电磁感应复习59876市公开课一等奖省赛课微课金奖课件

第九章电磁感应第1页第2页知识网络电磁感应磁通量电磁感应现象电磁感应规律电磁感应应用感应电动势大小：感应电流、电动势方向判断：楞次定律右手定则改变改变快慢………妨碍引发磁通量改变原因自感现象日光灯与磁场、电路、力学、能量综合第3页第一课时电磁感应现象楞次定律一、磁通量Φ1、概念：穿过某一面积磁感线条数。简称磁通2、磁通量计算⑴公式Φ=BS适用条件：①匀强磁场；②磁感线与线圈平面垂直⑵在匀强磁场B中，若磁感线与平面不垂直，公式Φ=BS中S应为平面在垂直于磁感线方向上投影面积。⑶若对同一平面，磁感线有穿入、穿出，则磁通量等于穿过平面磁感线净条数：Φ=Φ1－Φ2；即穿入、穿出要相互抵消。单位：韦伯（Wb）1Wb=1T

m2=1V

s=1kg

m2/（A

s2）⑷因为B=Φ/S，B亦可称为磁通密度第4页二．电磁感应现象1、产生感应电流条件：穿过闭合电路磁通量发生改变．2、引发磁通量改变常见情况⑴闭合电路部分导体做切割磁感线运动．⑵线圈在磁场中转动．⑶磁感应强度B改变．vAB第5页4、电磁感应现象实质是产生感应电动势，假如回路闭合则产生感应电流；假如回路不闭合，则只有感应电动势而无感应电流．3、产生感应电动势条件不论回路是否闭合，只要穿过线圈平面磁通量发生改变，线路中就有感应电动势．ErvABBEr产生感应电动势那部分导体就相当于电源。第6页【例与练】如图所表示，在通电直导线正下方有矩形导线框，导线框在以下运动中能产生感应电流是（）A．导线框在水平方向向右匀速运动B．导线框在水平方向向右加速运动C．导线框以直导线为轴旋转D．导线框向直导线靠近D【例与练】下列图中能产生感应电流是(

)B第7页【例与练】如图所表示，开始时矩形线框与匀强磁场方向垂直，且二分之一在磁场内，二分之一在磁场外。若要使线框中产生感应电流，以下方法中可行是()A.将线框向左拉出磁场B.以ab边为轴转动(小于90

)C.以ad边为轴转动(小于60

)D.以bc边为轴转动(小于60

)ABC第8页⑴内容:感应电流磁场总是妨碍引发感应电流磁通量改变。1、楞次定律⑵适用范围：各种电磁感应现象2、对楞次定律了解：回路磁通量改变产生妨碍感应电流（磁场）⑴谁起妨碍作用妨碍什么怎样妨碍妨碍效果感应电流磁场原磁场磁通量改变“增反减同”二．楞次定律和右手定则减缓原磁场磁通量改变妨碍不能阻止，该怎么改变还怎么改变第9页⑵从实际问题上来了解①妨碍原磁通量改变：增“反”减“同”②妨碍相对运动：来“拒”去“留”③使线圈面积有扩大或缩小趋势：增“缩”减“扩”⑶从能量观点看：因为“妨碍”，为了维持原磁场改变，必须有外力克服这一“妨碍”而做功，从而造成其它形式能转化为电能。所以楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中表达。④妨碍原电流改变(自感现象)：增“反”减“同”第10页3．楞次定律使用步骤第11页【例与练】如图所表示，两个相同闭合铝环套在一根无限长光滑杆上，将一条形磁铁向左插入铝环(未穿出)过程中，两环运动情况是：()A、同时向左运动，距离增大；B、同时向左运动，距离不变；C、同时向左运动，距离变小；D、同时向右运动，距离增大。SNvC第12页【例与练】某试验小组用如图所表示试验装置来验证楞次定律．当条形磁铁自上而下穿过固定线圈时，经过电流计感应电流方向是()A．a→G→bB．先a→G→b，后b→G→aC．b→G→aD．先b→G→a，后a→G→bD第13页【例与练】如图，一水平放置圆形通电线圈1固定，电流强度为I，方向如图所表示．另一个较小圆形线圈2从1正上方下落，在下落过程中两线圈平面一直保持平行且共轴，则线圈2从1正上方下落至1正下方过程中，从上向下看线圈2，应是()A．无感应电流产生B．有顺时针方向感应电流C．有先顺时针后逆时针方向感应电流D．有先逆时针后顺时针方向感应电流C第14页【例与练】(·海南卷)一金属圆环水平固定放置．现将一竖直条形磁铁，在圆环上方沿圆环轴线从静止开始释放．在条形磁铁穿过圆环过程中，条形磁铁与圆环(

