高三物理第一轮复习之电磁感应课件

,电磁感应,1.磁通量的定义：设在匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面，磁场的磁感应强度为B，平面的面积为S，我们定义磁感应强度B与面积S的乘积，叫作穿过这个面的磁通量，简称磁通,如果平面跟磁场方向夹角为，我们可以作出它在垂直于磁场方向上的投影平面从图中可以看出，穿过斜面和投影面的磁感线条数相等，即磁通量相等,=BS,则=BSsin为平面跟磁场方向夹角,如果用表示磁通量，则有,一、磁通量,2.磁通量的单位,-韦伯，简称韦，符号是Wb。1Wb1T1m2,3.磁通密度:从=BS可以得出B=/S，这表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量，因此常把磁感应强度叫做磁通密度，并且用Wb/m2作单位。1T=1Wb/m2=1N/Am,4.磁通量是标量,但是有正负。如果将从平面某一侧穿入的磁通量为正,则从平面反一侧穿入的磁通量为负。,练习：下列有关磁通量的论述中正确的是（）A磁感强度越大的地方，穿过线圈的磁通量也越大B磁感强度越大的地方，线圈面积越大，则穿过线圈的磁通量越大C穿过线圈的磁通量为零的地方，磁感强度一定为零D匀强磁场中，穿过线圈的磁感线越多，则磁通量越大,D,如图所示，矩形线框abcd，处于磁感应强度为B=0.2T的匀强磁场中，线框面积为S=0.3m2，线框从图示位置转过60，线框中磁通量变化量为，线框在后来位置时磁通密度为。,线框处于匀强磁场中，各处的磁感强度的大小、方向均相同，所以B=0.2T。磁通密度就是磁感应强度B.,解析：线框在图示位置时、磁感强度B与线框平面垂直，磁通量1=BS=0.20.3=0.06Wb，当线框转过60时，线框在与磁感线垂直平面的投影面积为Scos60，此时磁量2=BScos60=0.03Wb,所以=21=-0.03Wb。,若转过900,1800,磁通量的变化量分别为多少?,如图示，矩形线圈面积为S，放在匀强磁场中，开始处于水平位置a，磁场与线圈平面夹角为，当线圈绕其一边顺时针转过90o到达竖直位置b的过程中，线圈中的磁通量改变了多少？,解：在位置a，1=BScos,注意：磁通量有正负.如果将从平面某一侧穿入的磁通量为正,则从平面反一侧穿入的磁通量为负.,=BS(cos+sin),在位置b，2=-BSsin,如下图所示，在同一水平面内有三个闭合线圈a、b、c，当a线圈中有电流通过时，它们的磁通量分别为a、b、与c,下列说法正确的是：(),A.abcB.abcC.acbD.acb,B,感应电流方向的判定,一.电磁感应现象-产生感应电流的条件,2.闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时,有感应电流产生.,1.闭合电路中的磁通量发生变化时,有感应电流产生.,二.感应电流的方向:,(1).右手定则:(判定导体切割磁感线时的感应电流方向),(2).楞次定律,表述一：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。,表述二：感应电流总要阻碍导体和磁体间的相对运动。,表述三：感应电流的效果总要阻碍产生感应电流的原因,1.对楞次定律的理解：,从磁通量变化的角度看：,感应电流总要阻碍磁通量的变化,从导体和磁体的相对运动的角度来看：,感应电流总要阻碍相对运动,2、楞次定律中“阻碍”的含意：,阻碍不是阻止；可理解为“增反、减同”,3.