淺析高中物理電磁感應(yīng)定律的學(xué)習(xí)

林慧

摘 要：高中物理是一門一實驗為基礎(chǔ)的思維邏輯強(qiáng)、較為抽象的學(xué)科，一直是我們高中生整個高中生涯物理學(xué)習(xí)過程中的難點。尤其是法拉第電磁感應(yīng)定律，是非常重要的考點，經(jīng)常入選高考物理壓軸題，難度可見一斑。我們在學(xué)習(xí)這部分知識點時要加以注意。

關(guān)鍵詞：高中物理;電磁感應(yīng)定律;實驗;應(yīng)用

隨著電與磁的發(fā)展，越來越多的科學(xué)實驗將電與磁聯(lián)系在一起，電磁感應(yīng)現(xiàn)象是電磁學(xué)中最重大的發(fā)現(xiàn)之一，它揭示了電與磁相互聯(lián)系和轉(zhuǎn)化的重要方面，它的發(fā)現(xiàn)在科學(xué)上和技術(shù)上都具有劃時代的意義，它不僅豐富了人類對于電磁現(xiàn)象本質(zhì)的了解，也推動了電磁學(xué)理論的發(fā)展，而且在實踐上開拓了廣泛應(yīng)用的前途。

一、電磁感應(yīng)定律背景

隨著物理實驗的深入研究，物理中電生磁現(xiàn)象已經(jīng)得到證實，從而引起他們的思考，是否磁也可以產(chǎn)生電，奧斯特，法拉第等眾多科學(xué)家開始實驗，經(jīng)過一次又一次的失敗，堅持不懈，終于在1831年，法拉第在通電導(dǎo)線中插入磁棒時，發(fā)展指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，且只有一瞬間的偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象，當(dāng)磁棒穩(wěn)定時，觀察不到偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象，當(dāng)拿走小磁棒時，會發(fā)現(xiàn)又觀察到磁針又發(fā)生偏轉(zhuǎn)，第一次觀察到電流變化時產(chǎn)生的感應(yīng)現(xiàn)象，揭示了感應(yīng)現(xiàn)象的奧秘，同時也將物理推向了一個高層次領(lǐng)域，最終這一榮譽(yù)也實至名歸。

二、電磁感應(yīng)的實驗

實驗一：將線圈A的兩端接在電流計上，回路中沒接電源時，電流計不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而當(dāng)一根磁棒插入線圈時，在插入的過程中電流計的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，即線圈中產(chǎn)生了電流，即感應(yīng)電流，當(dāng)磁棒在線圈中不動時，電流的指針就不再偏轉(zhuǎn)，這時線圈中沒有感應(yīng)電流，在磁棒從線圈內(nèi)拔出，在拔出的過程中電流計指針又發(fā)生偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的方向與插入磁棒時相反，這表明感應(yīng)電流與前面相反。在實驗中磁棒插入或拔出的速度越快，電流計指針偏轉(zhuǎn)的角度就越大，也就是說磁感應(yīng)電流越大。實驗二：取另一個線圈與直流電源相連，用這個通電線圈重復(fù)上面的實驗，可以觀察到同樣的現(xiàn)象，也就是說在通電線圈和另一個線圈相對運(yùn)動的過程中，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，相對運(yùn)動的速度越快，感應(yīng)電流越大，相對運(yùn)動的方向不同，感應(yīng)電流的方向也不同。通過兩個實驗，當(dāng)穿過閉合回路，線圈A和電流計組成的回路的磁通量發(fā)生變化時，回路中就產(chǎn)生感應(yīng)電流，也就是產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。

三、實驗公式

e=d￠/dt，d￠產(chǎn)生磁通量，導(dǎo)體回路中的感應(yīng)電動勢的大小與穿過回路的磁通量的變化率成正比，這個結(jié)論叫做法拉第電磁感應(yīng)定律。即無論回路的繞行方向怎么選擇，感應(yīng)電動勢的正負(fù)總是與磁通量變化率的正負(fù)相反。e=BIL，這是通電導(dǎo)線在磁場中運(yùn)動時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，表明電動勢的大小與磁場強(qiáng)度，通電導(dǎo)線電流的大小，通電導(dǎo)線的有效長度有關(guān)。

四、電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用

通過電磁感應(yīng)定律現(xiàn)象可以引出楞次定律，即閉合回路中感應(yīng)電流的方向，它所激發(fā)的磁場來阻止引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。線圈的N級出現(xiàn)在上端，與磁棒的N級相反，兩者互相排斥，其效果是反抗磁棒的插入，同樣線圈的s級出現(xiàn)在上端，它和糍棒的n極互相吸引，其效果是阻止磁棒的拔出。即感應(yīng)電流的效果總是反抗，引起感應(yīng)電流的原因。同樣渦電流和電磁阻尼，以及趨膚效應(yīng)都是電磁感應(yīng)定律的宏觀表現(xiàn)，楞次定律也是電磁效應(yīng)的一個宏觀表現(xiàn)，當(dāng)外部磁場增大時，電流導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場會減小，當(dāng)外部磁場減小時，電流磁場會增加，即阻礙外界磁場的變化，同時也會阻礙相對運(yùn)動。

再者在電線旁放一個小磁針，未通電時發(fā)現(xiàn)小磁針并沒有偏轉(zhuǎn)，沒有任何轉(zhuǎn)動現(xiàn)象，當(dāng)給電線通上電流時，會發(fā)現(xiàn)小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，當(dāng)通上相反方向的電流時，發(fā)現(xiàn)小磁針的偏轉(zhuǎn)方向相反，這一現(xiàn)象同樣是電生磁的宏觀表現(xiàn)，小磁針在磁場的作用下受力發(fā)生運(yùn)動。將電磁現(xiàn)象運(yùn)用到生活中的現(xiàn)象還有很多，如繼電器等等。

五、總結(jié)

電磁感應(yīng)定律在電與磁之間起到了很好的轉(zhuǎn)化作用，解釋了電流周圍磁場的現(xiàn)象，同時也在電流產(chǎn)生磁場，磁場引起電流的產(chǎn)生起到了至關(guān)重要的作用，將物理電磁方面的發(fā)展推向了一個全新的高度，同時在日常生活中也廣泛應(yīng)用。如今，物理屆中對電磁電流方面的研究仍未結(jié)束，也不會結(jié)束，隨著不斷的發(fā)展，在不久的將來，會迎來一個全新的物理層面。

參考文獻(xiàn)

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[2]牟柏源《在高中物理學(xué)習(xí)中的困難及策略探究》，《高考》2016（15）

（作者單位：德化一中高二（五）班）