高考物理总复习 单元知识章节考点课件26.ppt

1 电磁感应的规律 楞次定律和法拉第电磁感应定律及其应用是中学物理的主干知识之一 是历年高考必考的内容 其中既有难度中等的选择题 也有难度较大 综合性较强的计算题 考查频率较高的知识点有感应电流产生的条件 感应电流的方向判定及导体切割磁感线产生感应电动势的计算 且以电磁学和电路的综合型题目较多 2 本章揭示了 电 与 磁 的又一本质联系 使 电 与 磁 成为既相对独立又密不可分的 连接体 所以这一章是电磁学中的重点 而电磁学是高中阶段继力学之后的又一重点 故电磁感应这一章在高中物理中的地位是非常重要的 而且电磁感应在现实生活及航天科技 医药科技等科技生产中有很多应用 所以多年来 本章一直是高考的热点部分 1 本章涉及一个概念 磁通量 两个定律 楞次定律 法拉第电磁感应定律 鉴于本章的基础性和工具性 高考对于本章的考查不会放松 判断能否产生电磁感应现象及用楞次定律判断感应电流的方向仍是热点 以定性分析为主 2 自感现象及有关的图象问题 也常出现在考题中 因此在本章的复习中 应理解并熟记产生感应电动势和感应电流的条件 会灵活的运用楞次定律判断各种情况下感应电动势或感应电流的方向 能准确地计算各种情况下感应电动势的大小 并能熟练地利用题中图象处理相关的电磁感应问题或用图象表示电磁感应现象中相应的物理量的变化规律 3 本章有关电磁感应的产生条件和规律 都是通过实验总结出来的 所以在学习过程中应该重视有关电磁感应的实验装置 实验过程 实验现象 实验分析和实验结论等 即重视 过程与方法 从而达到认识 理解和掌握电磁感应知识的目的 而在高考中对本章重点考查的是对电磁感应的理解和应用 以及解决与其他知识相联系的综合问题的能力 所以深刻理解 掌握基本概念和规律 是解决复杂问题的基础 没有对基本知识的深刻理解和熟练掌握 就不可能很好地加以应用 电磁感应 电磁感应 感应电流的方向 右手定则 楞次定律 电磁感应 感应电动势的大小 电磁感应 近导体形成涡流 1 不论用什么方法 只要穿过闭合电路的磁通量发生变化 闭合电路中就有电流产生 这种因变化的磁场而产生电流的现象叫电磁感应现象 产生感应电流的条件是闭合回路的磁通量发生改变 2 在匀强磁场中b与s 垂直于磁感线方向的投影面积 的乘积叫穿过这个面的磁通量 单位为wb 符号为 物理意义是穿过某一面积的磁感线条数 磁通量是标量 但有正负之分 3 磁通量发生变化有如下三种情况 1 磁感应强度b发生变化 2 在垂直于磁场方向上的投影面积发生变化 3 两者都发生变化 4 楞次定律 感应电流具有这样的方向 感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化 应用楞次定律判断感应电流的方向的具体步骤为 1 明确原磁场的方向 2 判断磁通量的变化情况 3 确定感应电流产生的磁场的方向 4 利用安培定则反推感应电流的方向 5 导体切割磁感线产生感应电流的方向用右手定则来判断较为简便 其内容是 伸开右手 让大拇指跟其余四指垂直 并且都跟手掌在同一平面内 让磁感线垂直穿入掌心 大拇指指向导体运动方向 其余四指所指的方向就是感应电流的方向 6 楞次定律的另一种表述 感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因 当问题不涉及感应电流的方向时 用这种表述判断比较方便 1 电流的磁效应与电磁感应现象的区别与联系 解答 1 动电生磁 和 动磁生电 是两个不同的过程 要抓住过程和本质 动电生磁是指运动电荷周围能产生磁场 动磁生电是指线圈内的磁通量发生变化而在闭合线圈内产生了感应电流 要从本质上区分它们 2 联系 二者都反映了电流与磁场之间的关系 2 怎样理解 磁通量变化 的含义 解答 1 b s 只要其中任何一个变化都会导致磁通量变化 2 磁通量变化 可以理解为 穿过闭合回路面积的初 末状态的磁通量发生改变 3 只有穿过闭合回路的磁通量变化 该闭合电路中才有感应电流产生 如电路不闭合 即使穿过该电路的磁通量发生变化 也没有感应电流产生 3 怎么透彻理解楞次定律中 阻碍 的含义 解答 1 谁起阻碍作用 要明确起阻碍作用的是 感应电流的磁场 2 阻碍什么 感应电流的磁场阻碍的是 引起感应电流的磁通量的变化 而不是阻碍原磁场 也不是阻碍原磁通量 3 怎样阻碍 当引起感应电流的磁通量 原磁通量 增加时 感应电流的磁场就与原磁场的方向相反 感应电流的磁场 反抗 原磁通量的增加 当原磁通量减少时 感应电流的磁场就与原磁场的方向相同 感应电流的磁场 补偿 原磁通量的减少 4 阻碍 不等于 阻止 当由于原磁通量的增加引起感应电流时 感应电流的磁场方向与原磁场方向相反 其作用仅仅使原磁通量的增加变慢了 但磁通量仍在增加 当由于原磁通量的减少而引起感应电流时 感应电流的磁场方向与原磁场方向相同 其作用仅仅使原磁通量的减少变慢了 但磁通量仍在减少 阻碍 也并不意味着 相反 在理解楞次定律时 有些同学错误地把 阻碍 作用认定为感应电流产生磁场的方向和原磁场方向相反 事实上 它们可能同向 