电磁感应(最终稿).ppt

1、电磁感应,复习建议,电磁感应高考要求,课时安排,1.产生感应电流的条件及感应电流的方向.(2课时) 2.感应电动势的大小.(2课时) 3.电磁感应中的图象问题.(1课时) 4.电磁感应规律的运用.(3课时),一、感应电流的方向,磁通量及其变化 1.通过面积S的磁通量: 磁感线条数 2.对于匀强磁场: =BSn=BScos S B, =BS S B, =0 3.磁通量的变化 =2- 1 (B、S、变化),电磁感应现象,1.由于磁通量的变化而产生电流的现象叫做电磁感应.产生的电流叫感应电流 2.条件感应电流产生的是:穿过闭合电路的磁通量发生变化. 3.产生感应电动势的条件是:穿过电路的磁通量发生变

2、化 .,实验1,用如图所示的实验装置研究电磁感应现象.当有电流从电流表的正极流入时，指针向右偏转.下列说法哪些是正确的（ ） A.当把磁铁N极向下插入线圈时,电流表指针向左偏转 B.保持磁铁在线圈中静止,电流表指针不发生偏转 C.磁铁插入线圈后,将磁铁和线圈一起以同一速度向上运动,电流表指针向左偏转 D.当把磁铁N极从线圈中拔出时, 电流表指针向右偏转,ABD,实验2,(05北京)现将电池组、滑线变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关如下图连接.在开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下，某同学发现当他将滑线变阻器的滑动端P向左加速滑动时，电流计指针向右偏转.由此可以推断 A.线圈A向上移动

3、或滑动变阻器的滑动端P向右加速滑动，都能引起电流计指针向左偏转 B.线圈A中铁芯向上拔出或断开开关，都能引起电流计指针向右偏转 C.滑动变阻器的滑动端P匀速向左或匀速向右滑动，都能使电流计指针静止在中央 D.因为线圈A、线圈B的绕线方向未知， 故无法判断电流计指针偏转的方向,【B】,感应电流的方向,1.右手定则. 2.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. (1)判定原磁场的方向; (2)判定磁通量的变化; (3)根据 “阻碍”,判定感应电流磁场方向; (4)用安培定则判定感应电流的方向. 3. 用能量守恒的观点判定.,练习1,如图所示，矩形线框abdc可以在两根平行的金

4、属导轨MN、PQ上滑动，MN、PQ左端连接电阻R，把它们放在垂直导轨平面向外的匀强磁场中，当线框向右滑动时，下列说法哪个正确？ A. ac、bd切割磁感线, 有电流从MRP 流过R. B. ac、bd切割磁感线, 有电流从PRM流过R. C.因为ac、bd切割磁感线产生的感应电流相互抵消,所以没有电流流过R. D.因为通过abcd闭合回路的磁通量不变，所以没有电流流过R.,【B】,练习2,水平放置的矩形线圈abcd,在细长水平磁铁的S极附近竖直下落,由位置经位置到位置.位置与磁铁同一平面,位置和都很靠近.则在下落过程中,线圈中的感应电流的方向为 A.abcda B.adcba C.从abcda

5、到adcba D.从adcba到abcda,磁感线的分布特点. 楞次定律. 安培定则. 抓住关键位置2,练习3,如图所示,在条形磁铁分别靠近闭合导体环a和不闭合导体环b的过程中， (1) 导体环b中是否有感应电流? 怎样运动? (2) 判定导体环a中感应电流方向以及导体环a的运动方向.,阻碍相对运动阻碍的变化,练习4,U型光滑导轨水平放置,金属杆cd放在导轨上,在该区域内有竖直方向的匀强磁场,当磁场增强时,判定 (1)感应电流的方向. (2)cd棒受力方向. (3)线框面积的变化趋势. 1.磁场方向竖直向上. 2.磁场方向竖直向下.,d,c,a,b, S阻碍的变化,对楞次定律的理解,感应电流总

