀金属环的电阻为R，其圆心O，半径为L。一金属杆OA，质量可忽略不计，电阻为r，可绕O点转动，A端固定一质量为m的金属球a，球上有孔，套在圆环上可无摩擦滑动，Ob为一导线，整个装置放在与环平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B。现把金属杆OA从水平位置由静止释放运动到竖直位置，球a的速度为v，则OA到竖直位置时产生的电动势为?摇 ?摇；此时OA所受安培力的功率为?摇 ?摇；杆OA由水平位置转到竖直位置这段时间内，电路中转化的内能为?摇 ?摇。
思路解析：OA的转动切割磁感线，求运动到最低点时的瞬时电动势和瞬时功率，应用法拉第电磁感应定律时，要运用旋转切割的情况。最后要求的是过程量，应用能量的转化和守恒。
答案：BLv mgL-mv
练习3：如图所示，矩形线圈一边长为a，另一边长为b，电阻为R，在它以速度v匀速穿过宽度为L、磁感应强度为B的匀强磁场的过程中，若b＞L，产生的电能为?；通过导体截面的电荷量为；若b＜L，产生的电能为；通过导体截面的电荷量为。
思路解析：当b＞L时，线圈匀速运动产生感应电流的有效位移为2L，即有感应电流的时间为t=，再根据E=Bav，E=t，q=It=t，可得出答案；当b＜L时，线圈匀速运动产生感应电流的有效位移为2b，即有感应电流的时间为t=，用同样的方法可求得答案。
答案：
例5：如图所示，水平的平行虚线间距为d=50cm，其间有B=1.0T的匀强磁场。一个正方形线圈边长为l=10cm，线圈质量m=100g，电阻为R=0.020Ω。开始时，线圈的下边缘到磁场上边缘的距离为h=80cm。将线圈由静止释放，其下边缘刚进入磁场和刚穿出磁场时的速度相等。取g=10m/s，求：
（1）线圈进入磁场过程中产生的电热Q。
（2）线圈下边缘穿越磁场过程中的最小速度v。
（3）线圈下边缘穿越磁场过程中加速度的最小值a。
思路解析：（1）因为线圈完全处于磁场中时不产生电热，所以线圈进入磁场过程中产生的电热Q就是线圈从图中2位置到4位置产生的电热，而2、4位置动能相同，由能量守恒Q=mgd=0.50J。
（2）3位置时线圈速度一定最小，而3到4线圈是自由落体运动因此有v-v=2g（d-l），得v=2m/s。
（3）2到3是减速过程，因此安培力F=减小，由F-mg=ma知加速度减小，到3位置时加速度最小a=4.1m/s。
电磁感应现象揭示了电与磁相互联系和转化，推动了电磁学理论的发展，通过对变化磁场、变化电场的研究，麦克斯韦建立了完整的电磁场理论。从能量转化与守恒的观点看，电磁感应现象是把其他形式的能转化为电能的过程。
电磁感应的案例范文4
通电螺线管的3个问题：
一、螺线管的绕制
通常是在已知通电螺线管的磁极极性和电流方向的情况下，才能确定绕制方法.具体绕制时，第一圈绕在螺线管的前面还是背面是关键，下面举例说明.
例：在图1中，通过正确的绕线分别使a图的左端为N极、b图的右端是N极.
绕法分析：第一，通过右手螺旋定则分析，若使a图螺线管左端为N极，则螺线管正面导线的电流方向应该由下而上；同理，b图中螺线管正面导线的电流方向应由上而下. 第二，根据判断出的电流方向，所以a图中的第一根线应从电源正极出来后直接绕在螺线管的正面――由下向而上地绕制（见图c）；b图中的第一根线应从电源正极出来后绕在螺线管的背后，然后由上而下地绕制（见图d）.