应用楞次定律解题的步骤：,（1）明确原磁场方向,（2）明确穿过闭合回路的磁通量如何变化,（3）由楞次定律确定感应电流的磁场方向,（4）利用安培定则确定感应电流的方向,开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直，且一半在磁场内，一半在磁场外，若要使线框中产生感应电流，下列办法中可行的是将线框向左拉出磁场以ab边为轴转动（小于90）以ad边为轴转动（小于60）以bc边为轴转动（小于60）以上判断正确的是ABCD,A,产生的电流方向如何?,若要产生相反方向的电流即adcba,则矩形线框该如何运动?,P174/例1.导线框abcd与直导线在同一平面内，直导线中通有恒定电流I，当线框自左向右匀速通过直导线的过程中，线框中感应电流如何流动？,解：画出磁场的分布情况如图示：,开始运动到A位置，向外的磁通量增加，I的方向为顺时针，,当dc边进入直导线右侧，直到线框在正中间位置B时，向外的磁通量减少到0，I的方向为逆时针，,接着运动到C，向里的磁通量增加，I的方向为逆时针，,当ab边离开直导线后，向里的磁通量减少，I的方向为顺时针。,所以，感应电流的方向先是顺时针，接着为逆时针，然后又为顺时针。,如图所示，在两根平行长直导线M、N中，通以同方向，同强度的电流，导线框abcd和两导线在同一平面内，线框沿着与两导线垂直的方向，自右向左在两导线间匀速移动，在移动过程中，线框中感应电流的方向：()(A)沿abcda不变；(B)沿dcbad不变；(C)由abcda变成dcbad；(D)由dcbad变成abcda。,分析：画出磁感应线的分布情况如图示，,自右向左移动时，感应电流的磁场向外，,所以感应电流为逆时针方向。,B,例2.如图所示，一水平放置的圆形通电线圈I固定，有另一个较小的线圈II从正上方下落，在下落过程中线圈II的平面保持与线圈I的平面平行且两圆心同在一竖直线上，则线圈II从正上方下落到穿过线圈I直至在下方运动的过程中，从上往下看线圈II：()(A)无感应电流；(B)有顺时针方向的感应电流；(C)有先顺时针后逆时针的感应电流；(D)有先逆时针后顺时针的感应电流。,C,来拒去留,如图所示，a、b、c、d为四根相同的铜棒，c、d固定在同一水平面上，a、b对称地放在c、d棒上，它们接触良好，O点为四根棒围成的矩形的几何中心，一条形磁铁沿竖直方向向O点落下，则ab可能发生的情况是：()(A)保持静止；(B)分别远离O点；(C)分别向O点靠近；(D)无法判断。,C,思考：1.下图中，若磁场不变，使a向右运动，则b将向运动。,右,2.若B减少，ab将如何运动？,答：分别向两边远离,在水平面上有一固定的U形金属框架，框架上置一金属杆ab，如图示（纸面即水平面），在垂直纸面方向有一匀强磁场，则以下说法中正确的是：（）,A.若磁场方向垂直纸面向外并增加时，杆ab将向右移动。B.若磁场方向垂直纸面向外并减少时，杆ab将向右移动。C.若磁场方向垂直纸面向里并增加时，杆ab将向右移动。D.若磁场方向垂直纸面向里并减少时，杆ab将向右移动。,点拨：=BS，杆ab将向右移动，S增大，增大，只有B减小，才能阻碍增大,BD,例5.如图所示，两个相同的铝环套在一根无限长的光滑杆上，将一条形磁铁向左插入铝环(未穿出)的过程中，两环的运动情况是：()(A)同时向左运动，距离增大；(B)同时向左运动，距离不变；(C)同时向左运动，距离变小；(D)同时向右运动，距离增大。,C,例4.如图示，一闭合的铜环从静止开始由高处下落通过条形磁铁后继续下落，空气阻力不计，则在圆环的运动过程中，下列说法正确的是：（）A.圆环在磁铁的上方时，加速度小于g，在下方时大于g，B.圆环在磁铁的上方时，加速度小于g，在下方时也小于g，C.圆环在磁铁的上方时，加速度小于g，在下方时等于g，D.圆环在磁铁的上方时，加速度大于g，在下方时小于g.,B,例1.在同一铁芯上绕着两个线圈，单刀双掷开关原来接在点1，现把它从1扳向2，试判断在此过程中，在电阻R上的电流方向是：(如图所示)()(A)先由PQ，再由QP；(B)先由QP，再由PQ；(C)始终由QP；(D)始终由PQ。