电学与磁学 · 人教版高中物理选择性必修二第二章

法拉第电磁感应与楞次定律模拟器

楞次定律高考满分口诀：“来拒去留、增反减同”。磁体靠近线圈（磁通量增加），感应磁场方向与原磁场相反产生排斥力；磁体远离线圈（磁通量减少），感应磁场与原磁场同向产生吸引力。

本地计算 · 数据不上传

考点预设与典型误区：

3D 物理实验视窗● 60 FPS

速度:

实验控制变量

磁铁插拔速度 v

m/s

朝向线圈的磁极 (1=N极, -1=S极)

磁体运动方向 (1=插入靠近, -1=拔出远离)

线圈匝数 N

匝

感应电动势 E

线圈上端感应磁极

磁体受到的阻力方向

俯视感应电流流向

【实时推导与公式代入】

基本公式： --

代入过程： --

物理状态： --

【题干】 匝数 N=200 的螺线管线圈，面积 S=0.01m²，在 0.1s 内穿过线圈的匀强磁场从 0.2T 均匀增大到 0.8T。求线圈中产生的感应电动势大小。

【详细计算步骤】

1) 磁通量变化量：ΔΦ = ΔB · S = (0.8 - 0.2) × 0.01 = 0.006 Wb；2) 磁通量变化率：ΔΦ/Δt = 0.006 Wb / 0.1s = 0.06 Wb/s；3) 由法拉第电磁感应定律：E = N · (ΔΦ/Δt) = 200 × 0.06 = 12V。

【题干】 一个闭合铝环静止在光滑水平桌面上，用一根条形磁铁的 N 极快速竖直向下插入铝环中心，在插入过程中铝环会怎样运动？铝环面积有何变化趋势？

【详细计算步骤】

1) 由“来拒去留”可知，磁铁靠近时受到铝环向上的排斥力，根据牛顿第三定律，铝环受到向下的压力并向远离磁铁方向移动；2) 由“增缩减扩”可知，穿过铝环的磁通量增加，铝环内部产生反向电流，安培力使铝环产生收缩面积的趋势，以阻碍磁通量的增加。

Q1. 变式 1：楞次定律中的“阻碍”是指“阻止”磁通量的变化吗？为什么？

Q2. 变式 2：什么是电磁阻尼？磁悬浮列车和电表是怎样利用电磁阻尼平稳刹车或使指针迅速稳定的？

Q3. 变式 3：在一根垂直放置的厚壁铜管上端由静止释放一颗强磁钕铁硼磁铁，磁铁在铜管内的下落情况是怎样的？会做自由落体运动吗？

如果把磁铁插入一个“断开有缝隙”的铝环，还会产生感应电动势吗？还会产生感应电流吗？

依然产生感应电动势！但没有感应电流。只要穿过闭合或未闭合回路的磁通量发生变化，回路两端就一定产生感应电动势；但只有当回路是完整闭合导体时，才能形成感应电流。

如果楞次定律是“感应电流协助原磁场变化（同向加强）”，会发生什么违背物理学定律的灾难？

那将制造出违背能量守恒定律的“第一类永动机”！磁铁稍微靠近一点，线圈就产生吸引力把它加速吸过去，动能自动无中生有无限暴增，宇宙能量守恒彻底崩溃。

电磁炉的工作原理与楞次定律和涡流有什么关系？为什么必须使用铁锅而不能用陶瓷锅？

电磁炉线圈通入高频交流电产生剧烈交变磁场。铁锅锅底金属截面产生极强的自封闭涡电流（Eddy Currents），利用铁本身的大电阻产生巨额焦耳热煮熟食物；陶瓷是绝缘体，无法产生涡流，故不能加热。

变压器的铁芯为什么要用涂有绝缘漆的一片片“硅钢片”叠压而成，而不是用一整块实心纯铁？

为了极大削弱涡流损耗！交变磁场在垂直方向产生环形涡流，整块实心铁电阻极小，巨大涡流会导致铁芯剧烈发热烧毁；硅钢片切断了横向大涡流路径，将涡流限制在极薄切片内，大幅降低了能量热损耗。