二、判断通电螺线管N、S极的方法
通电螺线管对外相当于一块条形磁铁，也有N、S极.若已知通电螺线管的电流方向，使用右手螺旋定则判断的具体步骤是：
①在螺线管上标出电流方向；
②用右手握住螺线管，让四指指向与电流方向一致；
③大拇指所指的这一端就是螺线管的N极.（右手螺旋定则的判定要多练习）
需要特别注意的是：螺线管的N极和S极不仅与电流方向有关，还与螺线管的绕法有关通过对图2中4幅图的对比分析就可知道：图2中a、c的绕法虽相同，但由于电流方向不同，它们的N、S极也就不一样；同样, a与b、c与d的电源正负极分别是一样的，但是线圈的绕法不一样，因此它们的N、S极也不一样.
三、通电螺线管的特点
电流周围存在磁场，磁场的方向与电流方向有关，通电螺线管外部的磁场方向也与其电流方向有关，其关系可以由右手螺旋定则来判断.图3所示的通电螺线管右端是N极，左端是S极，因此，螺线管周围的磁感线方向也就确定了，即在螺线管外部，是从N极到S极，在内部是从S极到N极，并且磁感线是闭合的曲线.如果在磁场某处放上小磁针，小磁针N极所指的方向与该处磁感线方向是一致的.所以对某一个通电螺线管来说，螺线管中电流的方向、磁感线方向、小磁针N极的指向是彼此相互对应的，知道其中的一个，其余的方向也就可以确定，这是一种连锁反应，可以知一通三.
通电螺线管的考查方式：
一、已知磁感线方向，判断螺线管的绕法
例1根据图4所示的磁感线方向和电源的正负极标出磁体A端的极性，并画出螺线管导线的绕法.
解析：由已知磁感线方向可知，A端是S极，B端是N极.根据右手螺旋定则，用右手握住螺线管，让大姆指指向B端，则四指弯曲的方向在螺线管外侧是向下的，再由电源正负极的方向可知，从正极出发的电流应由螺线管的背面绕过来，如图5所示.如果再放上小磁针，也可以判断出它的指向.
二、已知小磁针的指向，判断螺线管的绕法
例2要使通电螺线管附近小磁针的指向如图6所示，试在图中画出通电螺线管的绕法.
解析：可分3步进行：（1）若使小磁针静止在图示位置，由磁极间的相互作用规律可判定，绕制后的通电螺线管的左端应为N极；（2）根据已确定的N极位置，用安培定则可判定螺线管中电流方向（从N端看去，电流的环绕方向是逆时针的）；（3）绕制方式可有两种，如图7中甲、乙所示.从本例可以看出，通电螺线管的N、S极并不取决于电源的正、负极或电流从哪端流入，而是取决于螺线管中电流的环绕方向.
三、根据磁极间的相互作用判断螺线管的绕法
例3 如图8，当开关S闭合时，螺线管与左边始终静止的磁铁相互吸引.请在图中画出螺线管的绕线；当滑动变阻器的滑片P向右端移动时，左端磁铁所受的摩擦力将（）.
A.变大 B.变小 C.不变 D.无法判断
解析：本题是一道涉及力学和电磁学的综合题.当开关S闭合时，“螺线管与左边始终静止的磁铁相互吸引”，说明通电螺线管左侧是S极，右侧是N极，绕法如图9所示.当滑片P向右移动时，滑动变阻器连入电路中的电阻增大，电路中电流减小，螺线管磁性减弱，吸引磁铁的力变小，静摩擦力等于磁极间的相互作用力，所以，摩擦力也变小了.正确答案是B.
四、根据电流方向判断螺线管的N、S极
例4如图10所示，标出通电螺线管旁条形磁铁的N极、S极和图中磁感线方向.
解析：由电源正负极和螺线管的绕向可判定出螺线管左端是N极，右端是S极.由磁场的分布情况可知，螺线管与磁体间是异名磁极，故磁感线的方向是向左的，磁体的左端是N极，右端为S极.
五、已知小磁针的指向，判断电源的正负极
例5如图11所示，当开关S闭合后，小磁针的N、S极按箭头方向转动到与螺线管轴线方向一致时静止不动，试在图中标出电源的正、负极.