6、是阻碍产生感应电流的原因. 1.阻碍原磁通量的变化(线圈面积Sn或磁感应强度发生变化). 2.阻碍物体间的相对运动(因相对运动而引起的感应电流). 3.阻碍原电流的变化(自感现象). 4.从能量观点来看:其它形式的能转化为电能.,练习5,a、b两个同心的闭合金属圆环位于同一平面内,为使线圈a有向内收缩的趋势,在线圈b中通过的电流I为 A.顺时针,并逐渐增大 B.顺时针,并逐渐减小 C.逆时针,并逐渐增大 D.逆时针,并逐渐减小,【AC】,练习6,金属棒ab、cd放在水平光滑导轨上, 条形磁铁向下加速运动，在接近导轨时，下列说法正确的有 A.ab 、cd相互靠近 B.ab 、cd相互远离 C.磁

7、铁加速度大于g D.磁铁加速度小于g,【AD】,练习7,在一蹄形磁铁两极之间放一个矩形线框abcd.磁铁和线框都可以绕竖直轴OO自由转动.若使蹄形磁铁以某角速度转动时,线框的情况将是 A.静止 B.随磁铁同方向转动 C.与磁铁反方向转动 D.由磁铁的极性来决定,【B】,电磁驱动,线框转动的角速度能与磁铁相同吗？ “阻碍”不是“阻止”,二、感应电动势的大小,法拉第电磁感应定律 (1)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. (2)E=n / t (1V=1Wb / s),1.要准确理解式中各量:是磁通量；是磁通量的变化； /t是磁通量的变化率. 2.电动势E 是t时间内的平均

8、电动势.,1.推导E=BLv (1)从法拉第电磁感应定律推导. (2)从洛仑兹力与电场力平衡推导.,E=0,E=BLv,e=BLvsin,2.下列导体切割磁感线的电动势分别为多大?已知L、B、v.,切割磁感线的有效长度为L,E=BLv,导体做切割磁感线运动时感应电动势的大小,导体在磁场中做切割磁感线运动, vL，LB ，v、B夹角，感应电动势的大小为: E =BLv sin (1) vB, E =Blv (2) vB, E =0,1. v为瞬时速度，E为瞬时电动势；v为平均速度，E为平均电动势. 2.L为有效长度： 垂直于v垂直于B方向上的长度.,旋转切割磁感线感应电动势的大小,导体棒ab长为

9、L,以a为轴,角速度垂直磁场匀速转动,磁感强度为B,求感应电动势的大小.,练习,直升飞机位于磁场的方向竖直向上,磁感应强度为B处,飞机螺旋桨叶片的长度为l, 转动的频率为f,顺着地磁场方向看,螺旋桨按顺时针方向转动.螺旋桨叶片的近轴端为a,远轴端为b. 用E表示每个叶片中的感应电动势,则 A. E = fl2B, 且a b D. E =2fl2B,且a b,【A】,例题1,在B=0.5T匀强磁场中,有垂直磁场两导轨MN和PQ,相距L=0.1m,导轨电阻不计, R=0.3, 金属棒ab电阻r=0.2, 以v=4.0m/s向左匀速运动,求 (1)电动势E的大小; (2)电流大小和方向; (3) a

10、b两点的电势差; (4)整个电路消耗的电功率.,例题2,线圈n=100匝, 面积S=0.2m2,电阻r=1,外接电阻R=3. 在垂直线圈方向上有匀强磁场, B-t图象如图所示,t=0时刻磁场方向向里.求 (1)感应电动势的大小. (2)电路中的电流大小和方向. (3) ab两点电势差Uab. (4)电容器所带的电量. (5)电阻R1上消耗的电功率.,例题3,矩形线圈ab=l1, bc=l2,电阻为R,垂直处于有界的磁感强度为B的匀强磁场中.在将线圈速率v以匀速拉出磁场区域的过程中, 求 (1)感应电流大小和方向. (2)通过导体横截面电量.,1. E=Bl1v I=Bl1v/R (adcb)

11、2.t=l2/v q=It=Bl1l2/R = BS/R=/R,通过导体横截面的电量 q=I平均t = / R,例题4,边长分别为l1 和l2的矩形线圈以角速度在匀强磁场中绕oo轴转动,线圈电阻为R,磁感应强度为B,图示位置线圈平面与磁感线平行. 求 1.图示位置线圈中的感应电动势和感应电流. 2.从图示位置开始转过90, 线圈中的平均感应 电动势和平均感应电流. 3.通过线圈的电荷量.,1.Em = Bl2l1=BS Im=BS/R 2. E平均=/t= 2Bl1l2 / I平均=2Bl1l2 / R 3.Q=I平均t=Bl1l2/R= /R,例题5,如图,磁感强度为B=0.2T的匀强磁场中