)A．一直相互吸引B．一直相互排斥C．先相互吸引，后相互排斥D．先相互排斥，后相互吸引D第15页ARBPK⑴突然闭合开关【例与练】如图所表示，进行以下操作，请判断R中电流方向⑵突然断开开关⑶开关闭合后，P向左或向右滑动时。A→BB→AP左移：A→BP右移：B→A第16页【例与练】如图所表示，通电螺线管置于闭合金属环a轴线上，当螺线管中电流I减小时()A.环有缩小趋势以妨碍原磁通量减小B.环有扩大趋势以妨碍原磁通量减小C.环有缩小趋势以妨碍原磁通量增大D.环有扩大趋势以妨碍原磁通量增大A第17页【例与练】以下列图所表示，甲是闭合铜线框，乙是有缺口铜线框，丙是闭合塑料线框，它们正下方都放置一薄强磁铁，现将甲、乙、丙拿至相同高度H处同时释放(各线框下落过程中不翻转)，则以下说法正确是(

)A．三者同时落地B．甲、乙同时落地，丙后落地C．甲、丙同时落地，乙后落地D．乙、丙同时落地，甲后落地D第18页4、右手定则伸开右手，使拇指与其余四指垂直，而且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导体运动方向，这时四指所指方向就是感应电流方向。acdbvB如图：①ab怎样运动？②ab速度能大于v吗?第19页【例与练】如右图所表示，当导线ab在电阻不计金属导轨上滑动时，线圈C向右摆动．则ab运动情况是(

)A．向左或向右做匀速运动B．向左或向右做减速运动C．向左或向右做加速运动D．只能向右做匀加速运动B第20页【例与练】如图所表示，在匀强磁场中放有平行铜导轨，它与大导线圈M相连接．要使小导线圈N取得顺时针方向感应电流，则放在导轨中裸金属棒ab运动情况是(两导线圈共面放置)(

)A．向右匀速运动B．向左加速运动C．向右减速运动D．向右加速运动BC第21页【例与练】如右图所表示，水平放置两条光滑轨道上有可自由移动金属棒PQ、MN，MN左边有一闭合电路，当PQ在外力作用下运动时，MN向右运动．则PQ所做运动可能是(

)A．向右加速运动B．向左加速运动C．向右减速运动D．向左减速运动BC第22页第二课时法拉第电磁感应定律自感、涡流4、与感应电流关系：恪守闭合电路欧姆定律，即：一．感应电动势1、概念：在电磁感应现象中产生电动势．2、条件：不论电路是否闭合，只要穿过电路磁通量发生改变，电路中就一定有感应电动势．3、方向：产生感应电动势那部分导体就相当于电源．导体电阻相当于电源内阻，其中电流方向由低电势指向高电势．B减小B减小+-第23页二．法拉第电磁感应定律1、法拉第电磁感应定律⑴内容：电路中感应电动势大小，跟穿过这一电路磁通量改变率成正比．⑵公式：(n为线圈匝数)尤其提醒：①感应电动势大小由穿过电路磁通量改变率和线圈匝数n共同决定，而与磁通量Φ、磁通量改变量ΔΦ大小没有必定联络．②用公式求感应电动势时，S为线圈在磁场范围内有效面积．③经过回路截面电荷量q仅与n、ΔΦ和回路电阻R相关，与时间长短无关．第24页第25页【例与练】如图所表示是高频焊接原理示意图．线圈中通以高频改变电流时，待焊接金属工件中就产生感应电流，感应电流经过焊缝产生大量热量，将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其它部分发烧极少．以下说法正确是(

)A．电流改变频率越高，焊缝处温度升高得越快B．电流改变频率越低，焊缝处温度升高得越快C．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处电阻小D．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处电阻大AD第26页【例与练】一个由电阻均匀导线绕制成闭合线圈放在匀强磁场中，如图所表示，线圈平面与磁场方向成60°角，磁感应强度随时间均匀改变，用以下哪种方法可使感应电流增加一倍(

