高二物理电磁感应1

1、 辅导讲义学员姓名： 年 级： 高二 辅导科目： 物理 课 题电磁感应1教学目的1. 知道磁通量及=BS的适用条件，学会利用公式进行计算；2. 知道电磁感应现象，产生感应电流的条件；3. 学会利用能量守恒定律求解；4. 掌握楞次定律，会应用楞次定律判定感应电流的方向。教学内容一、梳理知识网络和考点要求知识是这样联系的：知识网络à知识点拨à1. 电磁感应现象：利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应，产生的电流叫做感应电流。（1）产生感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化，即0。（2）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磁通量发生变化，电路中就有感应电动

2、势。产生感应电动势的那部分导体相当于电源。（3）电磁感应现象的实质是产生感应电动势，若回路闭合，有感应电流；回路不闭合，只有感应电动势无感应电流。 2. 磁通量（1）定义：磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的乘积。定义式：=BS（面积S与B不垂直，应是在垂直于磁场方向上的投影面积S，即=BS），国际单位：Wb（2）注意：求磁通量时应是穿过某一面积的磁感线的净条数。任何一个面都有正、反两个面。磁感线从面的正方向穿入时，穿过该面的磁通量为正；反之，磁通量为负。所求磁通量为正、反两面穿入的磁感线的代数和。3. 楞次定律（1）楞次定律：感应电流的磁场，总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。楞次定律适用于

3、一般情况的感应电流方向的判定，而右手定则只适用于导线切割磁感线运动的情况，此种情况用右手定则判定比用楞次定律判定简便。（2）对楞次定律的理解谁阻碍谁感应电流的磁通量阻碍产生感应电流的磁通量。阻碍什么阻碍的是穿过回路的磁通量的变化，而不是磁通量本身。如何阻碍原磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；当原磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，即“增反减同”。阻碍的结果阻碍并不是阻止，结果是增加的还增加，减少的还减少。（3）楞次定律的另一种表述：感应电流总是阻碍产生它的那个原因，表现形式有三种：阻碍原磁通量的变化；阻碍物体间的相对运动；阻碍原电流的变化（自感）。4. 法拉第电磁

4、感应定律（1）内容：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。表达式：E=n/t 当导体做切割磁感线运动时，其感应电动势的计算公式：E=BLvsin（B、L、v三者两两垂直时，感应电动势E=BLv）。注意两个公式的区别：E=n/t 计算的是在t时间内的平均电动势，只有当磁通量的变化率是恒定不变时，它算出的才是瞬时电动势；而E=BLvsin中的v若为瞬时速度，则算出的就是瞬时电动势；若v为平均速度，算出的就是平均电动势。（2）公式的变形当线圈垂直磁场方向放置，线圈的面积S保持不变，只是磁场的磁感强度均匀变化时，感应电动势：E=nSB/t。如果磁感强度不变，而线圈面积

5、均匀变化时，感应电动势E=Nbs/t。5. 自感现象（1）自感现象：由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象。（2）自感电动势：在自感现象中产生的感应电动势叫自感电动势。自感电动势的大小取决于线圈自感系数和本身电流变化的快慢，自感电动势方向总是阻碍电流的变化。6. 日光灯工作原理（1）起动器的作用：利用动触片和静触片的接通与断开起一个自动开关的作用，起动的关键就在于断开的瞬间。（2）镇流器的作用:日光灯点燃时，利用自感现象产生瞬时高压;日光灯正常发光时，利用自感现象，对灯管起到降压限流作用。7. 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发生变化的回路将产生感应电动势，该

6、导体或回路就相当于电源，接上电容器，可以使电容器充电；接上电阻等用电器，可以对用电器供电，在回路中形成电流。解决与电路相联系的电磁感应问题的基本方法：（1）用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向；（2）画等效电路；（3）运用全电路欧姆定律，串并联电路性质，电功率等公式联立求解。8. 电磁感应现象中的力学问题（1）通过导体的感应电流在磁场中将受到安培力作用，电磁感应问题往往和力学问题联系在一起，基本方法：用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向；求回路中电流强度；分析研究导体受力情况（包含安培力，用左手定则确定其方向）；列动力学方程或平衡方程求解。（2）受力情况、

7、运动情况的动态分析。思考方向：导体受力运动产生感应电动势感应电流通电导体受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，循环结束时，加速度等于零，导体达到稳定运动状态。关键：要画好受力图，抓住特点： a =0时，速度v达最大值。9. 电磁感应中能量转化问题功能分析，电磁感应过程往往涉及多种能量形势的转化。导体切割磁感线或闭合回路中磁通量发生变化，在回路中产生感应电流，机械能或其他形式能量便转化为电能，具有感应电流的导体在磁场中受安培力作用或通过电阻发热，又可使电能转化为机械能或电阻的内能，因此，电磁感应过程总是伴随着能量转化，用能量转化观点研究电磁感应问题常是导体的稳定运动（匀速

