高中物理 第四章电磁感应章末总结

用心 爱心 专心1 第四章电磁感应章末总结第四章电磁感应章末总结 一 分清磁通 磁通变化 磁通变化率 一 分清磁通 磁通变化 磁通变化率 1 磁通 单位 表示 2 磁通变化 是回路中产生电磁感应现象的必要条件 即只要有 一定有 的产生 3 磁通变化率 单位 反映了 是决定 的因素 4 因此 判断回路中是否发生电磁感应现象 应从 上着手 比较回路中产生 的感应电动势大小 应从 上着手 5 应该注意 当穿过回路的磁通按 规律变化时 如放在匀强磁场中 匀速转动的线圈 穿过线圈的磁通量最大时 磁通的变化率恰 二 从能的转化上理解电磁感应现象 二 从能的转化上理解电磁感应现象 电磁感应现象的实质是 因此 无论用磁体与 线圈相对运动或是用导体切割磁感线 产生感应电流时都会受到 的阻碍作用 外 力在克服磁场的这种阻碍作用下做了功 把 能转化为 能 所以 发生磁通变化 的线圈 作切割运动的这一部分导体 都相当于一个 由它们可以对外电路供电 在求解电磁感应问题时 认识电源 区分内外电路 画出等效电路十分有用 三 认识一般与特殊的关系 三 认识一般与特殊的关系 磁通变化是回路中产生电磁感应现象的普通条件 闭合电路的一部分导体作切割磁感 线运动仅是一个特例 深刻认识两者之间的关系 就不至于被整个线框在匀强磁场中运动 时 其中部分导体的切割运动所迷惑 磁通变化时产生感应电动势是一般现象 它跟电路的 等 无关 而产生的感应电流则可以看成是电路闭合的一个特例 由感受电动势决定 所以感应电动势是更本质的 更重要的量 同理 自感现象仅是电磁感应普遍现象中的一个特例 它所激起的电流方向同样符合 的普遍结论 要点整合要点整合 要点一要点一 楞次定律的理解和应用楞次定律的理解和应用 1 楞次定律解决的问题是感应电流的方向问题 它涉及到两个磁场 新产生的磁场 和 原来就有的磁场 前者和后者的关系不是 同 向 和 反向 的简单关系 而是前者 阻碍 后者 变化 的关系 2 对 阻碍意义的理解 1 阻碍原磁场的变化 阻碍 不是阻止 而是 延缓 感应电流的磁场不会阻止原 磁场的变化 只能使原磁场的变化被 或者说被 了 原磁场的变化趋势不会 改变 不会发生逆转 2 阻碍的是原磁场的变化 而不是原磁场本身 如果原磁场不变化 即使它再强 也 不会产生 3 阻碍不是相反 当原磁通量减小时 感应电流的磁场与原磁场 以阻碍其 当磁体远离导体运动时 导体运动将和磁体运动 以阻碍其 4 由于 阻碍 为了维持原磁场的变化 必须有外力克服这一 阻碍 而做功 从 而导致 转化为 因而楞次定律是 和 在电磁 用心 爱心 专心2 感应中的体现 3 运用楞次定律处理问题的思路 1 判定感应电流方向问题的思路 运用楞次定律判定感应电流方向的基本思路可以总结为 一原 二感 三电流 明确原磁场 弄清原磁场的方向以及磁通量的变化情况 确定感应磁场 即根据楞次定律中的 阻碍 原则 结合原磁场磁通量变化情况 确定出感应电流产生的感应磁场的方向 判定电流方向 即根据感应磁场的方向 运用安培定则判断出感应电流方向 2 判断闭合电路 或电路中可动部分导体 相对运动类问题的分析策略 在电磁感应问题中 有一类综合性较强的分析判断类问题 主要是磁场中的闭合电路 在一定条件下产生了 而此电流又处于磁场中 受到 力作用 从而使闭合电 路或电路中可动部分的导体发生了运动 要点二要点二 电磁感应中的力学问题电磁感应中的力学问题 通过导体的感应电流在磁场中将受到安培力作用 从而引起导体速度 加速度的变 化 1 基本方法 用法拉第 定律和 定律求出感应电流的 和感应电动势的 求出回路中 的大小 分析研究导体 情况 包括安培力 用 定则确定其方向 列出 方程或者 方程求解 感应电流 感应电流 通电导体受到安培力 合外力变化 加速度变化 速度变 化 周而复始的循环 循环结束时 加速度为 导体达稳定状态 速度达到 要点三要点三 电磁感应中的电路问题电磁感应中的电路问题 在电磁感应中 切割磁感线的导体或磁通量变化的回路将产生感应电动势 