)A．把线圈匝数增加一倍B．把线圈面积增加一倍C．把线圈半径增加一倍D．改变线圈与磁场方向夹角解析：设导线电阻率为ρ，横截面积为S0，线圈半径为r，则:C第27页【例与练】(09年全国卷Ⅱ）如图，匀强磁场磁感应强度方向垂直于纸面向里，大小随时间改变率k为负常量．用电阻率为ρ、横截面积为S硬导线做成一边长为l方框．将方框固定于纸面内，其右半部位于磁场区域中．求：(1)导线中感应电流大小；(2)磁场对方框作用力大小随时间改变率．解析：(1)线框中产生感应电动势：第28页(2)导线框所受磁场力大小为F=BIl，它随时间改变率为：第29页⑵运动方向和磁感线方向垂直：E＝Blv.2、导体切割磁感线产生感应电动势⑴运动方向和磁感线不垂直①E＝Blvsinθ；②θ为导线运动方向跟磁感线方向夹角．①本公式是在一定条件下得出，除了磁场是匀强磁场外，还需B、l、v三者相互垂直．实际问题中当它们不相互垂直时，应取垂直分量进行计算．②导体平动切割磁感线时，若v为平均速度，则E为平均感应电动势；若v为瞬时速度，则E为对应瞬时感应电动势．应用公式E=Blv时应注意：第30页④E＝Blv中速度v是相对于磁场速度，若磁场也运动时，应注意速度间相对关系．③公式中l为有效切割长度．如图，棒有效长度为ab弦长甲：l＝cd·sinβ(轻易错认为l＝ab·sinβ)．乙：沿v1方向运动时，l＝MN；沿v2方向运动时，l＝0.丙：a、b、c、d四种情况l相同。vvvvabcd丙第31页⑶导体棒以棒上某点为轴在垂直磁场平面内匀速转动切割磁感线产生感应电动势：①导体棒以端点为轴匀速转动：②导体棒以棒中点为轴匀速转动：

E=0③导体棒以棒中任意点为轴匀速转动：OωABOωAB（AO或BO两点电势差不为零。）第32页提醒：往往用来求Δt时间内平均感应电动势；而E＝Blvsinθ惯用来求瞬时感应电动势．但两公式又是统一，普通来说，公式适合用于磁场改变求感应电动势，E＝Blv适合用于切割磁感线求感应电动势．拓展：若一个金属圆盘绕圆心匀速转动，边缘与圆心之间存在电势差：OAω尤其提醒：求经过回路电量时必须求平均电动势，再求平均电流，然后求电量。R第33页【例与练】如图所表示，长为6m导体AB在磁感应强度B＝0.1T匀强磁场中，以AB上一点O为轴，沿着顺时针方向旋转．角速度ω＝5rad/s，O点距A端为2m，求AB电势差．解析：BO段切割磁感线产生感应电动势：同理可得：第34页三．自感和涡流1、自感现象：因为经过导体本身电流改变而产生电磁感应现象．2、自感电动势⑴定义：由导体本身电流改变所产生感应电动势．⑵表示式：⑶自感系数L①相关原因：与线圈长短、横截面积、形状、匝数以及是否有铁芯等相关．②单位：亨利(H)，1mH＝10－3H，1μH＝10－6H.第35页由楞次定律知，自感电动势总是妨碍原来导体中电流改变．当回路中电流增加时，自感电动势和原来电流方向相反；当回路中电流减小时，自感电动势和原来电流方向相同．自感对电路中电流改变有延迟作用，使电流不能突变．⑷自感电动势方向：应用：电磁炉、冶炼特种合金和特种钢。3、涡流：块状金属在改变磁场中，或在磁场运动时，金属块内将产生感应电流。这种电流在金属块内自成闭合回路，很像水旋涡，故叫涡电流，简称涡流。第36页（1）、电磁阻尼现象：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力方向总是妨碍导体运动，这种现象称为电磁阻尼。（2）、电磁驱动：磁场相对于导体转动，在导体中产生感应电流，感应电流使导体受到安培力，安培力使导体跟着磁场转动，这种现象称为电磁驱动。

（3）、反电动势：电动机转动时产生感应电动势总要减弱电源产生电流,这个电动势叫反电动势.4、电磁阻尼、电磁驱动、反电动势第37页（1）、感生电场：改变磁场在其周围空间激发电场称为感生电场。注：静止电荷激发电场叫静电场，静电场电场线是由正电荷出发，终于负电荷，电场线是不闭合，而感生电场是一个涡旋电场，电场线是闭合。

