高中物理电磁感应章末总结

第四章电磁感应章末总结一、分清磁通、磁通变化、磁通变化率：磁通___________(单位_____），表示__________________________________。磁通变化______________，是回路中产生电磁感应现象的必要条件，即只要有____，一定有____________的产生。磁通变化率_______（单位______），反映了______________________，是决定___________________________________的因素。因此，判断回路中是否发生电磁感应现象，应从_______上着手；比较回路中产生的感应电动势大小，应从___________上着手。应该注意，当穿过回路的磁通按_______________规律变化时（如放在匀强磁场中匀速转动的线圈），穿过线圈的磁通量最大时，磁通的变化率恰________。二、从能的转化上理解电磁感应现象：电磁感应现象的实质是__________________________________。因此，无论用磁体与线圈相对运动或是用导体切割磁感线，产生感应电流时都会受到_________的阻碍作用，外力在克服磁场的这种阻碍作用下做了功，把_____能转化为_____能。所以，发生磁通变化的线圈、作切割运动的这一部分导体，都相当于一个______，由它们可以对外电路供电。在求解电磁感应问题时，认识电源，区分内外电路，画出等效电路十分有用。三、认识一般与特殊的关系：磁通变化是回路中产生电磁感应现象的普通条件，闭合电路的一部分导体作切割磁感线运动仅是一个特例。深刻认识两者之间的关系，就不至于被整个线框在匀强磁场中运动时，其中部分导体的切割运动所迷惑。磁通变化时产生感应电动势是一般现象，它跟电路的______________、__________等无关，而产生的感应电流则可以看成是电路闭合的一个特例，由感受电动势决定_______，所以感应电动势是更本质的、更重要的量。同理，自感现象仅是电磁感应普遍现象中的一个特例，它所激起的电流方向同样符合“_______________________”的普遍结论。要点整合要点一楞次定律的理解和应用1．楞次定律解决的问题是感应电流的方向问题，它涉及到两个磁场，______________(新产生的磁场)和____________________(原来就有的磁场)，前者和后者的关系不是“同向”和“反向”的简单关系，而是前者“阻碍”后者“变化”的关系．2．对“阻碍意义的理解”(1)阻碍原磁场的变化．“阻碍”不是阻止，而是“延缓”，感应电流的磁场不会阻止原磁场的变化，只能使原磁场的变化被________或者说被_______了，原磁场的变化趋势不会改变，不会发生逆转．(2)阻碍的是原磁场的变化，而不是原磁场本身，如果原磁场不变化，即使它再强，也不会产生___________．(3)阻碍不是相反，当原磁通量减小时，感应电流的磁场与原磁场_____，以阻碍其_____；当磁体远离导体运动时，导体运动将和磁体运动_______，以阻碍其___________．(4)由于“阻碍”，为了维持原磁场的变化，必须有外力克服这一“阻碍”而做功，从而导致___________转化为_____，因而楞次定律是_____________和_____________在电磁感应中的体现．3．运用楞次定律处理问题的思路(1)判定感应电流方向问题的思路运用楞次定律判定感应电流方向的基本思路可以总结为“一原、二感、三电流”．①明确原磁场：弄清原磁场的方向以及磁通量的变化情况．②确定感应磁场：即根据楞次定律中的“阻碍”原则，结合原磁场磁通量变化情况，确定出感应电流产生的感应磁场的方向．③判定电流方向：即根据感应磁场的方向，运用安培定则判断出感应电流方向．(2)判断闭合电路(或电路中可动部分导体)相对运动类问题的分析策略在电磁感应问题中，有一类综合性较强的分析判断类问题，主要是磁场中的闭合电路在一定条件下产生了_______，而此电流又处于磁场中，受到_____力作用，从而使闭合电路或电路中可动部分的导体发生了运动．要点二电磁感应中的力学问题通过导体的感应电流在磁场中将受到安培力作用，从而引起导体速度、加速度的变化．