该导体或 回路相当于电源 解决电路问题的基本方法 用法拉第电磁感应定律或楞次定律确定感应电动势的 和 画出 电路图 运用闭合电路欧姆定律 串并联电路性质 电功率等公式进行求解 要点四要点四 电磁感应中的图象问题电磁感应中的图象问题 电磁感应中常常涉及磁感应强度 磁通量 感应电动势 感应电流 安培力或外力随 时间变化的图象 这些图象问题大体上可以分为两类 由给定的电磁感应过程选出或画出正确图象 由给定的有关图象分析电磁感应过程 求解相应的物理量 不管是何种类型 电磁感应中的图象问题往往需要综合 定则 定则 定律和 定律等规律分析解决 要点五要点五 电磁感应中的能量问题电磁感应中的能量问题 电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到 作用 要维持感应电流的存 在 必须有 外力 克服安培力做功 此过程中 其它形式的能量转化为电能 外力 克 服安培力做了多少功 就有多少其它形式的能转化为 当感应电流通过用电器时 电能又转化为其它形式的能量 安培力做功的过程 是 转化为 的过程 安培力做了多少功 就有多少电能转化 为其它形式的能量 用心 爱心 专心3 章末总结答案章末总结答案 一 分清磁通 磁通变化 磁通变化率 一 分清磁通 磁通变化 磁通变化率 1 BS Wb 穿过垂直磁感线的某个面积的磁感线的多少 2 12 感应电动势 3 sWb t 穿过回路的磁通变化的快慢 感应电动势大小 4 t 5 正弦 或余弦 最小 二 从能的转化上理解电磁感应现象 二 从能的转化上理解电磁感应现象 其它形式的能与电能之间的转化 磁场 机械 电 电源 三 认识一般与特殊的关系 三 认识一般与特殊的关系 电路的是否闭合 具体组成 电流 阻碍电流变化 要点整合要点整合 要点一要点一 楞次定律的理解和应用楞次定律的理解和应用 1 感应电流的磁场 引起感应电流的磁场 2 1 延缓 迟滞 2 感应电流 3 同向 减小 同向 相对运动 4 其他形式的能量 电能 能量转化 守恒定律 3 2 感应电流 安培 要点二要点二 电磁感应中的力学问题电磁感应中的力学问题 1 电磁感应 楞次 方向 大小 电流 受力 左手 动力学 平衡 零 最值 要点三要点三 电磁感应中的电路问题电磁感应中的电路问题 大小 方向 等效 要点四要点四 电磁感应中的图象问题电磁感应中的图象问题 右手 左手 楞次 法拉第电磁感应 要点五要点五 电磁感应中的能量问题电磁感应中的能量问题 安培力 电能 电能 其它形式的能 用心 爱心 专心4 一 楞次定律的应用一 楞次定律的应用 例例 1 在光滑水平面上固定一个通电线圈 图 4 1 如图 4 1 所示 一铝块正由左向右滑动穿过线圈 那么下面正确的判断是 A 接近线圈时做加速运动 离开时做减速运动 B 接近和离开线圈时都做减速运动 C 一直在做匀速运动 D 在线圈中运动时是匀速的 解析解析 把铝块看成由无数多片横向的铝片叠成 每一铝片又由可看成若干闭合铝片框 组成 如右图所示 当它接近或离开通电线圈时 由于穿过每个铝片框的磁通量发生变化 所以在每个闭 合的铝片框内都要产生感应电流 产生感应电流的原因是它接近或离开通电线圈 产生感 应电流的效果是要阻碍它接近或离开通电线圈 所以在它接近或离开时都要做减速运动 所以 A C 错 B 正确 由于通电线圈内是匀强磁场 所以铝块在通电线圈内运动时无感 应电流产生 故做匀速运动 D 正确 答案答案 BD 二 两类感应现象二 两类感应现象 感生和动生感生和动生 例例 2 如图 4 2 所示 图 4 2 固定于水平桌面上的金属框架 cdef 处在竖直向下的匀强磁场中 金属棒 ab 搁在框架 上 可无摩擦滑动 此时 adeb 构成一个边长为 l 的正方形 棒的电阻为 r 其余部分电阻 不计 开始时磁感应强度为 B0 1 若从 t 0 时刻起 磁感应强度均匀增加 每秒增量为 k 同时保持棒静止 求棒中 的感应电流 2 若从 t 0 时刻起 磁感应强度逐渐减小 当棒以恒定速度 v 向右做匀速运动时 