造成回路磁通量改变的情形有两种：磁感应强度B不变回路面积S改变(部分导体切割磁感线)；回路面积S不变而磁感应强度B改变。对于这两种情形，法拉第电磁感应定律都能够求出(整个回路的)感应电动势的大小(前一种情形甚至还可以从洛仑兹力的角度解释)。但是，在解决感应电动势的归属问题上，法拉第电磁感应定律面临这前所未有的困难(而且洛仑兹力角度也不能解释其大小)。因此，我们还是将两种情形加以区别，前一种叫动生电动势，后一种叫感生电动势。

感生电动势的形成通常是用麦克斯韦的涡旋电磁理论解释的。

1、概念与意义

根据麦克斯韦电磁场的理论，变化的磁场激发(涡旋)电场。涡旋电场力作用于单位电荷，使之运动一周所做的功，叫感生电动势，即

ε_感 =

*值得注意的是，这里的涡旋电场力是一种比较特殊的力，它和库仑电场力、洛仑兹力并称为驱动电荷运动的三大作用力，但是，它和库仑电场力有重大的区别，特别是：库仑电场力可以引入电位、电场线有始有终，而涡旋电场不能引入电位、电场线是闭合的(用数学语言讲，前者是有源无旋场，后者是有旋无源场)。

2、动生电动势

a、磁感应强度不变而因闭合回路的整体或局部运动形成的电动势成为动生电动势。

b、动生电动势的计算

在磁感应强度为B的匀强磁场中，当长为L的导体棒一速度v平动切割磁感线，且B、L、v两两垂直时，ε= BLv ，电势的高低由“右手定则”判断。这个结论的推导有两种途径--

①设置辅助回路，应用法拉第电磁感应定律；

②导体内部洛仑兹力与电场力平衡。导体两端形成固定电势差后，导体内部将形成电场，且自由电子不在移动，此时，对于不在定向移动的电子而言，洛仑兹力f和电场力F平衡，即

F = f　 即 qE = qvB

而导体内部可以看成匀强电场，即 = E

所以ε= BLv

当导体有转动，或B、L、v并不两两垂直时，我们可以分以下四种情况讨论(结论推导时建议使用法拉第电磁感应定律)--

①直导体平动，L⊥B ，L⊥v ，但v与B夹α角(如图10-5所示)，则ε= BLvsinα；

②直导体平动，v⊥B ，L⊥B ，但v与L夹β角(如图10-6所示)，则ε= BLvsinβ；

推论：弯曲导体平动，端点始末连线为L ，v⊥B ，L⊥B ，但v与L夹γ角(如图10-7所示)，则ε= BLvsinγ；

③直导体转动，转轴平行B、垂直L、且过导体的端点，角速度为ω(如图10-8所示)，则ε= BωL² ；

推论：直导体转动，转轴平行B、垂直L、但不过导体的端点(和导体一端相距s)，角速度为ω(如图10-9所示)，则ε₁ = BLω(s + )(轴在导体外部)、ε₂ = Bω(L²－2s) = B(L－2s) ω(s +)(轴在导体内部)；

☆这两个结论由学员自己推导 (教师配合草稿板图) …

④直导体转动，转轴平行B、和L成一般夹角θ、且过导体的端点，角速度为ω(如图10-9所示)，则ε= BωL²sin²θ ；

推论：弯曲导体(始末端连线为L)转动，转轴转轴平行B、和L成一般夹角θ、且过导体的端点，角速度为ω(如图10-10所示)，则ε= BωL²sin²θ。

统一的结论：种种事实表明，动生电动势可以这样寻求--即ε= BLv ，而B、L、v应彼此垂直的(分)量。

[例题4]一根长为　L的直导体，绕过端点的、垂直匀强磁场的转轴匀角速转动，而导体和转轴夹θ角，已知磁感应强度B和导体的角速度ω ，试求导体在图10-11所示瞬间的动生电动势。

[解说]略。(这个导体产生的感应电动势不是恒定不变的，而是一个交变电动势。)