,C,如图所示，发现放在光滑金属导轨上的ab导体向右移动，其可能的原因是()闭合S的瞬间断开S的瞬间闭合S后，减少电阻R时闭合S后，增大电阻R时以上判断正确的是ABCD,A,法拉第电磁感应定律,1.法拉第电磁感应定律,a.如果磁感应强度B不变,磁通量的变化是由于闭合电路的面积发生变化而引起的,则有,b.如果闭合电路的面积不变,磁通量的变化是由于磁感应强度B发生变化而引起的,则有,c.如果磁通量的变化是由于磁感应强度B和闭合电路的面积共同发生变化而引起的,则有,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。-,E=nBS/t,E=nSB/t,E=n(BS)/t,E=n/t,2.切割磁感线运动时-,a.导体平动时,E=Blvsin为B和v之间的夹角,若B、v、l三者两两垂直，则E=Blv,b.导体棒以端点为轴,在垂直于磁感应线的匀强磁场中匀速转动,E=1/2Bl2,c.矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的任意轴匀速转动时,E=nBSsin.为线圈平面和中性面之间的夹角.,产生感应电动势的那部分导体相当于电源.,关于线圈中产生的感应电动势，下列叙述中正确的是()A.穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大。B.穿过线圈的磁通量增量越大，感应电动势越大。C.磁通量减少得越快，感应电动势越大。D.磁通量为0时，感应电动势也为0。E.线圈中磁通量变化越大，感应电动势一定越大F.线圈中磁通量变化越快，感应电动势越大G.线圈放在磁感强度越强的地方，产生的感应电动势一定越大,CF,注意:,1.、/t的区别:,变化的物理量达到最大时,其对时间的变化率等于0,矩形形线框abcd绕OO轴在磁感强度为0.2T的匀强磁场中以2rs的转速匀速转动，已知ab=20cm，bd=40cm，匝数为100匝，当线框从如图示位置开始转过90，则线圈中磁通量的变化量等于多少？磁通量平均变化率为多少？线圈中产生的平均感应电动势为多少？,解：,转过90时，线圈中磁通量的变化量=BS-0=0.016Wb.,周期为T=1/2=0.5s,t=1/4T=0.125s,/t=0.016/0.125=0.128Wb/s，,E=n/t=12.8V,有一边长为l、匝数为n、电阻为R的正方形闭合线框，处于磁感应强度为B匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，若将线框在磁场中翻转180，求在这个过程中通过导线横截面的电量。,解：将线框转过180，则穿过线框的磁通量的变化量大小是,=2BS=2Bl2,这个过程中产生的感应电动势为,E=n/t,感应电流I=E/R,所以电量q=It=n/R=2nBl2/R,如图，一圆环与外切正方形线框均由相同的绝缘导线制成，并各自形成闭合回路，匀强磁场布满整个方形线框，当磁场均匀变化时，线框和圆环中的感应电动势之比是多大？感应电流之比等于多少？,解：设正方形边长为2a，则圆环半径为a，,两者面积之比为S1/S2=4a2/a2=4/,电阻之比为R1/R2=8a/2a=4/,E=/t=SB/tS,E1/E2=S1/S2=4a2/a2=4/,在一磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中,垂直于磁场方向水平放置着两根相距为h=0.1m的平行金属导轨MN与PQ,导轨的电阻忽略不计,在两根导轨的端点N、Q之间连接一阻值R=0.3的电阻，导轨上跨放着一根长为L=0.2m,每米长电阻r=2.0/m的金属棒ab。