电磁感应专题复习

1、高二第一学期期末复习高二第一学期期末复习资料资料4评讲评讲 隆昌一中高隆昌一中高2016届物理备课组届物理备课组一电磁感应现象一电磁感应现象1 1、产生感应电流的条件：、产生感应电流的条件： 穿过闭合电路的穿过闭合电路的磁通量磁通量发生变化发生变化2 2、引起磁通量变化的常见情况、引起磁通量变化的常见情况: :闭合电路的部分导体做闭合电路的部分导体做切割磁感线切割磁感线运动运动线圈在磁场中线圈在磁场中转动转动磁感应强度磁感应强度B B变化变化v vA AB B4 4、电磁感应现象的实质、电磁感应现象的实质是产生是产生感应电动势感应电动势，如果回路闭合则产生，如果回路闭合则产生感应电流感应电流；

2、如果回路不闭合，则只有如果回路不闭合，则只有感应电动势感应电动势而无而无感应电流感应电流3 3、产生感应电动势的条件、产生感应电动势的条件无论回路是否闭合，只要穿过线圈平面的无论回路是否闭合，只要穿过线圈平面的磁通量磁通量发生发生变化，线路中就有感应电动势变化，线路中就有感应电动势E Er rv vA AB BB BE Er r产生感应电动势的那部分导体就相当于电源。产生感应电动势的那部分导体就相当于电源。【例1】发现电流磁效应现象的科学家是_，发现通电导线在磁场中受力规律的科学家_，发现电磁感应现象的科学家是_，发现电荷间相互作用力规律的的科学家是_。奥斯特奥斯特安培安培法拉第法拉第库仑库仑

3、【例2】 如图所示，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，下列办法中不可行的是( )A将线框向左拉出磁场 B以ab边为轴转动(小于90)C以ad边为轴转动(小于60) D以bc边为轴转动(小于60)D试题分析：A.将线框向左拉出磁场，穿过线圈的磁通量减小，有感应电流产生B.以ab边为轴转动(小于90)，穿过线圈的磁通量减小，有感应电流产生C.以ad边为轴转动(小于60)，穿过线圈的磁通量从减小到零，有感应电流产生D.以bc边为轴转动(小于60)，穿过线圈的磁通量，保持不变，没有感应电流产生点评：对于匀强磁场磁通量，可以根据磁感线条数直观判断

4、，也可以根据磁通量的计算公式（是线圈与磁场方向的夹角）进行计算二法拉第电磁感应定律二法拉第电磁感应定律1 1、法拉第电磁感应定律、法拉第电磁感应定律内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的的磁通量变化率磁通量变化率成正比成正比公式：公式： (n (n为线圈的匝数为线圈的匝数) )特别提醒：特别提醒：感应电动势的大小由穿过电路的磁通量的感应电动势的大小由穿过电路的磁通量的变化率变化率 和线圈的匝数和线圈的匝数n n共同决定，而与磁通量共同决定，而与磁通量、磁通量的变化量磁通量的变化量的大小没有必然联系的大小没有必然联系tEnt用公式用公式 求感应

5、电动势时，求感应电动势时，S S为线圈在磁为线圈在磁场范围内的场范围内的有效面积有效面积BEnSt通过回路截面的电荷量通过回路截面的电荷量q q仅与仅与n n、和回路电阻和回路电阻R R有有关，与时间长短无关关，与时间长短无关 _nnqItttRR 【例3】如图中甲所示，一个圆形线圈的匝数n1 000，线圈面积S300 cm2，线圈的电阻r1 ，线圈外接一个阻值R4 的电阻，线圈处在有一方向垂直线圈平面向里的圆形磁场中，圆形磁场的面积S0200 cm2，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示求： (1)第4秒时线圈的磁通量及前4 s内磁通量的变化量 (2)前4 s内的感应电动势 (3)前4 s内

6、通过R的电荷量点评：由法拉第电磁感应定律求出感应电动势，由欧姆定律求出感应电流，最后由电流定义式的变形公式求出感应电荷量2.关于公式E=BLv的正确理解（1）当导体运动的方向既跟导体本身垂直又跟磁感线垂直时，感应电动势最大， E=BLv ；导体运动的方向和磁感线平行时，不切割磁感线，感应电动势为零； 0或180时E=0；导体运动的方向和磁感线不垂直不平行时，分解v或B，取垂直分量进行计算。（2）此公式用于匀强磁场，导体各部分切割磁感线速度相同情况。 （3）若导体各部分切割磁感线速度不同，可取其平均速度求电动势。 （4）公式中的L指有效切割长度。 【例4】在范围足够大、方向竖直向下的匀强磁场中，