[答案]ε= BωL²sin2θ 。

第二讲 感生电动势

1、定律：闭合线圈的感应电动势和穿过此线圈的磁通量的变化率成正比。即

ε= N

物理意义：N为线圈匝数；有瞬时变化率和平均变化率之分，在定律中的ε分别对应瞬时电动势和平均电动势。

图象意义：在φ－t图象中，瞬时变化率对应图线切线的斜率。

[例题3]面积为S的圆形(或任何形)线圈绕平行环面且垂直磁场的轴匀速转动。已知匀强磁场的磁感应强度为B ，线圈转速为ω，试求：线圈转至图19-4所示位置的瞬时电动势和从图示位置开始转过90°过程的平均电动势。

[解说]本题是法拉第电磁感应定律的基本应用。求瞬时电动势时用到极限= 1 ；求平均电动势比较容易。

[答案]BSω ； BSω 。

3、问题佯谬：在电磁感应问题中，可能会遇到沿不同途径时得出完全相悖结论的情形，这时，应注意什么抓住什么是矛盾的主要方面。

[例题2]如图10-2所示，在匀强磁场中，有圆形的弹簧线圈。试问：当磁感应强度逐渐减小时，线圈会扩张还是会收缩？

[解说]解题途径一：根据楞次定律之“发电结果总是阻碍发电过程本身”，可以判断线圈应该“反抗磁通的减小”，故应该扩张。

解题途径二：不论感应电流方向若何，弹簧每两圈都是“同向平行电流”，根据安培力的常识，它们应该相互吸引，故线圈应该收缩。

这两个途径得出的结论虽然是矛盾的，但途径二有不严谨的地方，因为导线除了受彼此间的安培力之外，还受到外磁场的安培力作用，而外磁场的安培力是促使线圈扩张的，所以定性得出结论事实上是困难的。但是，途径一源于能量守恒定律，站的角度更高，没有漏洞存在。

[答案]扩张。

[学员思考]如图10-3所示，在平行、水平的金属导轨上有两根可以自由滚动的金属棒，当它们构成闭合回路正上方有一根条形磁铁向下运动时，两根金属棒会相互靠拢还是相互远离？

[解]同上。

[答]靠拢。

2、能量实质：发电结果总是阻碍发电过程本身--能量守恒决定了楞次定律的必然结果。

[例题1]在图10-1所示的装置中，令变阻器R的触头向左移动，判断移动过程中线圈的感应电流的方向。

[解说]法一：按部就班应用楞次定律；

法二：应用“发电结果总是阻碍发电过程本身”。由“反抗磁通增大”→线圈必然逆时针转动→力矩方向反推感应电流方向。

[答案]上边的电流方向出来(下边进去)。

[学员思考]如果穿过线圈的磁场是一对可以旋转的永磁铁造成的，当永磁铁逆时针旋转时，线圈会怎样转动？

[解]略。

[答]逆时针。

--事实上，这就感应电动机的基本模型，只不过感应电动机的旋转磁场是由三相交流电造就的。

1、定律：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

注意点：阻碍“变化”而非阻碍原磁场本身；两个磁场的存在。

第一讲 基本定律

15.把文言文中画横线的语句翻译成现代汉语。(8分)

(1)此愚者之所以大过也。

译文：这是愚蠢的人犯大错误的原因。

(2)故曰‘夔一足’，非‘一足’也。

译文：所以说“夔一个人足够了”，不是“夔一只脚”(一条腿)。

(3)有读史记者曰：“晋师三豕涉河。

译文：有读史书的人说：“晋国军队三头猪渡过黄河。”

[要点分析]：这一小题考查学生对文言语句的理解能力。翻译句子，一要弄清句式，二要字字落实。

第一句是个含有“……之所以……也”的因果判断句，一般要翻译为“……是……的原因”。第二句是个含有“非”的否定判断句，一般翻译为“……不是……”；再者，要根据上下文理解两个“一足”的含义。第三句，“史记”的翻译可能会有些难度，这是个古今异义词，其语境义为“史书”，而不是现在所说的司马迁的《史记》；另外，“豕”是“猪”的意思，“涉”是“渡”的意思。