也可能反向 需根据磁通量的变化情况判断 5 感应电流的磁场阻碍原磁通量的变化 是矛盾存在的一种方式 原磁通量要增加 则感应电流的磁场就阻碍其增加 原磁通量要减少 则感应电流的磁场要阻碍其减少 这种矛盾是普遍存在的 4 楞次定律与右手定则的区别和联系 解答 1 从研究对象上说 楞次定律研究的是整个闭合电路 右手定则研究的是闭合电路的一部分 即一段导体做切割磁感线运动时的特殊情况 2 从适用范围上说 楞次定律可应用于由磁通量变化引起感应电流的各种情况 右手定则只适用于一段导体在磁场中做切割磁感线运动的情况 导体不动时不能应用 3 有的问题只能用楞次定律不能用右手定则来判定 有的问题则两者都能用 关于是选用楞次定律还是右手定则 则要具体问题具体分析 对一个具体的问题 能用楞次定律判断出感应电流方向 用右手定则不一定能判断出来 若是导体不动 回路中的磁通量变化 能用楞次定律判断感应电流方向 而不能用右手定则判断 若是回路中的一部分导体做切割磁感线运动产生感应电流 用右手定则判断较为简单 用楞次定律也能进行判断 但较为麻烦 图9 1 1 1 探究感应电流的产生例1 磁感应强度为b的匀强磁场仅存在于边长为2l的正方形范围内 有一个电阻为r 边长为l的正方形导线框abcd 沿垂直于磁感线方向 以速度v匀速通过磁场 如图9 1 1所示 从ab边进入磁场算起 1 画出穿过线框的磁通量随时间变化的图象 2 说明线框中感应电流的方向 解析 线框穿过磁场的过程可分为三个阶段 进入磁场阶段 只有ab边在磁场中 在磁场中运动阶段 ab cd两边都在磁场中 离开磁场阶段 只有cd边在磁场中 1 线框进入磁场阶段 t为0 l v 线框进入磁场中的面积线性增加 s l v t 最后 b s bl2 线框在磁场中运动阶段 t为l v 2l v 线框磁通量为 b s bl2 保持不变 线框离开磁场阶段 t为2l v 3l v 线框磁通量线性减少 最后为零 2 线框进入磁场阶段 穿过线框的磁通量增加 线框中将产生感应电流 由右手定则可知 感应电流方向为逆时针方向 线框在磁场中运动阶段 穿过线框的磁通量保持不变 无感应电流产生 线框离开磁场阶段 穿过线框的磁通量减少 线框中将产生感应电流 由右手定则可知 感应电流方向为顺时针方向 方法点拨 理清磁通量的变化是顺利解决产生感应电流的前提 也是正确解决感应电流图象类问题的保证 所以要仔细审题 分段处理 变式训练1 某实验小组用如图9 1 2所示的实验装置来验证楞次定律 当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时 通过电流计的感应电流方向是 a a g bb 先a g b 后b g ac b g ad 先b g a 后a g b 图9 1 2 解析 确定原磁场的方向 条形磁铁在穿入线圈的过程中 磁场方向向下 明确回路中磁通量变化情况 向下的磁通量增加 由楞次定律的 增反减同 可知 线圈中感应电流产生的磁场方向向上 应用安培定则可以判断感应电流的方向为逆时针方向 同理可以判断条形磁铁穿出时情况 答案 图9 1 3 2 楞次定律的应用例 2010 镇江模拟 如图9 1 3甲所示 两个闭合圆形线圈a b的圆心重合 放在同一水平面内 线圈a中通以如图乙所示的变化电流 t 0时电流方向为顺时针 如图中箭头所示 在t1 t2时间内 对于线圈b 下列说法中正确的是 a 线圈b内有顺时针方向的电流 线圈有扩张的趋势b 线圈b内有顺时针方向的电流 线圈有收缩的趋势c 线圈b内有逆时针方向的电流 线圈有扩张的趋势d 线圈b内有逆时针方向的电流 线圈有收缩的趋势 解析 在t1 t2时间内 通入线圈a中的电流是正向增大的 即逆时针方向增大的 其内部会产生增大的向外的磁场 穿过b的磁通量增大 由楞次定律可判定线圈b中会产生顺时针方向的感应电流 线圈b中电流为顺时针方向 与a中的电流方向相反 有排斥作用 故线圈b将有扩张的趋势 综上所述 a项正确 答案 a方法点拨 应用楞次定律重要结论判断感应电流方向实质上还是对 阻碍 两字的诠释 变式训练 如图9 1 4 一水平放置的圆形通电线圈1固定 电流强度为i 方向如图所示 另一个较小的圆形线圈2从1的正上方下落 在下落的过程中两线圈平面始终保持平行且共轴 则线圈2从1的正上方下落至1的正下方的过程中 从上向下看线圈2 应是 a 无感应电流产生b 有顺时针方向的感应电流c 有先顺时针后逆时针方向的感应电流d 有先逆时针后顺时针方向的感应电流 图9 1 4 解析 由楞次定律可知 感应电流在原磁场所受到的作用力阻碍它们的相对运动 则在下落过程中应是斥力 反向电流相斥 故2中电流顺时针 在远离过程中应是引力 同向电流相吸 故2中电流逆时针 应选c 答案 c 3 探究电磁感应现象的实验例3 在研究电磁感应现象的实验中所用的器材如图9 1 5所示 电流表 直流电源 带铁芯的线圈a 线圈b 电键 滑动变阻器 用来控制电流以改变磁场强弱 试按实验的要求在实物图上连线 图中已连接好一根导线 若连接滑动变阻器的两根导线接在接线柱c和d上 而在电键刚闭合时电流