7、B0.2 T，有一水平放置的光滑框架，宽度为l0.4 m，如图7所示，框架上放置一质量为0.05 kg、电阻为1 的金属杆cd，框架电阻不计若cd杆以恒定加速度a2 m/s2由静止开始做匀变速运动，则： (1)在5 s内平均感应电动势是多少？ (2)第5 s末，回路中的电流多大？ 拓展：拓展：如图所示，导体棒AB的长为2R，绕O点以角速度匀速转动，OB长为R，且O、B、A三点在一条直线上，有一磁感应强度为B的匀强磁场充满转动平面且与转动平面垂直，那么AB两端的电势差为 ( )C注：转动切割磁感线，E=BLV，速度应为杆中点的速度内容内容: :感应电流的磁场感应电流的磁场总是总是阻碍阻碍引起感应

8、电流的引起感应电流的磁通磁通量的变化量的变化 。1 1、楞次定律、楞次定律 2 2、对楞次定律的理解：、对楞次定律的理解： 回路磁通量的变化回路磁通量的变化产生产生阻碍阻碍感应电流（磁场）感应电流（磁场） 谁起阻碍作用谁起阻碍作用 阻碍什么阻碍什么 如何阻碍如何阻碍 阻碍效果阻碍效果感应电流的磁场感应电流的磁场原磁场的磁通量原磁场的磁通量变化变化“增反减同增反减同”三楞次定律和右手定则三楞次定律和右手定则减缓原磁场的磁通量的变化减缓原磁场的磁通量的变化阻碍不能阻止，该怎么变化还怎么变化阻碍不能阻止，该怎么变化还怎么变化从实际问题上来理解从实际问题上来理解阻碍原磁通量的变化阻碍原磁通量的变化 ：

9、增增“反反” 减减“同同” 阻碍相对运动的阻碍相对运动的 ：来来“拒拒” 去去“留留” 使线圈面积有扩大或缩小的趋势：使线圈面积有扩大或缩小的趋势：增增“缩缩”减减“扩扩”从能量观点看：由于从能量观点看：由于“阻碍阻碍”，为了维持原磁场的，为了维持原磁场的变化，必须有外力克服这一变化，必须有外力克服这一“阻碍阻碍”而做功，从而导而做功，从而导致其他形式的能转化为电能。所以楞次定律是能量守致其他形式的能转化为电能。所以楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的体现。恒定律在电磁感应现象中的体现。阻碍原电流的变化阻碍原电流的变化(自感现象自感现象)：增增“反反” 减减“同同” 3楞次定律的使用步骤楞

10、次定律的使用步骤 【例5】如图所示,线圈与一通电直导线在同一平面内，a、b、c为线圈由左向右匀速运动的过程中的三个位置，其中b处通电导线在线框中间，则感应电流的方向情况是（ ） A、a处电流为顺时针； B、c处电流为顺时针； C、b处电流为逆时针； D、b处没有电流。a、原磁通量、原磁通量向外增加向外增加感应电流产生磁场感应电流产生磁场向里向里感应电流感应电流顺时针方向顺时针方向楞次定律楞次定律右手螺旋定则右手螺旋定则感应电流产生磁场感应电流产生磁场向外向外b、原磁通量、原磁通量向里增加向里增加感应电流感应电流逆时针方向逆时针方向感应电流产生磁场感应电流产生磁场向里向里c、原磁通量、原磁通量向

11、里减小向里减小感应电流感应电流顺时针方向顺时针方向ABC 拓展：拓展：如图所示，蹄形磁铁的两极间，放置一个线圈abcd，磁铁和线圈都可以绕OO轴转动，磁铁如图示方向转动时，线圈的运动情况是（ ） A俯视，线圈顺时针转动，转速与磁铁相同 B俯视，线圈逆时针转动，转速与磁铁相同 C线圈与磁铁转动方向相同，但转速小于磁铁转速 D线圈静止不动c4、右手定则、右手定则伸开右手，使拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在伸开右手，使拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导体运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流导体运动的

12、方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向。的方向。acdbvB如图：如图：ab如何运动？如何运动？ab的速度能大于的速度能大于v吗吗?（一）电路问题的处理思路 1、确定电源:产生感应电流或感应电动势的那部分电路就相当于电源，利用法拉第电磁感应定律确定其电动势的大小，利用楞次定律确定其正负极. 需要强调的是：在电源内部电流是由负极流向正极的，在外部从正极流向外电路，并由负极流入电源.如无感应电流，则可以假设电流如果存在时的流向. 2、分析电路结构,画等效电路图. 3、利用电路规律求解,主要有欧姆定律，串并联规律等. 【例6.电路问题】把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成一半径为a的圆环，水平固定在

