高中物理 第一章 电磁感应章末课件 教科版选修32.ppt

章末总结 第一章电磁感应 内容索引 知识网络梳理知识构建网络 重点探究启迪思维探究重点 知识网络 电磁感应 电磁感应现象 现象 闭合电路中部分导体做运动闭合电路的发生变化 切割磁感线 磁通量 产生感应电流的条件 电路且变化能量转化 其他形式的能转化为电能或电能的转移 闭合 磁通量 电磁感应 法拉第电磁感应定律 感应电动势的大小 感应电动势 定义 在电磁感应现象中产生的电动势产生的条件 发生变化 磁通量 磁通量的变化率 内磁通量的变化 单位时间 法拉第电磁感应定律 e n 适合求e的值 平均 切割公式 e blv 适合求e的值条件 b l v三者 瞬时 互相垂直 适合判定产生的感应电流的方向右手定则 左手定则 安培定则的区别 内容 感应电流具有这样的方向 即感应电流的磁场总要引起感应电流的磁通量的变化 理解 阻碍 感应电流总要阻碍的变化感应电流总要阻碍的相对运动 磁通量 导体和磁场 应用步骤 首先明确原磁场的和磁通量的 确定感应电流的磁场方向再用确定感应电流的方向 方向 增减 安培定则 右手定则 电磁感应 楞次定律 感应电流的方向 导体切割磁感线 电磁阻尼高频感应炉与电磁灶 自感现象 定义 发生变化而产生的电磁感应现象自感电动势 总是阻碍的变化自感系数l 与线圈的大小 形状 以及是否有等因素有关应用和防止 涡流 定义 块状金属在的磁场中产生的环形感应电流 电磁感应 自感现象及其应用 特殊的电磁感应现象 自身电流 自身电流 匝数 铁芯 应用 变化 重点探究 1 感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化 感应电流的磁场方向不一定与原磁场方向相反 只有在磁通量增加时两者才相反 而在磁通量减少时两者是同向的 2 阻碍 并不是 阻止 而是 延缓 回路中的磁通量变化的趋势不变 只不过变化得慢了 3 阻碍 的表现 增反减同 来拒去留等 一 楞次定律的理解与应用 例1如图1甲所示 圆形线圈p静止在水平桌面上 其正上方固定一螺线管q p和q共轴 q中通有变化电流i 电流随时间变化的规律如图乙所示 图甲所示q中电流方向为正 p所受的重力为g 桌面对p的支持力为n 则a t1时刻n g p有收缩的趋势b t2时刻n g 此时穿过p的磁通量为0c t3时刻n g 此时p中无感应电流d t4时刻n g 此时穿过p的磁通量最小 答案 解析 图1 解析当螺线管中电流增大时 其形成的磁场不断增强 因此线圈p中的磁通量向下增大 根据楞次定律可知线圈p将阻碍其磁通量的增大 故线圈有收缩的趋势 线圈中产生逆时针方向的感应电流 从上向下看 由安培定则可判断 螺线管下端为n极 线圈等效成小磁铁 n极向上 则此时n g 故a正确 当螺线管中电流不变时 其形成的磁场不变 线圈p中的磁通量不变 因此线圈中无感应电流产生 线圈和螺线管间无相互作用力 故t2时刻n g 此时穿过p的磁通量不为0 故b错误 t3时刻螺线管中电流为零 但是线圈p中磁通量是变化的 因此此时线圈中有感应电流 故c错误 t4时刻电流不变时 其形成的磁场不变 线圈p中磁通量不变 故d错误 对图像的分析 应做到 1 明确图像所描述的物理意义 2 明确各种物理量正 负号的含义 3 明确斜率的含义 4 明确图像和电磁感应过程之间的对应关系 二 电磁感应中的图像问题 例2如图2所示 三条平行虚线位于纸面内 中间虚线两侧有方向垂直于纸面的匀强磁场 磁感应强度等大反向 菱形闭合导线框abcd位于纸面内且对角线ac与虚线垂直 磁场宽度与对角线ac长均为d 现使线框沿ac方向匀速穿过磁场 以逆时针方向为感应电流的正方向 则从c点进入磁场到a点离开磁场的过程中 线框中电流i随时间t的变化关系图像可能是 答案 解析 图2 解析导线框abcd在进入左边磁场时 由楞次定律和安培定则可以判断出感应电流的方向应为正方向 