解析：螺线管通电后，两端出现N、S极，根据同名磁极相斥、异名磁极相吸这一特点，可以判定螺线管的左端一定为N极.由安培定则画出螺线管中的电流方向，再由电流总是由电源正极流出，通过螺线管回到电源负极，便可确定电源正、负极.
答案：电源左端为正极，右端为负极.
六、根据磁感线方向判断通电螺线管的极性和电源极性
例6根据图12中通电螺线管周围的磁感线方向，在图中标出通电螺线管的N极和电源的正极.
解析：因为磁感线是从磁体的N极出来回到磁体的S极，所以根据图中磁感线的方向可以判断出螺线管的右端是N极，左端是S极，再根据右手安培定则可以判断出螺线管正面导线的电流方向为由上向下，所以电源的左端为正极.
七、通电螺线管的综合应用
例7如图13，L是电磁铁，在电磁铁上方用弹簧悬挂一条形磁体.当开关S闭合后，弹簧的长度将_______，如果变阻器的滑动片P向右移动，弹簧的长度又将_________（填变长、变短或不变）.
电磁感应的案例范文5
面对众多环节，只要在其中任一个环节上稍不注意，其结果可想而知。我们不妨从磁通量Φ=BScosθ角度来研究这类问题。
楞次定律中最关键的是“阻碍磁通量的变化”，影响磁通量因素有三个：即磁感应强度B，线圈面积S及S与垂直于B方向的夹角θ，任一个因素改变都可能改变磁通量。
案例1（磁铁做直线运动）
如图1所示：条形磁铁在接近一个悬挂线圈过程中，研究线圈运动。
分析N接近时，线圈磁通量增大，从Φ=BScosθ角度，阻碍磁通量增加，线圈要向B变小的方向移动，向左摆动，达到阻碍磁通量增加的目的；当N极向右移动时，阻碍磁通量减小，线圈向磁感应强度大的方向移动，向右摆动。
应用1如图2所示，把质量为m的线圈放在水平面上，当条形磁铁接近时，比较平面对线圈的正压力与线圈重力。
分析N极接近时，线圈磁通量增大，从Φ=BScosθ角度，线圈要向B小的位置移动，要阻碍磁通量增加因此向下摆动，但由于平面存在，故正压力大于重力；当磁铁向上移动时，阻碍磁通量减少，线圈有向磁感应强度大的上方移动的趋势，正压力小于重力。
应用2如图3所示，换成由光滑直导线搭成的回路。当N接近时，回路磁通量增大，从Φ=BScosθ角度，回路要向远离磁感应强度B变小的方向移动，使回路对平面压力增大；还要收缩，四条边向中间移动，减小回路面积，从两个方面同时阻碍磁通量增加。反之亦然。
应用3如图4所示，磁铁从桶的上方，由静止开始下落，比较穿过木桶和铝桶所用时间长短。木桶是一个绝缘体，没有感应电流产生，对磁铁的下落没有阻碍作用；铝桶可看成是由苦干个平行导体环构成，依次通过环，其中任一个的感应电流形成的磁场对磁铁下落都有阻碍作用，因而在铝桶中下落的磁铁用时长，后落地。
案例2（磁铁转动）
如图5所示，蹄形磁铁和闭合矩形线框均可竖直转轴OO'自由转动，现将磁铁逆时针方向转动（从上向下看），分析矩形线框转动。
分析由图上看，此位置线圈磁通量为0，当磁铁逆时针转动时，磁通量增加，为阻碍磁通量增加，线圈应逆时针转动；如顺时针转动，则在垂直于磁场方向的线圈投影面积增大，会加速磁通量增大，起不到阻碍磁通量增加的效果。出现逆时针转动时，转速应略小于磁铁的转速（即实现电磁驱动），不能等速转动，否则，就变为阻止磁通量的增加，与楞次定律相违背。
案例3（通电螺线管中的线圈转动）
如图6所示，当滑动变阻器的滑片P向右滑动时，线框应向何方向转动。
分析滑片P向右滑动时，电路中电流变大，电流形成的磁场变强，穿过平面的磁通量增大，阻止磁通量增加，线圈出现逆时针方向转动，改变磁场和线圈平面的夹角，减小垂直于磁场方向的投影面积，阻碍磁通量的增加。