(1)基本方法①用法拉第__________定律和_______定律求出感应电流的____和感应电动势的_____．②求出回路中________的大小．③分析研究导体______情况(包括安培力，用______定则确定其方向)④列出________方程或者_______方程求解．感应电流→感应电流→通电导体受到安培力→合外力变化→加速度变化→速度变化，周而复始的循环，循环结束时，加速度为____，导体达稳定状态，速度达到______．要点三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变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路相当于电源．解决电路问题的基本方法：①用法拉第电磁感应定律或楞次定律确定感应电动势的____和_____②画出_____电路图．③运用闭合电路欧姆定律、串并联电路性质，电功率等公式进行求解．要点四电磁感应中的图象问题电磁感应中常常涉及磁感应强度、磁通量、感应电动势、感应电流、安培力或外力随时间变化的图象．这些图象问题大体上可以分为两类：①由给定的电磁感应过程选出或画出正确图象．②由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量．不管是何种类型，电磁感应中的图象问题往往需要综合_______定则、_______定则、_____定律和____________定律等规律分析解决．要点五电磁感应中的能量问题电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到______作用，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，其它形式的能量转化为电能，“外力”克服安培力做了多少功，就有多少其它形式的能转化为______．当感应电流通过用电器时，电能又转化为其它形式的能量，安培力做功的过程，是_______转化为_______________________的过程，安培力做了多少功，就有多少电能转化为其它形式的能量.章末总结答案一、分清磁通、磁通变化、磁通变化率：Wb穿过垂直磁感线的某个面积的磁感线的多少感应电动势穿过回路的磁通变化的快慢感应电动势大小正弦（或余弦）最小二、从能的转化上理解电磁感应现象：其它形式的能与电能之间的转化磁场机械电电源三、认识一般与特殊的关系：电路的是否闭合具体组成电流阻碍电流变化要点整合要点一楞次定律的理解和应用1.感应电流的磁场引起感应电流的磁场2.(1)延缓迟滞(2)感应电流(3)同向减小同向相对运动(4)其他形式的能量电能能量转化守恒定律3.(2)感应电流安培要点二电磁感应中的力学问题(1)①电磁感应楞次方向大小②电流③受力左手④动力学平衡零最值要点三电磁感应中的电路问题①大小方向．②等效要点四电磁感应中的图象问题右手左手楞次法拉第电磁感应要点五电磁感应中的能量问题安培力电能电能其它形式的能一、楞次定律的应用【例1】在光滑水平面上固定一个通电线圈，图4－1如图4－1所示，一铝块正由左向右滑动穿过线圈，那么下面正确的判断是()A．接近线圈时做加速运动，离开时做减速运动B．接近和离开线圈时都做减速运动C．一直在做匀速运动D．在线圈中运动时是匀速的解析把铝块看成由无数多片横向的铝片叠成，每一铝片又由可看成若干闭合铝片框组成；如右图所示．当它接近或离开通电线圈时，由于穿过每个铝片框的磁通量发生变化，所以在每个闭合的铝片框内都要产生感应电流．产生感应电流的原因是它接近或离开通电线圈，产生感应电流的效果是要阻碍它接近或离开通电线圈，所以在它接近或离开时都要做减速运动，所以A、C错，B正确．由于通电线圈内是匀强磁场，所以铝块在通电线圈内运动时无感应电流产生，故做匀速运动，D正确．答案BD二、两类感应现象——感生和动生【例2】如图4－2所示，图4－2固定于水平桌面上的金属框架cdef，处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab搁在框架上，可无摩擦滑动．此时adeb构成一个边长为l的正方形，棒的电阻为r，其余部分电阻不计．开始时磁感应强度为B0.(1)若从t＝0时刻起，磁感应强度均匀增加，每秒增量为k，同时保持棒静止．