选项b c错误 当导线框abcd一部分在左磁场区 另一部分在右磁场区时 回路中的最大电流要加倍 方向与刚进入时的方向相反 选项d正确 选项a错误 电磁感应中图像类选择题的两个常见解法 1 排除法 定性地分析电磁感应过程中物理量的变化趋势 增大还是减小 变化快慢 均匀变化还是非均匀变化 特别是物理量的正负 排除错误的选项 2 函数法 根据题目所给条件定量地写出两个物理量之间的函数关系 然后由函数关系对图像作出分析和判断 这未必是最简捷的方法 但却是最有效的方法 求解电磁感应中电路问题的关键是分清楚内电路和外电路 切割 磁感线的导体和磁通量变化的线圈都相当于 电源 该部分导体 或线圈 的电阻相当于内电阻 而其余部分的电阻则是外电阻 三 电磁感应中的电路问题 例3把总电阻为2r的均匀电阻丝焊接成一半径为a的圆环 水平固定在竖直向下的磁感应强度为b的匀强磁场中 如图3所示 一长度为2a 电阻等于r 粗细均匀的金属棒mn放在圆环上 它与圆环始终保持良好的接触 当金属棒以恒定速度v向右移动经过环心o时 求 1 棒上电流的大小和方向及棒两端的电压umn 答案 解析 图3 解析把切割磁感线的金属棒看成一个具有内阻为r 电动势为e的电源 两个半圆环看成两个并联电阻 画出等效电路如图所示 等效电源电动势为 e blv 2bav 电流方向从n流向m 根据闭合电路欧姆定律知 棒两端的电压为电源路端电压 umn ir外 bav 2 在圆环和金属棒上消耗的总热功率 答案 解析 解析圆环和金属棒上消耗的总热功率为 电磁感应中电路问题的分析方法 1 明确电路结构 分清内 外电路 画出等效电路图 2 根据产生感应电动势的方式计算感应电动势的大小 如果是磁场变化 由e n计算 如果是导体切割磁感线 由e blv计算 3 根据楞次定律或右手定则判断感应电流的方向 4 根据电路组成列出相应的方程式 此类问题涉及电路知识 动力学知识和能量观点 综合性很强 解决此类问题要注重以下三点 1 电路分析 找 电源 确定出由电磁感应所产生的电源 求出电源的电动势e和内阻r 电路结构分析弄清串 并联关系 求出相关部分的电流大小 为求安培力做好铺垫 四 电磁感应中的力电综合问题 2 力和运动分析 受力分析 分析研究对象 常为金属杆 导体线圈等 的受力情况 尤其注意安培力的方向 运动分析 根据力与运动的关系 确定出运动模型 根据模型特点 找到解决途径 3 功和能量分析 做功分析 找全力所做的功 弄清功的正 负 能量转化分析 弄清哪些能量增加 哪些能量减少 根据功能关系 能量守恒定律列方程求解 例4如图4所示 两根足够长的平行金属导轨固定在倾角 30 的斜面上 导轨电阻不计 间距l 0 4m 导轨所在空间被分成区域 和 两区域的边界与斜面的交线为mn 中的匀强磁场方向垂直斜面向下 中的匀强磁场方向垂直斜面向上 两磁场的磁感应强度大小均为b 0 5t 在区域 中 将质量m1 0 1kg 电阻r1 0 1 的金属条ab放在导轨上 ab刚好不下滑 然后 在区域 中将质量m2 0 4kg 电阻r2 0 1 的光滑导体棒cd置于导轨上 由静止开始下滑 cd在滑动过程中始终处于区域 的磁场中 ab cd始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触 取g 10m s2 问 图4 1 cd下滑的过程中 ab中的电流方向 答案 解析 答案由a流向b 解析由右手定则可判断出cd中的电流方向为由d到c 则ab中电流方向为由a流向b 2 ab刚要向上滑动时 cd的速度v多大 答案 解析 答案5m s 解析开始放置时ab刚好不下滑 ab所受摩擦力为最大静摩擦力 设其大小为fmax 有fmax m1gsin 设ab刚要上滑时 cd棒的感应电动势为e 由法拉第电磁感应定律有e blv 设电路中的感应电流为i 由闭合电路欧姆定律有i 设ab所受安培力为f安