13、竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，如图所示，一长度为2a，电阻等于R，粗细均匀的金属棒MN放在圆环上，它与圆环始终保持良好的接触，当金属棒以恒定速度v向右移动经过环心O时，求： (1)棒上电流的大小和方向及棒两端的电压UMN； (2)圆环消耗的热功率和在圆环及金属棒上消耗的总热功率 电磁感应的图象主要涉及磁感强度B、磁通量、感应电动势e和感应电流i随时间t变化的图象，即B-t图像、 -t图象、e-t图象、I-t图象等。对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况还常涉及感应电动势E和感应电流I随位移变化的图象，即E-x图象、I-x图象等。 在研究这些图象时，主要弄清坐标轴表示的物理量、截距

14、、斜率等的物理意义，要注意相关规律的应用，如右手定则、楞次定律和法拉第电磁感应定律等，有时还需要应用力学规律来分析加速度、速度等。通常我们遇到的电磁感应图象问题可以分为图象的选择、描绘、关联和计算，下面举例分析。（二）电磁感应中的图像问题1.图象的选择 题目中有对物理过程或物理规律的叙述，给出备选图象，让学生生选出符合题意的图像。解决这类问题可以有两种方法：一种是“排除法”，即排除与题目要求相违背的图象，选出正确图象；另一种是“对照法”，即按照题目要求应用相关规律画出正确的草图，再与选项对照解决。 【例7.图像问题】如图(甲)所示，在水平绝缘的桌面上，一个用电阻丝构成的闭合矩形线框置于匀强磁场

15、中，线框平面与磁场垂直，磁感应强度B随时间t的变化关系如图(乙)所示。下图中分别是线框中的感应电流i随时间t变化的图线和ab边受到的安培力F随时间t变化的图线，其中可能正确的是( )BD导体处于平衡态导体处于平衡态静止或匀速直线运动状态静止或匀速直线运动状态处理方法：根据平衡条件合外力等于零列式分析处理方法：根据平衡条件合外力等于零列式分析( (三三) )电磁感应中的动力学问题分析电磁感应中的动力学问题分析导体处于非平衡态导体处于非平衡态加速度不为零加速度不为零处理方法：根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功处理方法：根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系分析能关系分析1 1两种状态处理两种

16、状态处理3 3电磁感应中的动力学临界问题电磁感应中的动力学临界问题解决这类问题的关键是通过运动状态的分析，寻找过解决这类问题的关键是通过运动状态的分析，寻找过程中的临界状态，如速度、加速度取最大值或最小值的程中的临界状态，如速度、加速度取最大值或最小值的条件条件基本思路是：基本思路是：感应电流感应电流导体受安培力导体受安培力合力变化合力变化加速度变化加速度变化速度变化速度变化临界状态临界状态感应电动势感应电动势导体受外力运动导体受外力运动EBlvEIRrFBIlFma合问题：竖直放置的U形导轨宽为L，上端串有电阻R。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，电阻为r,与

17、导轨接触良好，不计摩擦。从静止释放后ab保持水平而下滑。试分析ab下滑过程中的运动情况（其余导体部分的电阻都忽略不计）基本思路是: F=BIL临 界 状态v与a方向关系运动状态的分析a变 化情况F=ma合外力运动导体所受的安培力感应电流确 定 电 源（E，r）rREI 【例8.力学问题】如图所示，平行金属导轨间距L0.2m，导轨平面与水平面夹角，方向垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度B1.0T，质量m10g的金属棒ab垂直两导轨放置。其电阻，ab与导轨间的动摩擦因数。两导轨的上端与的电阻连接，导轨电阻不计，求： (1)ab棒沿轨道向下运动，在速度为 时，ab棒的加速度为多大？ （2）ab棒

18、沿轨道下滑的最大速度为多大？smv10NmgfBIL 解(1)导体切割磁感线产生的感应电动势: .(1) 感应电流： .(2) 安培力： .(3) 由牛顿第三定律有： .(4) 即： 代入数据解得：（2）导体做加速度减小的加速运动，当速度减小为零时，速度最大值Vm代入数据解得：BLVE rREIBILF安mamgFmgcossin安mamgrRVLBmgcossin2224 . 0sma 0cossin22mgrRVLBmgmsmVm11（四）电磁感应中的能量转化问题（四）电磁感应中的能量转化问题1 1运动的动态分析运动的动态分析2 2能量转化特点能量转化特点3 3电能求解思路主要有三种电能求

19、解思路主要有三种利用克服安培力求解：利用克服安培力求解：电磁感应中产生的电能等于电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功克服安培力所做的功利用能量守恒求解：其他形式的能的减少量等于产利用能量守恒求解：其他形式的能的减少量等于产生的电能生的电能利用电路特征来求解：通过电路中所产生的电能来利用电路特征来求解：通过电路中所产生的电能来计算计算 【例9.能量问题】两根光滑的金属导轨，平行放置在倾角为的斜面上，导轨的下端接有电阻R，导轨自身的电阻可忽略不计斜面处在匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上质量为m、电阻可不计的金属棒ab，在沿斜面与棒垂直的恒力F作用下沿斜面匀速上滑，并上升h高度，如图所示在这个过程中（ ） A作用