高二物理会考复习 电磁感应 ppt.ppt

1820年丹麦的物理学家发现了电流能够产生磁场 之后 英国的科学家经过十年不懈的努力终于在1831年发现了电磁感应现象 并发明了世界上第一台感应发电机 一 电磁感应现象1 感应电流产生的条件 感应电流产生的条件是 穿过闭合电路的磁通量发生变化 2 感应电动势产生的条件 感应电动势产生的条件是 穿过电路的磁通量发生变化 无论电路闭合与否 只要磁通量变化了 就一定有感应电动势产生 这好比一个电源 不论外电路是否闭合 电动势总是存在的 但只有当外电路闭合时 电路中才会有电流 下列图中能产生感应电流的是 如图所示 试根据已知条件确定导线中的感应电流方向 图中的导线是闭合电路中的一部分 楞次定律 感应电流具有这样的方向 即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化 二 感应电流 感应电动势 的方向 1 磁通量变化的角度看 感应电流总要阻碍引起感应电流的原磁通量的变化1 当磁通量增加时 感应电流的磁场方向与原磁场方向相反 阻碍原磁通的增加 2 当磁通量减少时 感应电流的磁场方向与原磁场方向相同 阻碍原磁通的减少 增反减同 从 阻碍磁通量变化 的角度来看 由磁通量计算式 bssin 可知 磁通量变化 2 1有多种形式 主要有 s 不变 b改变 这时 b ssin b 不变 s改变 这时 s bsin b s不变 改变 这时 bs sin 2 sin 1 另外还有b s 中有两个或三个一起变化的情况 这时就要看总效果了 楞次定律的应用步骤 1 明确原磁场的方向 2 明确穿过闭合回路的磁通量是增加还是减少 3 根据楞次定律 判定感应电流的磁场方向 增反减同 4 利用安培定则判定感应电流的方向 例题1 闭合导体环固定 条形磁铁s极向下以初速度v0 沿过导体环圆心的竖直线下落过程 导体环中的感应电流方向如何 从上往下看 2 如图所示 o1o2是矩形导线框abcd的对称轴 其左方有匀强磁场 以下哪些情况下abcd中有感应电流产生 方向如何 a 将abcd向垂直纸外平移b 将abcd向右平移c 将abcd以ab为轴转动60 d 将abcd以cd为轴转动60 例3 如图 线圈a中接有如图所示电源 线圈b有一半面积处在线圈a中 两线圈平行但不接触 则当开关s闭和瞬间 线圈b中的感应电流的情况是 a 无感应电流b 有沿顺时针的感应电流c 有沿逆时针的感应电流d 无法确定 例4 如图所示 固定于水平面上的光滑平行导电轨道ab cd上放着两根细金属棒ab cd 当一条形磁铁自上而下竖直穿过闭合电路时 两金属棒ab cd将如何运动 如果把n s极调一下呢 5 如图所示 通电螺线管置于闭合金属环a的轴线上 那么当螺线管的电流i减小时 a环在螺线管中部 a a环有缩小的趋势b a环有扩大的趋势c 螺线管有缩短的趋势d 螺线管有伸长的趋势 a 磁场方向垂直纸面向外并增大时 棒将向右移动b 磁场方向垂直纸面向外并减小时 棒将向右移动c 磁场方向垂直纸面向里并增大时 棒将向右移动d 磁场方向垂直纸面向里并减小时 棒将向右移动 6 u形金属框架上有一根导体棒 在垂直纸面方向有一匀强磁场 下列判断正确的是 开关闭合瞬间 b线圈中的电流方向 变阻器滑片下滑时 b中的电流方向 8 如图所示装置中 cd杆原来静止 当ab杆做如下那些运动时 cd杆将向右移动 a 向右匀速运动b 向右加速运动c 向左加速运动d 向左减速运动 9 桌面上有一个闭合线圈 当磁铁从上往下运动时 线圈中的感应电流方向如何 线圈和磁铁的相互作用如何 二 从导体与磁体的相对运动角度看 感应电流总是要阻碍导体和磁体的相对运动 阻碍相对运动 可以用能量守恒来解释 电路中有感应电流产生 就有其它能转化为电能 又由于是由相对运动引起的 所以只能是机械能减少转化为电能 表现出的现象就是 阻碍 相对运动 线圈如何运动 1 2 如图所示 长度都是l 