高二物理选修(3-2)电磁感应复习课课件

1、 电磁感应复习课（一）电磁感应复习课（一）一、磁通量一、磁通量1.定义：定义：穿过某一面积的磁感线条数穿过某一面积的磁感线条数=B=BS= S= BSBS=Bs=Bscos （1 1）单位）单位: :韦伯韦伯 WbWb（2）S是指闭合回路中包含磁场的是指闭合回路中包含磁场的 那部分有效面积那部分有效面积Badbc2.说明：说明：大小大小: 磁感应强度磁感应强度B与垂直磁场方向的与垂直磁场方向的面积面积S的乘积叫做穿过这个面的磁通量的乘积叫做穿过这个面的磁通量（3）磁通量虽然是标量，却有正负之分）磁通量虽然是标量，却有正负之分如果穿过某个面的磁通量为如果穿过某个面的磁通量为，将该面转过，将该面转

2、过180，那么穿过该面的磁通量就是那么穿过该面的磁通量就是- 例：例：两个圆环两个圆环a和和b，SaSb，它们，它们套在同一磁铁的中央，试比较穿过环套在同一磁铁的中央，试比较穿过环a、b的磁通量的大小？的磁通量的大小？ 若从上往下看，如图乙所示，若从上往下看，如图乙所示， =出出进进，得，得ab 。（4）磁通量与线圈的匝数无关）磁通量与线圈的匝数无关（5）磁通量的变化量）磁通量的变化量=2-1 S、不变，不变，B改变，这时改变，这时=B.SsinB、不变，不变，S改变，这时改变，这时=S.Bsin例例1：下列单位中与磁感应强度的单位下列单位中与磁感应强度的单位“特斯特斯拉拉”相当的是（相当的是

3、（ ）AWb/m2 BN/AmCkg/As2 Dkg/Cm公式公式运用运用 电磁感应电磁感应产生感应电流的条件产生感应电流的条件感应电流的方向感应电流的方向感应电流大小感应电流大小二、电磁感应二、电磁感应1产生感应电流的条件：产生感应电流的条件： 例例2：如图所示，下列几种运动中，可使线圈如图所示，下列几种运动中，可使线圈A中产生感应电流的是中产生感应电流的是()Aab杆向右杆向右匀速匀速运动运动Bab杆向右杆向右匀加速匀加速运动运动Cab杆向右杆向右匀减速匀减速运动运动Dab杆由静止开始向右运动的瞬间杆由静止开始向右运动的瞬间感应电流感应电流产生条件产生条件是感应电流的磁场或安培力是感应电流

4、的磁场或安培力阻碍的是阻碍的是原来原来磁通量的变化磁通量的变化阻碍阻碍增反减同增反减同来拒去留来拒去留増缩减扩増缩减扩注注：1.如图所示，固定在水平面内的两光滑平行金属导如图所示，固定在水平面内的两光滑平行金属导轨轨M、N，两根导体棒中，两根导体棒中P、Q平行放于导轨上，平行放于导轨上，形成一个闭合回路，当一条形磁铁从高处下落接形成一个闭合回路，当一条形磁铁从高处下落接近回路时（近回路时（ ）AP、Q将互相靠拢将互相靠拢 BP、Q将互相远离将互相远离C磁铁的加速度仍为磁铁的加速度仍为g D磁铁的加速度小于磁铁的加速度小于g例与练例与练楞次定律楞次定律2.如图所示，有两个同心导体圆环。内环中通有

5、如图所示，有两个同心导体圆环。内环中通有顺时针方向的电流，外环中原来无电流。当内环顺时针方向的电流，外环中原来无电流。当内环中电流逐渐中电流逐渐增大增大时，外环中有无感应电流？方向时，外环中有无感应电流？方向如何？如何？例与练例与练楞次定律楞次定律3.如图所示如图所示,水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒的金属棒PQ、MN,当当PQ在外力作用下运动时在外力作用下运动时,MN在在磁场力作用下向左运动磁场力作用下向左运动.则则PQ所做的运动可能是所做的运动可能是 A.向右匀速运动向右匀速运动 B.向右加速运动向右加速运动C.向左加速运动向左加速运动 D.

6、向左减速运动向左减速运动例与练例与练V加速加速B感感B增加增加F楞次定律楞次定律4.4.如图所示如图所示, ,一个电感很大的线圈通过电键与电源相连一个电感很大的线圈通过电键与电源相连, ,在其突出部分的铁芯上套有一个很轻的铝环在其突出部分的铁芯上套有一个很轻的铝环, ,关于打开关于打开和闭合电键时将会发生的现象和闭合电键时将会发生的现象, ,有以下几种说法有以下几种说法, ,其中其中判断正确的是判断正确的是( )：A.A.闭合电键瞬间闭合电键瞬间, ,铝环会竖直向上跳起；铝环会竖直向上跳起；B.B.打开电键瞬间打开电键瞬间, ,铝环会增大对线圈的压力；铝环会增大对线圈的压力；C.C.闭合电键瞬