可 使棒中不产生感应电流 则磁感应强度应怎样随时间变化 写出 B 与 t 的关系式 解析解析 1 据题意 k B t 在磁场均匀变化时 回路上产生的电动势为 E S kl2 t B t 由闭合电路欧姆定律 感应电流为 I E r kl2 r 2 因为不产生感应电流 所以磁通量不变 即 B0l2 Bl l vt 解得 B B0l l vt 用心 爱心 专心5 答案答案 1 2 B kl2 r B0l l vt 三 电磁感应中的电路问题三 电磁感应中的电路问题 例例 3 如图 4 3 所示 图 4 3 长为 L 电阻 r 0 3 质量 m 0 1 kg 的金属棒 CD 垂直跨搁在位于水平面上的两条 平行光滑金属导轨上 两导轨间距也是 L 棒与导轨间接触良好 导轨电阻不计 导轨左 端接有 R 0 5 的电阻 量程为 0 3 0 A 的电流表串接在一条导轨上 量程为 0 1 0 V 的电压表接在电阻 R 的两端 垂直导轨平面的匀强磁场向下穿过平面 现以向右恒定外力 F 使金属棒右移 当金属棒以 v 2 m s 的速度在导轨平面上匀速滑动时 观察到电路中的 一个电表正好满偏 而另一个电表未满偏 问 1 此满偏的电表是什么表 说明理由 2 拉动金属棒的外力 F 多大 解析解析 1 电压表满偏 若电流表满偏 则 I 3 A U IR 1 5 V 大于电压表量程 2 由功能关系 F v I2 R r 而 I U R 所以 F U2 R r R2v 代入数据得 F N 1 6 N 12 0 5 0 3 0 52 2 答案答案 1 电压表满偏 理由见解析 2 1 6 N 四 电磁感应问题的实际应用四 电磁感应问题的实际应用 自感现象自感现象 例例 4 如图 4 4 所示 a b 灯分别标有 36 V 40 W 和 36 V 25 W 闭合电键 调 节 R 使 a b 都正常发光 这时断开电键后重做实验 电键闭合后看到的现象是什么 稳 定后哪只灯较亮 再断开电键 又将看到什么现象 图 4 4 答案答案 重新闭合瞬间 由于电感线圈对电流增大的阻碍作用 a 将慢慢亮起来 而 b 立即变亮 这时 L 的作用相当于一个大电阻 稳定后两灯都正常发光 a 的额定功率大 所以较亮 这时 L 的作用相当于一只普通的电阻 就是该线圈的内阻 断开瞬间 由于电 感线圈对电流减小的阻碍作用 通过 a 的电流将逐渐减小 a 渐渐变暗到熄灭 而 abRL 组 成同一个闭合回路 所以 b 灯也将逐渐变暗到熄灭 而且开始还会闪亮一下 因为原来有 Ia Ib 并且通过 b 的电流方向与原来的电流方向相反 这时 L 的作用相当于一个电 源 若 a 灯的额定功率小于 b 灯 则断开电键后 b 灯不会出现 闪亮 现象 五 电磁感应的综合问题五 电磁感应的综合问题 例例 5 如图 4 5 所示 两足够长平行光滑的金属导轨 MN PQ 相距为 L 导轨平 面与水平面夹角 30 导轨电阻不计 磁感应强度为 B 的匀强磁场垂直导轨平面斜向上 长为 L 的金属棒 ab 垂直于 MN PQ 放置在导轨上 且始终与导轨接触良好 金属棒的质 量为 m 电阻为 R 两金属导轨的上端连接右端电路 电路中 R2为一电阻箱 已知灯泡的电 阻 RL 4R 定值电阻 R1 2R 调节电阻箱使 R2 12R 重力加速度为 g 现将金属棒由静 止释放 求 用心 爱心 专心6 图 4 5 1 金属棒下滑的最大速度 vm 2 当金属棒下滑距离为 s0时速度恰达到最大 求金属棒由静止开始下滑 2s0的过程中 整个电路产生的电热 3 改变电阻箱 R2的值 当 R2为何值时 金属棒匀速下滑时 R2消耗的功率最大 消耗 的最大功率为多少 解析解析 1 当金属棒匀速下滑时速度最大 达到最大时有 mgsin F安 其中 F安 BIL I BLvm R总 其中 R总 6R 所以 mgsin B2L2vm R总 解得最大速度 vm 3mgR B2L2 2 由动能定理 WG Q mv得 1 22 m 放出的电热 Q 2mgs0sin mv 1 22 m 代入上面的 vm