应用如图7所示，光滑杆ab上套有一闭合金属环P，环中有一个通电螺线管。现让滑动变阻器的滑片P迅速滑动，研究环P的运动。
分析滑动P向右滑动时，电流变小，环中的磁通量变小，因通电螺线管磁场的特殊性，阻碍磁通量量减少，因此P向中间移动，同时有收缩的趋势，达到减小面积的目的，阻碍磁通量的减少；反之亦然。
电磁感应的案例范文6
关键词：750千伏架空输电线路；感应电压；感应电流；预防措施
中图分类号：TM621文献标识码： A
随着750kV输电线路的迅速发展,超高压线路走廊不断拥挤，线路的同塔架设、并行架设、交叉跨越不断增多。由于停电线路的空载导线形成一个巨大的电容器，处于工频交变强电磁场中,会耦合产生感应电压,对作业人员的安全造成较大的威胁。近年来,多处地方都出现过感应电伤人的事件。由于人们对感应电的认识普遍不足,认为感应电压虽高,碰到感应电只会有麻手的感觉,不会危及人的生命。实际上,通过触电伤人的诸多事件告诉我们,这是十分危险的,需要引起高度的重视,我们必须通过认真分析研究感应电的产生机理,抓住感应电的本质,方能采取切实可行的防范措施。
1.电磁感应现象
(1)电磁感应现象：闭合电路中的一部分导体做切割磁感线运动，电路中产生感应电流。
(2)感应电流：在电磁感应现象中产生的电流。
(3)产生电磁感应现象的条件：
①两种不同表述
a．闭合电路中的一部分导体与磁场发生相对运动
b．穿过闭合电路的磁场发生变化
②两种表述的比较和统一
a．两种情况产生感应电流的根本原因不同
闭合电路中的一部分导体与磁场发生相对运动时，是导体中的自由电子随导体一起运动，受到的洛伦兹力的一个分力使自由电子发生定向移动形成电流，这种情况产生的电流有时称为动生电流。
穿过闭合电路的磁场发生变化时，根据电磁场理论，变化的磁场周围产生电场，电场使导体中的自由电子定向移动形成电流，这种情况产生的电流称为感应电流或感生电流。
b．两种表述的统一
两种表述可统一为穿过闭合电路的磁通量发生变化。
③产生电磁感应现象的条件
不论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有电流产生。
条件：a．闭合电路；b．一部分导体 ； c．做切割磁感线运动。
2.超高压输电线路感应电
现阶段，电力系统供电是一种单相不对称的供电系统。其在供电时，高压输电线路会在邻近空间产生高压电场，同时，交流电流又会在环绕其周围的空间产生很强的未被平衡的交变磁场。因此，处在超高压输电线路下方的线路或长形导体会产生静电感应和电磁感应现象。由于电容耦合，带电导体在该物体上会感应出电压（对地），迫使导体处于一个悬浮电位，该电压称为感应电压。感应电包括电磁感应而产生的感应电压和感应电流。如果产生感应电的输电线路不接地，则只有感应电压存在；一旦线路接地，将产生入地的感应电流。运行中的输电线路对附近线路的感应电一般来自两方面：一是电磁感应，它与互感有关；二是静电感应，它与电容有关。
2.1 静电感应电压
电容耦合，又称电场耦合或静电耦合，是由于分布电容的存在而产生的一种耦合方式。超高压输电线路和下方导体与大地之间存在耦合电容，当超高压输电线路有高压交流电压时，将在邻近空间产生高压电场，从而使空间各点具备一定的电位。处于电场中的停电线路或者长金属导体，由于电容效应产生静电耦合，出现静电感应电压。若系统三相对称，且运行线路对停电检修线路或导体的三相分布电容平衡，则三相感应电压的矢量和为零。实际系统中，由于运行线路三相导线对检修线路的距离不相等，三相分布电容不可能完全平衡，三相感应电压的矢量和不为零，线路上即出现静电感应电压。