7、间闭合电键瞬间, ,铝环会增大对线圈的压力；铝环会增大对线圈的压力；D.D.打开电键瞬间打开电键瞬间, ,铝环会竖直向上跳起铝环会竖直向上跳起. . 例与练例与练ABAB楞次定律楞次定律3.3.法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律 （1）表述：）表述： 电路中感应电动势的大小，跟穿电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的过这一电路的磁通量的变化率变化率成正比成正比 （2）公式：）公式：E=n /tE=BLv1.1.单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直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于磁场，若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律

8、如图所示，则律如图所示，则( )( )AB A.A.线圈中线圈中0 0时刻感应电动势最大时刻感应电动势最大 B.B.线圈中线圈中D D时刻感应电动势为时刻感应电动势为0 0 C. C.线圈中线圈中D D时刻感应电动势最大时刻感应电动势最大 D.D.线圈中线圈中0 0至至D D时间内平均感应电时间内平均感应电 动势为动势为1.4V1.4V例与练例与练法拉第电磁法拉第电磁感应定律感应定律2.2.直接写出图示各种情况下导线两端的感应电动势直接写出图示各种情况下导线两端的感应电动势的表达式的表达式(B.L.R(B.L.R已知已知) )E=BlVsin;E=BlVsin;例与练例与练E=2BRV;E=2

9、BRV;E=BRVE=BRV3.如图所示，平行金属导轨间距为如图所示，平行金属导轨间距为d d，一端跨接电阻为，一端跨接电阻为R R，匀强磁场磁感应强度为，匀强磁场磁感应强度为B B，方向垂直平行导轨平面，方向垂直平行导轨平面，一根长金属棒与导轨成一根长金属棒与导轨成 角放置，棒与导轨的电阻不计，角放置，棒与导轨的电阻不计，当棒沿垂直棒的方向以恒定速度当棒沿垂直棒的方向以恒定速度v v在导轨上滑行时，通在导轨上滑行时，通过电阻的电流是（过电阻的电流是（ ）A ABdv/Bdv/（RsinRsin）B BBdv/R Bdv/R C CBdvsin/R Bdvsin/R DDBdvcos/RBdv

10、cos/R例与练例与练一、电磁感应与电路规律结合的一般问题一、电磁感应与电路规律结合的一般问题第一步：确定电源。第一步：确定电源。sinBlvEtnE或第二步：分析电路结构，画等效电路图。第二步：分析电路结构，画等效电路图。第三步：利用电路规律求解。第三步：利用电路规律求解。1.1.两光滑平行金属导轨间距两光滑平行金属导轨间距d=0.6md=0.6m，两端接，两端接R R1 1=10=10，R R2 2=2.5=2.5的电阻，匀强磁场的电阻，匀强磁场B=0.2TB=0.2T，电阻为，电阻为1.01.0的导的导体杆体杆MNMN以以v=5.0m/sv=5.0m/s的速度沿导轨向左滑动时，的速度沿导

11、轨向左滑动时，(1)MN(1)MN杆产生的电动势大小多少，哪一端电势较高？杆产生的电动势大小多少，哪一端电势较高？(2)(2)用电压表测用电压表测MNMN两点间电压时，电表的示数为多少？两点间电压时，电表的示数为多少？(3)(3)通过电阻通过电阻R R1 1的电流为多少？通过电阻的电流为多少？通过电阻R R的电流为多的电流为多少？少？(4)(4)杆所受的安培力的大小为多少？方向怎样？杆所受的安培力的大小为多少？方向怎样？电路问题电路问题2.2.如图如图, ,光滑导轨宽光滑导轨宽0.4 m,ab0.4 m,ab金属棒长金属棒长0.5m,0.5m,磁场均匀磁场均匀变化变化, ,如图所示如图所示,

12、,金属棒金属棒abab的电阻为的电阻为1,1,导轨电阻不计导轨电阻不计, ,棒距离导轨最左端棒距离导轨最左端1.0 m,1.0 m,自自t=0t=0开始，求：开始，求：（1 1）1s1s末回路中的电动势，末回路中的电动势，（2 2）1s1s末棒末棒abab受安培力大小，受安培力大小，（3 3）0 01s1s通过通过abab棒的电量。棒的电量。电量问题电量问题公式公式E E1 1=n /t=n /t与与E E2 2=BLvsin=BLvsin的区别与联系的区别与联系（1）研究对象不同：）研究对象不同： E=n /t回路回路 E=BLvsin磁场中运动的一段导体磁场中运动的一段导体。（2）物理意义

13、不同：）物理意义不同：E=n /tt内的内的平均值平均值， E=BLvsin瞬时值瞬时值； （3）E=n /t整个回路的感应电动势，而不是整个回路的感应电动势，而不是回路中某部分导体的电动势。回路中某部分导体的电动势。整个回路的电动势为零，整个回路的电动势为零，其回路中某段导体的感应电动势不一定为零其回路中某段导体的感应电动势不一定为零。（4）E=BLvsin和和E=n /t本质上是本质上是统一统一。前者。前者是后者的一种特殊情况。是后者的一种特殊情况。感应电量的计算感应电量的计算 设在设在t t内通过导线截面的电量为内通过导线截面的电量为q q，则根据，则根据 及及 E=n E=n /t t