求棒中的感应电流．(2)若从t＝0时刻起，磁感应强度逐渐减小，当棒以恒定速度v向右做匀速运动时，可使棒中不产生感应电流，则磁感应强度应怎样随时间变化(写出B与t的关系式)?解析(1)据题意：eq\f(ΔB,Δt)＝k在磁场均匀变化时，回路上产生的电动势为E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)·S＝kl2由闭合电路欧姆定律，感应电流为I＝eq\f(E,r)＝eq\f(kl2,r)(2)因为不产生感应电流，所以磁通量不变，即B0l2＝Bl(l＋vt解得：B＝eq\f(B0l,l＋vt)答案(1)eq\f(kl2,r)(2)B＝eq\f(B0l,l＋vt)三、电磁感应中的电路问题【例3】如图4－3所示，图4－3长为L、电阻r＝Ω，质量m＝0.1kg的金属棒CD垂直跨搁在位于水平面上的两条平行光滑金属导轨上，两导轨间距也是L，棒与导轨间接触良好，导轨电阻不计，导轨左端接有R＝Ω的电阻，量程为0～3.0A的电流表串接在一条导轨上，量程为0～V的电压表接在电阻R的两端，垂直导轨平面的匀强磁场向下穿过平面．现以向右恒定外力F使金属棒右移．当金属棒以v＝2m/s的速度在导轨平面上匀速滑动时，(1)此满偏的电表是什么表？说明理由．(2)拉动金属棒的外力F多大？解析(1)电压表满偏，若电流表满偏，则I＝3A，U＝IR＝(2)由功能关系F·v＝I2(R＋r)而I＝U/R所以F＝eq\f(U2(R＋r),R2v)代入数据得F＝eq\f(12×＋,×2)N＝N答案(1)电压表满偏理由见解析(2)N四、电磁感应问题的实际应用——自感现象【例4】如图4－4所示，a、b灯分别标有“36V,40W”和“36V,25W”，闭合电键，调节R，使a、b都正常发光．这时断开电键后重做实验：电键闭合后看到的现象是什么？稳定后哪只灯较亮？再断开电键，又将看到什么现象？图4－4答案重新闭合瞬间，由于电感线圈对电流增大的阻碍作用，a将慢慢亮起来，而b立即变亮．这时L的作用相当于一个大电阻；稳定后两灯都正常发光，a的额定功率大，所以较亮．这时L的作用相当于一只普通的电阻(就是该线圈的内阻)；断开瞬间，由于电感线圈对电流减小的阻碍作用，通过a的电流将逐渐减小，a渐渐变暗到熄灭，而abRL组成同一个闭合回路，所以b灯也将逐渐变暗到熄灭，而且开始还会闪亮一下(因为原来有Ia>Ib)，并且通过b的电流方向与原来的电流方向相反．这时L的作用相当于一个电源．(若a灯的额定功率小于b灯，则断开电键后b灯不会出现“闪亮”现象．)五、电磁感应的综合问题【例5】如图4－5所示，两足够长平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L，导轨平面与水平面夹角α＝30°，导轨电阻不计．磁感应强度为B的匀强磁场垂直导轨平面斜向上，长为L的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量为m、电阻为R.两金属导轨的上端连接右端电路，电路中R2为一电阻箱，已知灯泡的电阻RL＝4R，定值电阻R1＝2R，调节电阻箱使R2＝12R，重力加速度为g，现将金属棒由静止释放，求：图4－5(1)金属棒下滑的最大速度vm.(2)当金属棒下滑距离为s0时速度恰达到最大，求金属棒由静止开始下滑2s0的过程中，整个电路产生的电热．(3)改变电阻箱R2的值，当R2为何值时，金属棒匀速下滑时R2消耗的功率最大；消耗的最大功率为多少？解析(1)当金属棒匀速下滑时速度最大，达到最大时有mgsinα＝F安其中F安＝BILI＝eq\f(BLvm,R总)其中R总＝6R所以mgsinα＝eq\f(B2L2vm,R总)解得最大速度vm＝eq\f(3mgR,B2L2)(2)由动能定理WG－Q＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)得放出的电热Q＝2mgs0sinα－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)代入上面的vm值，可得Q＝mgs0－eq\f(9m3g2R2,2B4L4)(3)R2上消耗的功率P2＝eq\f(U2,R2)其中U＝IR并＝eq\f(BL