《2025年步步高精准讲练物理选择性必修第二册》

【例 4】
(多选)(2024·浙江大学附属中学高二期中) 如图，空间中存在两个相邻的，磁感应强度大小相等、方向相反的有界匀强磁场，其宽度均为 $ L $。现将宽度也为 $ L $ 的矩形单匝闭合线圈从图示位置沿垂直于磁场方向匀速拉过磁场区域，线圈侧边始终与磁场边界平行。若规定顺时针方向为感应电流的正方向，水平向左为安培力的正方向，则在该过程中，能正确反映线圈中所产生的感应电流或其所受安培力随时间变化的图像是 (BD)

答案： 例4　BD　[线圈在进入磁场前，没有磁通量的变化，故没有感应电流产生；线圈在进入磁场0~$L$的过程中，线圈右侧切割磁感线，根据右手定则，产生的感应电流方向为逆时针方向，$E_1 = BLv$，电流$I_1 = \frac{E_1}{R} = \frac{BLv}{R}$，安培力的大小$F_1 = BI_1L = \frac{B^2L^2v}{R}$，根据左手定则，所受安培力方向向左；在进入磁场$L$~$2L$的过程中，线圈的左右两侧都在切割磁感线，$E_2 = 2BLv$，电流$I_2 = \frac{E_2}{R} = \frac{2BLv}{R}$，方向为顺时针，线圈受到的安培力大小为$F_2 = 2BI_2L = \frac{4B^2L^2v}{R}$，方向向左；在进入磁场$2L$ ~$3L$的过程中，线圈左侧切割磁感线，$E_3 = BLv$，电流$I_3 = \frac{E_3}{R} = \frac{BLv}{R}$，方向为逆时针，安培力的大小$F_3 = BI_3L = \frac{B^2L^2v}{R}$，方向向左，故选B、D。]

一、电磁感应现象中的感生电场
如图所示，B 增强时，就会在空间激发一个感生电场 E。如果 E 处空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会发生定向移动，而产生感应电流。

(1) 感生电场的方向与感应电流的方向有什么关系？如何判断感生电场的方向？
感生电场方向与感应电流方向相同；用楞次定律结合右手螺旋定则判断。
(2) 在上述情况下，哪种力扮演了非静电力的角色？
感生电场力。

答案：
(1)感生电场方向与感应电流方向相同；用楞次定律结合右手螺旋定则判断。
(2)感生电场力。

1. 麦克斯韦认为变化的磁场会在周围空间激发一种电场，这种电场叫作感生电场。
2. 由感生电场产生的电动势叫感生电动势。
3. 电子感应加速器是利用感生电场使电子加速的设备，当线圈中电流的大小、方向发生变化时，产生的感生电场使电子加速。
4. 感生电场的方向根据楞次定律用右手螺旋定则判断，感生电动势的大小由法拉第电磁感应定律$E = n\frac{\Delta \varPhi}{\Delta t}$计算。
注意：感生电场也可用电场线形象描述，感生电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的，而静电场的电场线不闭合，与感生电动势有关的电磁感应现象中，磁场能转化为电能，若电路是纯电阻电路，转化过来的电能将全部转化为电阻的内能。

答案： 1. 变化 2. 感生电场 3. 感生电场 电流