（2）、感生电动势：由感生电场使导体产生电动势叫感生动势（导线不动，磁场随时间改变时在导线产生感应电动势）注：感生电动势非静电力是感生电场对电荷作用。（3）、动生电动势：因为导体运动而产生电动势。注：动生电动势非静电力与洛伦兹力相关。

5、感生电动势和动生电动势第38页【例与练】在如图所表示电路中，A、B是相同两个灯泡，L是一个带铁芯线圈，直流电阻可不计。调整R，电路稳定时两灯都正常发光，则在开关合上和断开时()

A.两灯同时点亮，同时熄灭

B.合上S时，B比A先到达正常发光状态

C.断开S时，A、B两灯都不会马上熄灭，经过A、B两灯电流方向都与原来电流方向相同

D.断开S时，A灯会突然闪亮一下后再熄灭B第39页第三课时电磁感应中电路与图象问题方法归纳图第40页【例与练】如图所表示，两个相互连接金属环用一样规格导线制成，大环半径是小环半径4倍，若穿过大环磁场不变，小环中磁场改变率为k时，其路端电压为U；若小环中磁场不变，而大环中磁场改变率也为k时，其路端电压为多大？解析：依据题意设小环电阻为R，则大环电阻为4R，小环面积为S，大环面积为16S，且ΔB/Δt=k。第41页【例与练】如图矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线方向与导线框所在平面垂直，要求磁场正方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间改变规律如图所表示。若要求顺时针方向为感应电流i正方向，以下各图中正确是()D第42页【例与练】如图(甲)，MN和PQ是两根相互平行竖直放置光滑金属导轨，已知导轨足够长，且电阻不计．ab是一根不但与导轨垂直而且一直与导轨接触良好金属杆．开始，将开关S断开，让杆ab由静止开始自由下落，过段时间后，再将S闭合，若从S闭合开始计时，则金属杆ab速度v随时间t改变图象不可能是图(乙)中(

)B第43页【例与练】如图所表示，在坐标系xOy中，有边长为a正方形金属线框abcd，其一条对角线ac和y轴重合、顶点a位于坐标原点O处．在y轴右侧Ⅰ、Ⅳ象限内有一垂直纸面向里匀强磁场，磁场上边界与线框ab边刚好完全重合，左边界与y轴重合，右边界与y轴平行．t＝0时刻，线圈以恒定速度v沿垂直于磁场上边界方向穿过磁场区域．取沿a→b→c→d→a感应电流方向为正，则在线圈穿越磁场区域过程中，感应电流i随时间t改变图线是下列图中(

)A第44页【例与练】(07年全国卷Ⅱ)如图所表示，在PQ、QR区域存在着磁感应强度大小相等、方向相反匀强磁场，磁场方向均垂直于纸面，bc边与磁场边界P重合。导线框与磁场区域尺寸如图所表示。从t＝0时刻开始线框匀速横穿两个磁场区域。以a→b→c→d→e→f为线框中电动势正方向。以下四个E-t关系示意图中正确是（）PQRaf2l2lllbllcdeB.Et01234C.Et01234D.tE01234A.Et01234C第45页【例与练】如图(甲)所表示，圆形金属框与一个平行金属导轨相连接，并置于水平桌面上．圆形金属框面积为S，内有垂直于线框平面磁场，磁感应强度B1随时间t改变关系如图(乙)所表示，0～1s内磁场方向垂直线框平面向里．长为L，电阻为R导体棒置于平行金属导轨上，且与导轨接触良好．导轨和导体棒处于另一匀强磁场中，其磁感应强度恒定为B2，方向垂直导轨平面向里．若不计其余各处电阻，当导体棒一直保持静止时，其所受静摩擦力f(设向右为力正方向)随时间改变图象为()第46页答案：A第47页【例与练】半径为r带缺口刚性金属圆环在纸面上固定放置，在圆环缺口两端引出两根导线，分别与两块垂直于纸面固定放置平行金属板连接，两板间距为d，如图所表示。有一改变磁场垂直于纸面，要求向内为正，改变规律如图所表示。在t=0时刻平板之间中心有一重力不计，电荷量为q静止微粒。则以下说法正确是()A.第2秒内上极板为正极B.第3秒内上极板为负极C.第2秒末微粒回到了原来位置D.第2秒末两极板之间电场强度大小为0.2