8、直线运动或匀速转动），对应的受力特点是合外力为零，能量转化过程常常是机械能转化为内能，解决这类问题的基本方法是：（1）用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向；（2）画出等效电路，求出回路中电阻消耗电功率表达式；（3）分析导体机械能的变化，用能量守恒关系得到机械功率的改变与回路中电功率的改变所满足的方程。例如：如图所示中的金属棒ab沿导轨由静止下滑时，重力势能减小，一部分用来克服安培力做功转化为感应电流的电能，最终在R上转转化为焦耳热，另一部分转化为金属棒的动能。若导轨足够长，棒最终达到稳定状态为匀速运动时，重力势能用来克服安培力做功转化为感应电流的电能。因此，从功和能的观点入

9、手，分析清楚电磁感应过程中能量转化的关系，往往是解决电磁感应问题的重要途径。（二）力学与本章内容结合的题目以及电学与本章结合的题目是复习中应强化训练的重要内容。（1）电磁感应与力和运动结合的问题，研究方法与力学相同：明确研究对象，搞清物理过程à正确地进行受力分析。特别注意：伴随感应电流而产生的安培力：在匀强磁场中匀速运动的导体受的安培力恒定，变速运动的导体受的安培力也随速度（电流）变化；应用相同的规律求解：匀速运动可用平衡条件求解。变速运动的瞬时速度可用牛顿第二定律和运动学公式求解，变速运动的热量问题一般用能量观点分析，应尽量应用能的转化和守恒定律解决问题（2）在电磁感应现象中，应用

10、全电路欧姆定律分析问题，应明确产生电动势的那部分导体相当于电源，该部分电路的电阻是电源的内阻，而其余部分电路则是用电器，是外电路。（三）电磁感应现象中，产生的电能是其他形势的能转化来的，外力克服安培力做多少功，就有多少电能产生从能量转化和守恒的观点看，楞次定律描述了其他形式的能通过磁场转化为电能的规律，楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体表现，利用能量守恒定律是解决一些电磁感应问题的重要方法。注意深刻理解和熟练掌握基本概念和规律：对于楞次定律，强调“阻碍”而不是“阻止”，阻碍的结果并不是“阻止住”使其不能变化，只是延缓或减弱变化的速度。产生电磁感应现象的原因不是因为有磁扬，而是因为磁通

11、量的变化，磁通量很大而不变化，照样不会产生电磁感应现象，磁通量的概念如果不清楚，则无法正确应用E= n进行感应电动势的有关计算。10. 电磁感应中图像问题电磁感应现象中图像问题的分析，要抓住磁通量的变化是否均匀，从而推知感应电动势（电流）大小是否恒定。用楞次定律判断出感应电动势（或电流）的方向，从而确定其正负，以及在坐标中的范围。另外，要正确解决图像问题，必须能根据图像的意义把图像反映的规律对应到实际过程中去，又能根据实际过程的抽象规律对应到图像中去，最终根据实际过程的物理规律进行判断。二、典型例题解析【例1】如图所示，以边长为50cm的正方形导线框，放置在B0。40T的匀强磁场中。已知磁场方

12、向竖直向上，线框电阻为100，求线框绕其一边从水平方向转至竖直方向的过程中通过导线横截面积的电量。试一试：1. 有一面积为S=100cm2金属环，电阻为R=0.1，环中磁场变化规律如图所示，且磁场方向垂直环面向里，在t1-t2时间内，通过金属环的电量为多少？2. 一个共有10匝的闭合矩形线圈，总电阻为10、面积为0.04m2，置于水平面上。若线框内的磁感强度在0.02s内，由垂直纸面向里，从1.6T均匀减少到零，再反向均匀增加到2.4T。则在此时间内，线圈内导线中的感应电流大小为_A。3. 关于产生感应电流的条件，以下说法中错误的是（ ）A. 闭合电路在磁场中运动，闭合电路中就一定会有感应电流

13、B. 闭合电路在磁场中做切割磁感线运动，闭合电路中一定会有感应电流C. 穿过闭合电路的磁通量为零的瞬间，闭合电路中一定不会产生感应电流D. 无论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁感线条数发生了变化，闭合电路中一定会有感应电流4. 闭合电路的一部分导线ab处于匀强磁场中，如图中各情况下导线都在纸面内运动，试判断感应电流的方向。5. 如图所示，矩形线框abcd的一边ad恰与长直导线重合（互相绝缘）。现使线框绕不同的轴转动，能使框中产生感应电流的是（ ）A. 绕ad边为轴转动B. 绕oo为轴转动C. 绕bc边为轴转动D. 绕ab边为轴转动6. 一水平放置的矩形线圈abcd在条形磁铁S极附近下落，在下落

