高中物理 第四章 电磁感应章末整合提升课件 新人教版选修32.ppt

章末整合提升,电磁感应,划时代的发现,奥斯特梦圆“电生磁”法拉第心系“磁生电”,感应电流产生条件：穿过闭合回路的磁通量发生变化,感应电流方向的判断,楞次定律右手定则,电磁感应,感应电动势的大小,b变化,s变化,电磁感应,互感和自感,互感现象：彼此绝缘的电路间的电磁感应,自感现象,产生条件：线圈自身电流发生变化自感系数：由线圈自身的构造决定,自感电动势,应用与防止,涡流、电磁阻尼和电磁驱动,产生原理防止和利用,一、对楞次定律的理解和应用1.感应电流的磁场总是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，只在磁通量增加时两者才相反，而在磁通量减少时两者同向.即“增反减同”.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、增缩减扩、增离减靠.,图1,例1圆形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图1所示的电路.若将滑动变阻器的滑片p向下滑动，下列表述正确的是()a.线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流b.穿过线圈a的磁通量变小c.线圈a有扩张的趋势d.线圈a对水平桌面的压力fn将增大,解析通过螺线管b的电流如图所示，根据右手螺旋定则判断出螺线管b所产生的磁场方向竖直向下，滑片p向下滑动，接入电路的有效电阻减小，电流增大，所产生的磁场的磁感应强度增大，根据楞次定律可知，a线圈中的感应电流产生的感应磁场方向竖直向上，再由右手螺旋定则可得线圈a中的电流方向为俯视逆时针方向，a错误；,由于螺线管b中的电流增大，所产生的磁感应强度增大，线圈a中的磁通量应变大，b错误；根据楞次定律可知，线圈a将阻碍磁通量的增大，因此，线圈a有缩小的趋势，c错误；线圈a为了阻碍磁通量的增大，有远离螺线管b的趋势，所以线圈a对水平桌面的压力将增大，d正确.答案d,二、电磁感应中的图象问题1.电磁感应中的图象问题有两种：一是给出电磁感应过程，选出或画出正确图象；二是由给定的相关图象分析电磁感应过程，求解相应物理量.2.基本思路：(1)利用法拉第电磁感应定律计算感应电动势大小；(2)利用楞次定律或右手定则判定感应电流的方向；(3)写出相关的函数关系式分析图象或画出图象.,例2将一段导线绕成图2甲所示的闭合电路，并固定在水平面(纸面)内，回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场中.回路的圆形区域内有垂直纸面的磁场，以向里为磁场的正方向，其磁感应强度b随时间t变化的图象如图乙所示.用f表示ab边受到的安培力，以水平向右为f的正方向，能正确反映f随时间t变化的图象是(),图2,答案b,例3如图3所示，一直角三角形金属框，向左匀速地穿过一个方向垂直于纸面向内的匀强磁场，磁场仅限于虚线边界所围的区域内，该区域的形状与金属框完全相同，且金属框的下边与磁场区域的下边在一条直线上.若取顺时针方向为电流的正方向，则金属框穿过磁场过程中产生的感应电流随时间变化的图象是下列四个图中的(),图3,答案c,三、电磁感应中的电路问题1.首先要明确电源，分清内外电路.磁场中磁通量变化的线圈或切割磁感线的导体相当于电源，该部分导体的电阻相当于内电阻，而其余部分的电路则是外电路.,2.路端电压、感应电动势和某段导体两端的电压三者的区别：(1)某段导体作为电阻时，它两端的电压等于电流与其电阻的乘积；(2)某段导体作为电源时，它两端的电压就是路端电压，u外ir外或u外eir；(3)某段导体作为电源，电路断路时导体两端的电压等于感应电动势.,例4如图4所示，半径为a的圆形区域内有匀强磁场，磁感应强度为b0.2t，磁场方向垂直纸面向里，半径为b的金属圆环与磁场同心地放置，磁场与环面垂直，其中a0.4m，b0.6m，金属环上分别接有灯l1、l2，两灯的电阻r1r22，一金属棒mn与金属环接触良好，棒与环的电阻均忽略不计.,图4,(1)若棒以v05m/s的速度在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直径oo瞬间，mn中的电动势和通过灯l1的电流；,解析mn切割磁感线，相当于一个电源，根据右手定则可判断出等效电路如图所示.,eb2av00.220.45v0.8v，,答案0.8v0.4a,解析将右侧上翻后则sa2，当穿过s的磁通量发生变化时，根据楞次定律可判断出等效电路如图所示.,(2)撤去中间的金属棒mn，将右面的半圆环ol2o以oo为轴向上翻转90，若此后磁场随时间均匀变化，其变化率为t/s，求l1的功率.,答案1.28102w,四、电磁感应中的动力学问题解决此类问题的一般思路是：先由法拉第电磁感应定律求感应电动势，然后根据闭合电路欧姆定律求感应电流，再求出安培力，再后依照力学问题的处理方法进行，如进行受力情况分析、运动情况分析.流程为：导体切割磁感线产生感应电动势感应电流电流受到安培力合外力变化加速度变化速度变化感应电动势变化.周而复始循环，最终加速度等于零，导体达到稳定运动状态.,例5如图5所示，相距为l的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为，上端接有定值电阻r，匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为b.将质量为m的导体棒由静止释放，当速度达到v时开始匀速运动，此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力，并保持拉力的功率恒为p，导体棒最终以2v的速度匀速运动.导体棒始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨和导体棒的电阻，重力加速度为g.下列选项正确的是(),图5,甲,由可得fmgsin,功率pf2v2mgvsin，故c正确，d错误.,丙,答案ac,五、电磁感应中的能量问题1.过程分析(1)电磁感应现象中产生感应电流的过,实质上是能量的转化过程.(2)电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培力的作用，因此，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，其他形式的能转化为电能.“外力”克服安培力做了多少功，就有多少其他形式的能转化为电能.,2.求解思路(1)若回路中电流恒定，可以利用电路结构及wuit或qi2rt直接进行计算.(2)若电流变化，则：利用克服安培力做的功求解，电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功；利用能量守恒求解：若只有电能与机械能的转化，则机械能的减少量等于产生的电能.,图6,例6如图6所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距l0.5m，左端接有阻值r0.3的电阻，一质量m0.1kg、电阻r0.1的金属棒mn放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度b0.4t.金属棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以a2m/s2的加速度做匀加速运动，当金属棒的位移x9m时撤去外力，金属棒继续运动一段距离后停下来，已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比q1q221.导轨足够长且