金属棒与导轨正交放置，交点为c、d。当金属棒以速度v=4.0m/s向右做匀速运动时，试求：（1）电阻R中的电流强度大小和方向（2）使金属棒做匀速运动的外力（3）金属棒ab两端点间的电势差,d,0.4AR中电流方向从N流向Q,0.02N,0.32V,切割型：,用同样材料和规格的导线做成的圆环a和b，它们的半径之比ra：rb2：1，连接两圆环部分的两根直导线的电阻不计，均匀变化的磁场具有理想的边界如图所示，磁感应强度以恒定的变化率变化.那么当a环置于磁场中与b环置于磁场中两种情况下，A、B两点电势差之比U1/U2为.,解:设小圆电阻为R,则大圆电阻为2R,小圆面积为S,大圆面积为4S.分别画出等效电路如图:,E=/t=SB/tS,由闭合电路欧姆定律对上图U1=E1/3,对下图U2=2E2/3,U1/U2=E1/2E2=4S/2S=2,2：1,例2.单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场，若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示,则线圈中A0时刻感应电动势最大BD时刻感应电动势为零CD时刻感应电动势最大DO至D时间内平均感生电动势为0.4V,ABD,例5.一个N匝圆线圈，放在磁感强度为B的匀强磁场中，线圈平面跟磁感强度方向成30角，磁感强度随时间均匀变化，线圈导线规格不变，下列方法中可使线圈中感应电流增加一倍的是A将线圈匝数增加一倍B将线圈面积增加一倍C将线圈半径增加一倍D适当改变线圈的取向,解：E=N/t=NSB/t=sin30NSB/tI=E/R,线圈匝数增加一倍，E和电阻R都增大一倍，I不变。,线圈面积增加一倍，E增大到2倍，R增大到倍，I增大到倍,线圈半径增加一倍，E增大到4倍，R增大到2倍，I加倍.,改变线圈的取向，使线圈平面跟磁感强度垂直。E增大一倍，R不变，I加倍。,CD,如图所示，面积为0.2m2的100匝线圈A处的磁场中，磁场方向垂直于线圈平面。磁感应强度随时间变化的规律是B=（6-0.2t)T，已知电路中的R1=4，R2=6，电容C=30F，线圈A的电阻不计，求：（1）闭合S后，通过R2的电流强度大小及方向。（2）闭合S一段时间后，再断开S，S断开后通过R2的电荷量是多少？,（1）0.4A由上而下,（2）7.210-5C,例4.如图所示，线圈内有理想边界的磁场，当磁场均匀增加时，有一带电粒子静止于平行板(两板水平放置)电容器中间，则此粒子带_电，若线圈的匝数为n，平行板电容器的板间距离为d，粒子的质量为m，带电量为q，则磁感应强度的变化率为。(设线圈的面积为S),解：分析粒子的受力情况如图：,由平衡条件得qE=qU/d=mg,由楞次定律，上板带正电，E向下,粒子带负电,由法拉第电磁感应定律U=n/t=nSB/t,B/t=U/nS=mgd/nqS,负,mgdnqS,例2.如图示，匀强磁场竖直向下，一根直导线ab在水平桌面上，以匀速率v向右垂直磁感应线滑入匀强磁场中，做切割磁感应线运动，不考虑空气阻力，直导线ab在下落过程中产生的感应电动势将会：()A.逐渐增大B.逐渐减小C.为0D.保持不变,解：E=Blvtsin=Blvx,ab做平抛运动，水平速度保持不变，感应电动势保持不变。,D,A,自感,5.自感线圈的作用：通过线圈中的电流不能突变,6.自感现象的应用：日光灯电路、LC振荡电路等，,7.自感现象的危害与防止：在切断自感系数很大、而电流又很强的电路瞬间形成电弧，必须采用特制的安全开关；精密线绕电阻为了消除使用过程中电流变化引起的自感现象，采用双线绕法。,电路如图所示，A1和A2是完全相同的灯泡，线圈L的电阻可以忽略下列说法中正确的是（）,A,B,例、如图示电路，合上S时，发现电流表A1向右偏，则当断开S的瞬间，电流表A1、A2指