r2/dA第48页第四课时电磁感应中动力学与能量问题⑴导体处于平衡态——静止或匀速直线运动状态．处理方法：依据平衡条件合外力等于零列式分析．一、电磁感应中动力学问题分析⑵导体处于非平衡态——加速度不为零．处理方法：依据牛顿第二定律进行动态分析或结合功效关系分析．1．两种状态处理第49页2．电磁感应问题中两大研究对象及其相互制约关系第50页3．电磁感应中动力学临界问题⑴处理这类问题关键是经过运动状态分析，寻找过程中临界状态，如速度、加速度取最大值或最小值条件．⑵基本思绪是：感应电流导体受安培力协力改变加速度改变速度改变临界状态感应电动势导体受外力运动第51页二、电磁感应中能量转化问题1．运动动态分析2．能量转化特点第52页3．电能求解思绪主要有三种⑴利用克服安培力争解：电磁感应中产生电能等于克服安培力所做功．⑵利用能量守恒求解：其它形式能降低许等于产生电能．⑶利用电路特征来求解：经过电路中所产生电能来计算．第53页【例与练】(09·福建卷)如图所表示，固定放置在同一水平面内两根平行长直金属导轨间距为d，其右端接有阻值为R电阻，整个装置处于竖直向上磁感应强度大小为B匀强磁场中．一质量为m(质量分布均匀)导体杆ab垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，杆与导轨之间动摩擦因数为μ.现杆在水平向左、垂直于杆恒力F作用下从静止开始沿导轨运动距离l时，速度恰好到达最大(运动过程中杆一直与导轨保持垂直)．设杆接入电路电阻为r，导轨电阻不计，重力加速度大小为g．则此过程(

)A．杆速度最大值为B．流过电阻R电量为C．恒力F做功与摩擦力做功之和等于杆动能改变量D．恒力F做功与安培力做功之和大于杆动能改变量BD第54页【例与练】如图所表示，有两根和水平面成α角光滑平行金属轨道，上端接有可变电阻R，下端足够长，空间有垂直于轨道平面匀强磁场，磁感应强度为B。一质量为m金属杆从轨道上由静止滑下，经过足够长时间后，金属杆速度会趋于一个最大速度vm，则(

)A．假如B增大，vm将变大 B．假如α增大，vm将变大C．假如R增大，vm将变大 D．假如m变小，vm将变大BC第55页【例与练】如图所表示，平行且足够长两条光滑金属导轨，相距0.5m，与水平面夹角为30°，不计电阻，辽阔匀强磁场垂直穿过导轨平面，磁感应强度B＝0.4T，垂直导轨放置两金属棒ab和cd，长度均为0.5m，电阻均为0.1Ω，质量分别为0.1kg和0.2kg，两金属棒与金属导轨接触良好且可沿导轨自由滑动．现ab棒在外力作用下，以恒定速度v＝1.5m/s沿着导轨向上滑动，cd棒则由静止释放，试求：(g取10m/s2)(1)金属棒ab产生感应电动势；(2)闭合回路中最小电流和最大电流；(3)金属棒cd最终速度．第56页解析：⑴Eab=Blv=0.4×0.5×1.5V=0.3V⑵刚释放cd棒时：cd棒受到安培力为：cd棒受到重力沿导轨方向分力为：F1<Gcd，cd棒沿导轨向下加速滑动。abcd闭合回路感应电动势增大，电流也增大，所以最小电流为：当cd棒速度到达最大时，回路电流最大，此时cd棒加速度为零，则：⑶由可得：第57页【例与练】如图所表示，竖直平面内有足够长金属导轨，轨距0.2m，金属导体ab可在导轨上无摩擦地上下滑动，ab电阻为0.4Ω，导轨电阻不计，导轨ab质量为0.2g，垂直纸面向里匀强磁场磁感应强度为0.2T，且磁场区域足够大，当ab导体自由下落0.4s时，突然接通电键K，则：(1)试说出K接通后，ab导体运动情况(2)ab导体匀速下落速度是多少？(g取10m/s2)解析：⑴方向竖直向上第58页ab做竖直向下加速度逐步减小减速运动，当速度减小至F安=mg时，ab做竖直向下匀速运动。⑵设竖直向下速度为v，此时：第59页【例与练】两根足够长光滑导轨竖直放置，间距为L,底端接阻值为R电阻。将质量为m金属棒悬挂在一个固定轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为B匀强磁场垂直，如图所表示.除电阻R外其余电阻不计。现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，则()

A.释放瞬间金属棒加速度等于重力加速度g

B.金属棒向下运动时，流过电阻R电流方向为a→b

C.金属棒速度为v时，所受安培力大小为

D.电阻R上产生总热量等于金