12、,有一折成30角的金属导轨aOb,导轨平面垂直于磁场方向,一条直导线MN垂直Ob放置在导轨上并与导轨良好接触.当MN以v=4m/s的速度从导轨的O点向右平动,若所有导线单位长度的电阻为r=0.1/m,经过时间t,求： (1) 闭合回路感应电动势的瞬时值和这段时间内的平均值;(1.84t,0.92t) (2)闭合回路中的电流大小 和方向.(1.69A),由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象. 2.自感电动势大小: (1)E自= n/t = L I/t (2)自感系数L :由线圈决定 (长度、面积、匝数、铁芯) 3.自感电动势方向:自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化. I增大, E自与

13、I反向阻碍I增大 I减小,E自与I同向阻碍I减小,自感现象,实验1,如图所示,A、B是完全相同的灯泡,线圈的直流电阻 RL=R. (1)开关闭合时, A、B亮度怎样变化? (2)开关断开时, A、B亮度怎样变化? (3)如果RLG C. t3时刻,Nl2) ,磁感强度为B. (1)在外力作用下使线圈以速度v匀速通过该磁场区域,求 拉力所做的功. 电路产生的焦耳热.,1.矩形线圈ab=l1,bc=l2,电阻为R,线圈平面与匀强磁场垂直,磁场区域宽度为D (Dl2) ,磁感强度为B. (2) 若Dl).若 ab离开磁场时恰好以v做匀速运动.求: (1)cd边快进入磁场时的加速度; (2)线圈进入磁

14、场的过程中产生的焦尔热.,4.在平行虚线范围内有B=1T,高度为h=1m,方向垂直纸面向里的匀强磁场区域,如图所示.线框的质量m=0.1kg,电阻R=1,框面与纸面平行,边长L=1m,原来cd边跟磁场的下边界相距为H.当用一竖直向上的恒力F=21N上提线框,由静止的“1”位置,向上运动穿过磁场区,最后到达“2”位置（ab恰好出磁场）,线框平面在运动中保持在竖直平面内.如果cd刚进入磁场时,恰好作匀速运动, g取10m/s2.求： (1) cd刚进入磁场时,线框中感应电 流的大小和方向 (2)整个过程中线框内产生的焦耳热 (3)整个过程中外力F所做的功,5.(06上海)如图所示，将边长为a、质量

15、为m、电阻为R的正方形导线框竖直向上抛出，穿过宽度为b、磁感应强度为B的匀强磁场，磁场的方向垂直纸面向里.线框向上离开磁场时的速度刚好是进入磁场时速度的一半，线框离开磁场后继续上升一段高度，然后落下并匀速进入磁场.整个运动过程中始终存在着大小恒定的空气阻力f,且线框不发生转动.求： (1) 线框在下落阶段匀速进入磁场时的速度v2； (2)线框在上升阶段刚离开磁场 时的速度v1； (3)线框在上升阶段通过磁场过 程中产生的焦耳热Q.,6.(07北京)用密度为d,电阻率为、横截面积为A的薄金属条制成边长为L的闭合正方形框. 金属方框水平放在磁极的狭缝间,方框平面与磁场方向平行. 设匀强磁场仅存在于相对磁极之间,其他地方的磁场忽略不计.可认为方框的aa边和bb边都处在磁极之间,极间磁感应强度大小为B.方框从静止开始释放,其平面在下落过程中保持水平(不计阻力). (1) 求方框下落的最大速度vm(设磁场区域足够长); (2)当方框下落的加速度为g/2时,求方框的发热功率P； (3)已知方框下落时间为t时,下落高度为h,其速度为vt(vtvm).若在同一时间t内,方框内产生的热与一恒定电流I0在该框内产生的热相同,求恒定电流I0的表达式.,E=2BLv R=4