14、过程中，线圈平面保持水平，如图所示，位置1和3都靠近位置2，则线圈从位置1到位置2的过程中，线圈内_感应电流，线圈从位置2至位置3的过程中，线圈内_感应电流（填“有”或“无”）。【例2】用均匀导线弯成正方形闭合金属线框abcd，线框每边长80cm，每边的电阻为0.01。把线框放在磁感强度B0.05T的匀强磁场中，并使它绕轴OO以100rad/s的角速度匀角速度旋转，旋转方向如图所示。已知轴OO在线框平面内，并且垂直于B，。当线框转至和B平行的瞬间（如图所示）。求（1）每条边产生的感应电动势大小；（2）线框内感应电流的大小。【例3】如图所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为的绝缘

15、斜面上，两导轨间距为L，M、P两点间接有阻值为R的电阻。一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直。整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下，导轨和金属杆的电阻可忽略。让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦。（1）由b向a方向看到的装置右图所示，请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图；（2）在加速下滑过程中，当ab杆的速度大小为v时，求此时ab杆中的电流及其加速度的大小； （3）求在下滑过程中，ab杆可以达到的速度最大值。 注意：解决电磁感应的问题其基本解题步骤是：（1）通过多角度的视图，清楚磁场的空间分布情况；（2）

16、在求感应电动势时，弄清是求平均电动势还是瞬时电动势，选择合适的公式解题；（3）进行电路计算时要画出等效电路图作电路分析，然后求解。【例5】水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置，问距为L，一端通过导线与阻值为R的电阻连接；导轨上放一质量为m的金属杆（见右上图），金属杆与导轨的电阻忽略不计；均匀磁场竖直向下。用与导轨平行的恒定拉力F作用在金属杆上，杆最终将做匀速运动。当改变拉力的大小时，相对应的匀速运动速度v也会变化，v与F的关系如右下图。（取重力加速度g=10m/s2）（1）金属杆在匀速运动之前做什么运动？（2）若m=0.5kg，L=0.5m，R=0.5；磁感应强度B为多大？（3）由vF图线

17、的截距可求得什么物理量？其值为多少？ 【例6】图中a1b1c1d1和a2b2c2d2为在同一竖直平面内的金属导轨，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨所在平面（纸面）向里。导轨的a1b1段与a2b2段是竖直的，距离为l1；c1d1段与c2d2段也是竖直的，距离为l2。x1y1与x2y2为两根用不可伸长的绝缘轻线相连的金属细杆，质量分别为和m1和m2，它们都垂直于导轨并与导轨保持光滑接触。两杆与导轨构成的回路的总电阻为R。F为作用于金属杆x1y1上的竖直向上的恒力。已知两杆运动到图示位置时，已匀速向上运动，求此时作用于两杆的重力的功率的大小和回路电阻上的热功率。点评：学生解决此题的

18、难点在于金属棒不等长即导轨不等间距。当杆作匀速运动时，安培力合力向下，对整体受力分析，处于平衡状态，列出方程就能顺利求解I与v值。【例7】两根金属导轨平行放置在倾角为=30°的斜面上，导轨左端接有电阻R=10，导轨自身电阻忽略不计。匀强磁场垂直于斜面向上，磁感强度B=0.5T。质量为m=0.1kg，电阻可不计的金属棒ab静止释放，沿导轨下滑（金属棒a b与导轨间的摩擦不计）。如图所示，设导轨足够长，导轨宽度L=2m，金属棒ab下滑过程中始终与导轨接触良好，当金属棒下滑h=3m时，速度恰好达到最大值。求此过程中金属棒达到的最大速度和电阻中产生的热量。点评：解决此类问题首先要建立一个“动电动”的思维顺序，相互联系、相互制约和影响，其基本形式如下：分析方法和步聚可概括为：（1）找准主动运动（即切割磁感线）者，用法拉第电磁感应定律和楞次定律求解电动势大小和方向.（2）根据等效电路图，求解回路电流大小及方向（3）分析导体棒的受力情况及导体棒运动后对电路中电学参量的“反作用”.（4）从宏观上推断终极状态（5）列出动力学方程或平衡方程进行求解试一试：1. 如图所示，在跟匀强磁场垂直的平面内放置一个折成锐角的导线MON，。在它上面搁置另一根与ON垂直的导线PQ，PQ紧贴MO，ON并以平行于ON的速度V，从