14、 ，得：，得：Iqt/ RnttRntREtIq如果是单匝线圈（如果是单匝线圈（n=1n=1），则：），则：qR 上式中上式中n为线圈的匝数，为线圈的匝数， 为磁通量的变化量，为磁通量的变化量，R为闭为闭合电路的总电阻。合电路的总电阻。注意：与发生磁通量变化的时间无关。注意：与发生磁通量变化的时间无关。 3.有一面积为有一面积为S100cm2的金属环，电阻为的金属环，电阻为R0.1，环中磁场变化规律如图所示，磁场方向，环中磁场变化规律如图所示，磁场方向垂直环面向里，则在垂直环面向里，则在t2t1时间内通过金属环某时间内通过金属环某一截面的电荷量为多少？一截面的电荷量为多少？例与练例与练电量问题

15、电量问题4.水平放置于匀强磁场水平放置于匀强磁场B中的中的光滑导轨，宽为光滑导轨，宽为L，放有一根，放有一根长为长为1.2L导体棒导体棒ab，用恒力，用恒力F作用在作用在ab上，由静止开始运动上，由静止开始运动，回路总电阻为，回路总电阻为R， 分析分析ab 的受力情况和运动的受力情况和运动情况，并求情况，并求ab的最大速度。的最大速度。baBR FBRba光滑光滑abRK力学问题力学问题5.水平放置于匀强磁场水平放置于匀强磁场B中的中的光滑导轨，导轨间距为光滑导轨，导轨间距为L，有，有一根长为一根长为1.2L导体棒导体棒ab，用恒，用恒力力F作用在作用在ab上，由静止开始上，由静止开始运动，回

16、路总电阻为运动，回路总电阻为R，ab的的最大速度为最大速度为Vm，则稳定后电阻，则稳定后电阻R上消耗的电功率为多少？上消耗的电功率为多少？baBR F 在达到最大速度时位移恰在达到最大速度时位移恰好为好为S，则电阻，则电阻R上产生的热上产生的热量为多少？量为多少？克服安培力做的功就等于电路产生的电能克服安培力做的功就等于电路产生的电能能量转化问题能量转化问题7.7.在磁感应强度为在磁感应强度为B B的水平匀强磁场中，竖直放置一的水平匀强磁场中，竖直放置一个冂形金属框个冂形金属框ABCDABCD，框面垂直于磁场，宽度，框面垂直于磁场，宽度BCBCL L ，质量，质量mm的金属杆的金属杆PQPQ用

17、光滑金属套连接在框架用光滑金属套连接在框架ABAB和和CDCD上如图上如图. .金属杆金属杆PQPQ电阻为电阻为R R，当杆自，当杆自静止静止开始沿框开始沿框架下滑时：架下滑时：(1)(1)开始下滑的加速度为多少开始下滑的加速度为多少? ?(2)(2)框内感应电流的方向怎样？框内感应电流的方向怎样？(3)(3)金属杆下滑的最大速度是多少金属杆下滑的最大速度是多少? ?QBPCDAmgIF例与练例与练例：例：MNMN和和PQPQ间宽度为间宽度为L L，匀强磁场强度为，匀强磁场强度为B B，方向垂直，方向垂直于导轨平面，导轨左端接有阻值为于导轨平面，导轨左端接有阻值为R R的电阻，其它部分的电阻，

18、其它部分电阻不计导轨右端接一电容为电阻不计导轨右端接一电容为C C的电容器，长为的电容器，长为2 2L L的的金属棒放在导轨上与导轨垂直且接触良好，现将金属金属棒放在导轨上与导轨垂直且接触良好，现将金属棒以棒以a a端为轴，以角速度端为轴，以角速度 沿导轨平面顺时针旋转沿导轨平面顺时针旋转 90900 0角，求这个过程中通过电阻角，求这个过程中通过电阻R R的总电量是多少？的总电量是多少？（设导轨长度比（设导轨长度比2 2L L长得多）长得多）电路问题电路问题电量问题电量问题例例8：如图所示如图所示, 竖直放置的光滑平行金属导轨竖直放置的光滑平行金属导轨, 相距相距L , 导轨一端接有一个电容器导轨一端接有一个电容器, 电容量为电容量为C, 匀强磁场垂直纸面向里匀强磁场垂直纸面向里, 磁感应强度为磁感应强度为B, 质量为质量为m的金属棒的金属棒ab可紧贴导轨自由滑动可紧贴导轨自由滑动. 现让现让ab由静由静止下滑止下滑, 不考虑空气阻力不考虑空气阻力, 也不考虑任何部分的也不考虑任何部分的电阻电阻。问金属棒做什么运动？问金属棒做什么运动？ 力学问题力学问题例例9：如图，框与水平面成如图，框与水平