质量都为m的两金属杆ab cd放在水平放置的足够长的金属导轨mn ef上 磁感应强度为b的匀强磁场强度竖直向上 若ab以速度v向右运动 cd杆将向哪儿动 3 如图中a和b都是很轻的铝环 环a是闭合的 环b是断开的 用磁铁的任一极去接近a环 会产生什么现象 把磁铁从a环移开 会产生什么现象 磁极移近或远离b环时 又会产生什么现象 解释所发生的现象 4 如图所示 蹄形磁铁和闭合矩形线框均可绕竖直转轴oo 自由转动 现将磁铁逆时针方向 从上往下看 转动 则矩形线框中转动情况为 a 线框将沿顺时针方向转动 b 线框将沿逆时针方向转动 滑片向右滑动 线框将如何运动 5 6 如图所示 当磁铁绕o1o2轴匀速转动时 矩形导线框 不考虑重力 将如何运动 7 用手拉动磁铁 使其上下振动 当在其下面放一闭合线圈后 其振动能很快停下来 试解释这种现象 电磁阻尼现象 8 如图所示 用丝线悬挂闭合金属环 悬于o点 虚线左边有匀强磁场 右边没有磁场 金属环的摆动会很快停下来 试解释这一现象 若整个空间都有向外的匀强磁场 会有这种现象吗 9 如图所示 闭合金属铜环从高为h的曲面滚下 沿曲面的另一侧上升 设闭合环初速度为零 不计摩擦 则 a 若是匀强磁场 环上升的高度小于hb 若是匀强磁场 环上升的高度大于hc 若是非匀强磁场 环上升的高度等于hd 若是非匀强磁场 环上升的高度小于h 三 电磁感应在实际生活中的应用例析 例 如图所示是生产中常用的一种延时继电器的示意图 铁芯上有两个线圈a和b 线圈a跟电源连接 线圈b的两端接在一起 构成一个闭合电路 在拉开开关s的时候 弹簧k并不能立即将衔铁d拉起 从而使触头c 连接工作电路 立即离开 过一段时间后触头c才能离开 延时继电器就是这样得名的 试说明这种继电器的工作原理 法拉第电磁感应定律1 法拉第电磁感应定律电路中感应电动势的大小 跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比 即国际单位制中可以证明其中的k 1 有对于n匝线圈有 导线切割磁感线产生感应电动势的情况下 由法拉第电磁感应定律可推出感应电动势的大小是 e blvsin 是b与v之间的夹角 例 如图所示 长l1宽l2的矩形线圈电阻为r 处于磁感应强度为b的匀强磁场边缘 线圈与磁感线垂直 求 将线圈以向右的速度v匀速拉出磁场的过程中 电路中感应电流大小和方向 2 uab a为极 b为极 3 拉力f大小 4 拉力的功率p 电功率 5 拉力做的功w 6 线圈中产生的电热q 7 通过线圈某一截面的电荷量q 8 如果速度为2v呢 例2 如图所示 竖直放置的u形导轨宽为l 上端串有电阻r 其余导体部分的电阻都忽略不计 磁感应强度为b的匀强磁场方向垂直于纸面向外 金属棒ab的质量为m 与导轨接触良好 不计摩擦 从静止释放后ab保持水平而下滑 试求ab下滑的最大速度vm 例3 如图所示 u形导线框固定在水平面上 右端放有质量为m的金属棒ab ab与导轨间的动摩擦因数为 它们围成的矩形边长分别为l1 l2 回路的总电阻为r 从t 0时刻起 在竖直向上方向加一个随时间均匀变化的匀强磁场b kt k 0 那么在t为多大时 金属棒开始移动 2 转动产生的感应电动势 转动轴与磁感线平行 如图磁感应强度为b的匀强磁场方向垂直于纸面向外 长l的金属棒oa以o为轴在该平面内以角速度 逆时针匀速转动 求金属棒中的感应电动势 在用导线切割磁感线产生感应电动势的公式时注意其中的速度v应该是平均速度 即金属棒中点的速度 3 电磁感应中的能量守恒 只要有感应电流产生 电磁感应现象中总伴随着能量的转化 电磁感应的题目往往与能量守恒的知识相结合 这种综合是很重要的 要牢固树立起能量守恒的思想 例 如图所示 矩形线圈abcd质量为m 宽为d 在竖直平面内由静止自由下落 其下方有如图方向的匀强磁场 磁场上 下边界水平 宽度也为d 线圈ab边刚进入磁场就开始做匀速运动 那么在线圈穿越磁场的全