【學習目標】
1．運用能的轉化和守恆定律進一步理解電磁感應現象產生的條件、楞次定律以及各種電磁感應現象中能量轉化關係。
2．能夠自覺地從能的轉化和守恆定律出發去理解或解決電磁感應現象及問題。
3．能夠熟練地運用動力學的一些規律、功能轉化關係分析電磁感應過程並進行計算。
4．熟練地運用法拉第電磁感應定律計算感應電動勢，並能靈活地將電路的知識與電磁感應定律相結合解決一些實際的電路問題。
5．在電磁感應現象中動力學過程的分析與計算。具體地說：就是導體或線圈在磁場中受力情況和運動情況的分析與計算。
6．在電磁感應現象中，不同的力做功情況和對應的能量轉化、分配情況。
【要點梳理】
要點一、運用能的轉化和守恆定律理解電磁感應現象產生的條件
1．條件
穿過閉合電路的磁通量發生變化。
2．對條件的理解
（1）在電磁感應的過程中，迴路中有電能產生。因此電磁感應的過程實質上是乙個其它形式的能向電能轉化的過程，這個轉化過程必定是乙個動態的過程，必定伴隨著巨集觀或微觀力做功，以實現不同形式能的轉化，也就是說必須經過乙個動態的或者變化的過程，才能借助磁場將其它形式的能轉化為電能。
（2）導體切割磁感線在閉合迴路中產生感應電流的過程：如圖所示，導體棒運動，迴路中有感應電動勢和感應電流產生。有感應電流的導體棒在磁場中受到與棒運動方向相反的安培力作用，要維持導體棒運動產生持續的電流必須有外力克服安培力做功，正是這一外力克服安培力做功的過程使其它形式的能轉化為了迴路的電能。
可見磁通量發生變化（導體棒相對於磁場運動）是外力克服安培力做功，將其它形式的能轉化為電能的充要條件。
（3）閉合電路所包圍的磁場隨時間發生變化產生感應電流的過程：如圖所示，磁感應強度隨時間變化時，在它的周圍空間產生與磁場方向垂直的感應電場，感應電場使得導體中的自由電荷定向移動，形成感應電流。這個感應電場必定阻礙原磁場的變化，要維持持續的感應電流必須有一種外力克服這種阻礙做功，將其它形式的能轉化為迴路的電能。
要點二、用能的轉化和守恆定律理解楞次定律
1．楞次定律
感應電流具有這樣的方向：即感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流的磁通量的變化。由楞次定律出發不難推出，感應電流的方向總是阻礙線圈或導體相對於磁場的運動。
如圖所示，感應電流的方向由，使棒受到的安培力與它相對磁場運動的方向相反，要使棒保持勻速運動必須施加與安培力方向相反的外力。
2．由能量守恆定律出發推知，導體棒中的感應電流方向必定是由，與楞次定律的結果完全一致。
假設棒中感應電流的方向不是由，而是由，由左手定則可以判斷棒受到的安培力則是垂直於棒向右，與棒運動的速度方向相同。那麼導體棒在這個安培力的作用下不斷向右做加速運動，我們看到的結果將是棒的動能不斷增大，迴路中產生的電能不斷增加，且沒有消耗其它的能量，也就是說這一過程能量憑空產生，顯然違背了能的轉化和守恆定律，我們假設棒中感應電流的方向由是錯誤的，應該是由，與楞次定律的結論完全一樣。我們有理由說楞次定律是能的轉化和守恆定律的必然結果。
要點三、法拉第電磁感應定律與能的轉化守恆定律
1．法拉第電磁感應定律
電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比，對於匝線圈構成的閉合電路有：．
2．法拉第電磁感應定律一些具體的表達形式（均由推出）
（1）磁感應強度不變時．
（2）線圈面積固定且不變時 ．
（3）導體在勻強磁場中切割磁感線產生的瞬時電動勢．
3．法拉第電磁感應定律與能的轉化守恆定律
由能的轉化和守恆定律出發推導導體棒切割磁感線產生的感應電動勢（垂直切割的情況）：
如圖所示，設長為的導體棒以速度在勻強磁場中切割磁感線時產生的電動勢為，則迴路中的感應電流，迴路中產生電能的功率是；又導體棒受到的安培力，要維持棒勻速運動則外力的大小等於安培力，即，外力做功的功率。
由能的轉化守恆定律知：外力做功將其它形式的能轉化為電能，所以，即，感應電動勢，因此我們有理由說法拉第電磁感應定律和能的轉化守恆定律是協調的。
要點四、感生電場與感生電動勢
1．感生電場
英國物理學家麥克斯韋認為，變化的磁場能在周圍空間激發電場，我們把這種電場叫做感生電場。
要點詮釋：
（1）感生電場是一種渦旋電場，電場線是閉合的。
（2）感生電場的方向可由楞次定律判斷。如圖所示，當磁場增強時，產生的感生電場是與磁場方向垂直且阻礙磁場增強的電場。
（3）感生電場的存在與是否存在閉合電路無關。
2．感生電動勢