2.2 电磁感应电压
电磁感应耦合：又称磁场耦合，是由于内部或外部空间电磁场感应的一种耦合方式。超高压输电线路中的交流电流在其周围空间会产生未被平衡的交变磁场。根据电磁感应原理，其电流产生的磁力线切割相邻的电力贯通线时，将产生纵向感应电动势。由于电磁耦合三相互感不平衡，在停电线路上感应的对地零序电压，即为电磁感应电压。因三相距离不相等，则互感各不相同，运行线路的磁场在检修线路上感应的电动势也不相等，相加所得电压的矢量和即为检修线路或长导体的电磁感应电压。
3.感应电的危害
3.1案例
2011年7月18日，750千伏吐哈一线停电检修，并行750千伏吐哈二线带电运行。在封挂好线路两侧固定接地线后，工作班成员梁某、王某穿着全套合格屏蔽服开始上439#杆塔作业，王某将防坠器通过0.3米长绝缘绳圈挂设在杆塔横担上部，梁某开始沿软梯进人导线端，下软梯过程中，防坠器金属绳线部分已与杆塔横担下部接触，当梁某脚触及导线端均压环时，被感应电击倒在均压环上，身上衣物迅速燃烧，经现场人员放至地面后，已无生命特征。
案例分析：从技术层面来讲，本次事故可以终结为两点：一是感应过大，人体承受不了；二是作业人员操作步骤错误，未使用个人保安线，便进入导线端，且防坠器将人体直接串入回路。
3.2感应电分析
3.2.1感应电的大小
架空输电线路中的感应电现象是由电磁感应产生的，特别是同塔双回和平行架设的输电线路尤为突出，带电线路可以提供持续的工频电场，致使停电线路产生感应电。当停电线路不接地，则只有感应电压存在，一旦停电线路接地，将产生入地感应电流。
针对750千伏输电线路，依据电磁分析仿真计算软件-ATP（Alternative Transients Program）计算得到运行回路在正常运行负荷下，对停电回路的感应电压最大为0.85kV。当停电回路间隔8基杆塔的两端分别加挂临时接地线后，停电回路临时接地线间的感应电流最大值为6.04A。当运行回路输送2000MW负荷时，停电侧感应电压可达1288V.
案例线路系统参数为：标称电压750kV，最高运行电压800kV，操作过电压倍数1.8，最大输送功率2300MW，事故时最大输送功率4000MW。由此可见，理论上停电线路的感应电电压应大于1288V，但经现场实际测量，当停电回路间隔20基封挂接地线后，感应电压大于2000V。
3.2.2人体感知水平
电击对人体的危害程度，主要取决于通过人体电流的大小和通电
时间长短。电流强度越大，致命危险越大；持续时间越长，死亡的可
能性越大。能引起人感觉到的最小电流值称为感知电流，交流为1mA，直流为5mA；人触电后能自己摆脱的最大电流称为摆脱电流，交流为10mA，直流为50mA；在较短的时间内危及生命的电流称为致命电流，如100mA的电流通过人体1s，可足以使人致命，因此致命电流为50mA。在有防止触电保护装置的情况下，人体允许通过的电流一般可按30mA考虑。
人体对电流的反映: 8~10mA 手摆脱电极已感到困难,有剧痛感(手指关节)；20~25mA 手迅速麻痹,不能自动摆脱电极,呼吸困难；50~80mA 呼吸困难，心房开始震颤；90~100mA 呼吸麻痹，三秒钟后心脏开始麻痹，停止跳动。
根据欧姆定律：
(I＝U／R)