磁場變化時會在空間激發感生電場，處在感生電場中的閉合導體中的自由電荷在電場力的作用下定向運動，產生感應電流，或者說，導體中產生了感應電動勢。由感生電場產生的電動勢叫做感生電動勢。
要點詮釋：
（1）電路中電源電動勢是非靜電力對自由電荷的作用。在電池中，這種力表現為化學作用。
（2）感生電場對電荷產生的力，相當於電源內部的所謂的非靜電力。感生電動勢在電路中的作用就是電源。
要點五、洛倫茲力與動生電動勢
一段導體做切割磁感線運動時，導體內自由電荷隨導體在磁場中運動，則必受洛倫茲力。自由電荷在洛倫茲力作用下產生定向移動，這樣異種電荷分別在導體兩端聚集，從而使導體兩端產生電勢差，這就是動生電動勢。若電路閉合，則電路中產生感應電流。
要點詮釋：
（1）產生動生電動勢的導體也相當於電源，其中所謂的非靜電力就是洛倫茲力。
（2）動生電動勢的產生與電路是否閉合無關。
（3）當電路不閉合時，切割磁感線的導體兩端積聚電荷，則在導體內產生附加電場，電荷在受洛倫茲力的同時也受電場力作用。如圖甲所示，當導體以恆定速度向右運動切割磁感線時，負電荷受洛倫茲力方向向下，則端聚集負電荷，同時端剩餘等量正電荷，在導體內產生向下的電場，使負電荷受洛倫茲力的同時，也受電場力，但電場力方向向上，故當洛倫茲力時，電荷不再定向移動，此時間電壓最大，即達電源電動勢。
注意：（1）當切割磁感線的導體棒中有動生電流時，棒內的自由電荷參與兩個分運動，一是隨導體切割磁感線的運動，二是沿導體定向移動（形成電流）。這兩個分運動對應合運動所受洛倫茲力的兩個分力，如圖乙所示，使電荷沿棒移動形成電流的分力和與導體棒給電荷的作用力在水平方向平衡的力。
（2）沿棒方向的分力對電荷做正功，阻礙導體棒運動的分力對電荷做負功，這兩個功代數和為零，不違背洛倫茲力永不做功的特點。即和的合力始終與電荷運動的合速度垂直。
要點六、動生電動勢與感生電動勢的區別和聯絡
1．產生的物理機理不同
如圖所示，導體向右運動，中的自由電子一起向右運動，向右運動的電子受到洛倫茲力的作用後相對於杆往下端運動，這就是感應電流，方向由向。產生電流的電動勢存在於段中，單位電荷受到洛倫茲力為，而電動勢的大小等於從到移動單位正電荷時洛倫茲力做的功，因此。
感生電動勢，是由於變化的磁場周圍產生感生電場，線圈中的自由電子在感生電場力作用下發生移動，形成感應電流。單位電荷在閉合電路中移動一周，電場力做的功等於感生電動勢。
2．相當於電源的部分不同
導體運動產生動生電動勢時，運動部分的導體相當於電源，而由於磁場變化產生感生電動勢時，磁場穿過的線圈部分相當於電源。
3．的含義不同
導體運動產生電動勢，是由於導體線框本身的面積發生變化而產生的，所以；磁場變化產生電動勢，是由於磁場變化而產生的，所以。
要點詮釋：
（1）在磁場變化，同時導體做切割磁感線運動時，兩種電動勢可同時存在。
（2）動生電動勢和感生電動勢的劃分，在某些情況下只有相對意義。
要點七、電磁感應中電路問題的處理方法
在電磁感應中，切割磁感線的導體將產生感應電動勢，該導體或迴路相當於電源，因此，電磁感應問題往往與電路問題聯絡在一起。解決與電路相聯絡的電磁感應問題的基本方法是：
（1）用法拉第電磁感應定律確定感應電動勢的大小，用楞次定律確定感應電動勢的方向。
（2）畫等效電路圖。
（3）運用全電路歐姆定律、串並聯電路性質、電功率等公式聯立求解。
要點八、感生電動勢和動生電動勢綜合的問題
有的問題中既有感生電動勢又有動生電動勢，最容易產生錯誤的是計算感應電動勢時，只考慮一種而忽視另一種。用楞次定律和右手定則分別判出感生電動勢、動生電動勢的方向，求感應電動勢時同向相加，反向相減。感生電動勢用求，動生電動勢用求。
要點九、電磁感應現象中的力學問題分析
電磁感應的題目往往綜合性較強，與前面的知識聯絡較多，涉及力和運動、動量、能量、直流電路、安培力等多方面的知識。應用主要可分為以下兩個方面：
1． 電磁感應現象中涉及的具有收尾速度的力學問題，關鍵要抓好受力情況和運動情況的動態分析：
周而復始地迴圈，達到迴圈狀態時，加速度等於零，導體達到穩定運動狀態。
2．功能分析：
電磁感應過程往往涉及多種能量形式的轉化。圖中金屬棒沿導軌由靜止下滑時，重力勢能減少，一部分用來克服安培力做功轉化為電路中的電能，最終在上轉化為焦耳熱，另一部分轉化為金屬棒的動能。若導軌足夠長，棒最終達到穩定狀態勻速運動時，重力勢能的減少則完全用來克服安培力做功轉化為電路中的電能。
因此，從功和能的觀點入手，分析清楚電磁感應過程中能量轉化的關係，往往是解決電磁感應問題的重要途徑。
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