可以得知流经人体电流的大小与外加电压和人体电阻有关。人体电阻除人的自身电阻外，还应附加上人体以外的衣服、鞋、裤等电阻，虽然人体电阻一般可达5000Ω，但是，影响人体电阻的因素很多，如皮肤潮湿出汗、带有导电性粉尘、加大与带电体的接触面积和压力以及衣服、鞋、袜的潮湿油污等情况，均能使人体电阻降低，所以通常流经人体电流的大小是无法事先计算出来的。因此，为确定安全条件，往往不采用安全电流，而是采用安全电压来进行估算：一般情况下，也就是干燥而触电危险性较大的环境下，安全电压规定为36V，对于潮湿而触电危险性较大的环境（如金属容器、管道内施焊检修），安全电压规定为12V。这样，触电时通过人体的电流可被限制在较小范围内，可在一定的程度上保障人身安全。
3.2.3感应电小结
（1）感应电持续存在，与停电线路是否接地无关；
（2）感应电很大，远超人体承受能力；
（3）如果不做防感应电措施，人体将受到感应电严重伤害，甚至死亡。
3.3个人保安线分析
3.3.1个人保安线的正确
（1）应在线路停电、验电、接地工序完成之后
（2）作业人员在进入导线端前，应使用个人保安线，先接接地端，后接导线端，确保各连接点牢固可靠；拆除时，顺序相反。
（3）个人保安线应使用具有透明绝缘护套的软铜线，截面积不得小于16mm2。
3.3.2个人保安线的正确认识
3.3.2.1案例中未使用个人保安线
等效电路图
U：感应电压
R1：人体接入回路电阻
I1：感应电流
750千伏吐哈二线正常运行负荷2000MW，假设停电线路两端均已挂设接地，感应电压U=1200v，屏蔽服导通电阻0.1Ω，人体电阻1500Ω，不考虑接地电阻值。当人体并入回路后，第一时间电流值I1=1200/0.1=12000A，因现行三类屏蔽服的导流能力30A，屏蔽服各部位连接点会瞬间熔断，人体直接并入电路，则I1’=1200/1500=0.8A。
结论：人身触电死亡。
3.3.2.2假定案例中使用个人保安线
示意图
等效电路图
U：感应电压
R1：人体接入回路电阻
R2：个人保安线电阻
750千伏线路个人保安线采取不小于16mm2的铜绞线，长度为10米，而铜材料电阻率铜1.75 ×10-8(Ω・mm2/m)，电阻近似为零。
结论：作业点导线与横担端几乎无电压降，人体所处回路被个人保安线回路短接，人体进入导线端仅有麻电感觉，不会导致人体触电死亡。
3.3.3个人保安线小结
（1）个人保安线可以短路电流；
（2）个人保安线可以增加接地点，降低区段感应电压；
（3）个人保安线可使作业人员确信线路可靠接地。
4.感应电预防措施
根据长期的运行检修积累和相关理论填充、研究，针对750千伏架空输电线路停电检修作业过程中，针对感应电的预防采取了以下措施。
4.1 对于停电线路必须首先进行验电才可采取后续的安全措施，由于750千伏输电线路尚无标准验电器，应使用带有金属端头的绝缘绳进行验电。操作过程为，作业人员手持绝缘绳尾部，慢慢将金属部分接近导线，根据放电的声音、火花和导线对金属的排斥程度来判断线路是否停电。
4.2 停电线路两端必须使用固定接地线，作业区段使用临时工作接地，降低线路区段感应电压，已达到降低感应电流的目的。
4.3 作业点使用个人保安线，短接人体回路电流，确保人身安全。
4.4 作业人员应穿着全套合格屏蔽服，确保人体进入导线端时，不受感应电伤害，且能保证人体进入导线端后，能始终保持等电位状态，同时，已起到了电场屏蔽作用。
4.5 作业人员的防坠落措施应采用绝缘绳索或装置，增大人体回路绝对电阻，使人体进入导线端等同于等电位作业，避免通流伤害。
5.结束语
自750千伏输电线路投运以来，无论是停电作业，还是带电作业，疑问始终伴随着我们，虽然我们已经做到了能顺利完成，但还谈不上效率化，简约化。由此可见，我们对750千伏输电线路感应电的认知还很有限，预防预控手段还很粗陋，伴随着750千伏主网架的逐步成熟，感应电预防措施的进一步完善、优化急不可待。
参考文献
