高二物理电磁感应复习(二课时)

1、高二物理电磁感应复习(二课时)第1课时一、知 识 结 构二、重点、难点分析（一）磁通量、磁通量的变化及磁通量的变化率磁通量磁通量变化磁通量变化率物理意义某时刻穿过某个面的磁感线的条数某一段时间内穿过某个面的磁通量的变化穿过某个面的磁通量变化的快慢大小=SnSn是与B垂直的面的面积，即S在与B垂直方向上的投影=21=Sn或= S=或=S实例如图1711所示 矩形线圈长L1，宽L2，在匀强磁场中绕OO轴以角速度转动。 从图示位置开始计时，线圈转过90所用时间（平均变化率）附注线圈平面与磁感线平行时=0，但即时变化率最大；线圈平面与磁感线垂直时最大，但即时变化率=0.（二）电磁感应现象当穿过闭合回路

2、的磁通量发生变化时，在闭合回路中产生感应电流的现象叫电磁感应现象由可知有三种情况可以使闭合电路中产生感应电流：1闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动，实际上此时闭合电路的面积发生变化，引起闭合回路中磁通量的变化；2闭合电路所在处磁场的磁感应强度发生变化，引起闭合回路中磁通量变化；3闭合电路在磁场中转动，其垂直于磁感线的面积发生变化，引起闭合回路中的磁通量变化注意，若电路不闭合，则在电路两端产生感应电动势，而电路中没有感应电流（三）法拉第电磁感应定律 感应电动势的大小跟穿过这一回路的磁通量的变化率成正比： ，这里注意区分磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率，前面已给出对照表公式 计算

3、出来的是在 时间内的平均感应电动势，而瞬时感应电动势要取 时的极限值（四）楞次定律1内容：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化 应用楞次定律实际上就是寻求电磁感应中的因果关系：因穿过闭合电路的磁通量发生变化，果产生感应电流，方法是由因求果2解决问题的步骤： 弄清原磁场的方向以及原磁场磁通量的变化； 判断感应电流的磁场方向：当磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反，当磁通量减小时，感应电流的磁场与原磁场方向相同； 用安培定则判断出感应电流的方向 3阻碍意义的推广：（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延缓

4、或者说被迟滞了，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，也不会产生感应电流（3）阻碍不是相反当原磁通减小时，感应电流的磁场与原磁场同向，以阻碍其减小；当磁体远离导体运动时，导体运动将和磁体运动同向，以阻碍其相对运动（4）“阻碍”的具体应用为：研究磁场的关系时遵循“增反减同”原则；研究相互作用力的效果时遵循“来拒去留”原则（5）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，从而导致其它形式的能转化为电能因此楞次定律是能量转化和守恒定律在电磁感应中的体现 4电势高低的判断 分清内外电路：产生感应电动势

5、的那部分导体为内电路，也就是电源，其余部分为外电路 判定电势的高低：在内电路中，感应电流从电源的负极流向电源的正极；在外电路中，感应电流从电源的正极流向负极（五） 自感现象自感现象是指当线圈自身电流发生变化时，在线圈中引起的电磁感应现象，当线圈中的电流增加时，自感电流的方向与原电流方向相反；当线圈中电流减小时，自感电流的方向与原电流的方向相同自感电动势的大小与电流的变化率成正比自感系数L由线圈自身的性质决定，与线圈的长短、粗细、匝数、有无铁芯有关自感现象是电磁感应的特例一般的电磁感应现象中变化的原磁场是外界提供的，而自感现象中是靠流过线圈自身变化的电流提供一个变化的磁场它们同属电磁感应，所以自

6、感现象遵循所有的电磁感应规律自感电动势仅仅是减缓了原电流的变化，不会阻止原电流的变化或逆转原电流的变化原电流最终还是要增加到稳定值或减小到零 自感现象只有在通过电路的电流发生变化时才会产生在判断电路性质时，一般分析方法是：当流过线圈L的电流突然增大瞬间，我们可以把L看成一个阻值很大的电阻；当流经L的电流突然减小的瞬间，我们可以把L看作一个电源，它提供一个跟原电流同向的电流图2电路中，当S断开时，我们只看到A灯闪亮了一下后熄灭，那么S断开时图1电路中就没有自感电流？能否看到明显的自感现象，不仅仅取决于自感电动势的大小，还取决于电路的结构在图2电路中，我们预先在电路设计时取线圈的阻值远小于灯A的阻

7、值，使S断开前，并联电路中的电流ILIR ，S断开瞬间，虽然L中电流在减小，但这一电流全部流过A灯，仍比S断开前A灯的电流大得多，且延滞了一段时间，所以我们看到A灯闪亮一下后熄灭，对图1的电路，S断开瞬间也有自感电流，但它比断开前流过两灯的电流还小，就不会出现闪亮一下的现象除线圈外，电路的其它部分是否存在自感现象？当电路中的电流发生变化时，电路中每一个组成部分，甚至连导线，都会产生自感电动势去阻碍电流的变化，只不过是线圈中产生的自感电动势比较大，其它部分产生的自感电动势非常小而已。三、知识填空（投影）1产生感应电流的根本原因（条件）： 2穿过闭合电路的磁通量发生变化的原因：（1）；（2） ；（

8、3）3感应电动势：无论电路是否闭合，只要穿过电路的 发生变化，电路中就一定有 ，若电路是闭合的就有 产生感应电动势的那部分导体就相当于一个 4感应电动势的大小：跟穿过电路的 有关。写出法拉第电磁感、应定律的公式 5导体在匀强磁场中切割磁感线运动时产生的感应电动势的计算公式：E=BLV注意：此公式成立的条件是：B、L、V要当导线运动平面与磁感线平行时，导线中不会产生感应电动势6楞次定律的内容： 。应用的一般步骤是： 7右手定则：用来判定导体在磁场中做运动时产生的的方向，具体做法是： 8自感现象：由于导体本身的发生变化而产生的电磁感应现象自感现象产生的电动势叫做自感电动势：其大小与 的变化快慢有关

9、， 变化越快，自感电动势就越大；反之，则越小，还与线圈的 有关， 越大，自感电动势也越大；反之，越小9自感系数：由线圈的、等因素决定线圈越粗、越长、匝数越密，自感系数越大另外，有铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯的自感系数大得多四、练习题：11820年丹麦的物理学家发现了电流能够产生磁场；之后，英国的科学家经过十年不懈的努力终于在1831年发现了电磁感应现象，并发明了世界上第一台感应发电机NSV2下列图中能产生感应电流的是（ ） V VV(A) (B) (C) (D) (E) (F)3在某星球上的宇航员，为了确定该星球是否存在磁场，他手边有一根表面绝缘的长导线和一个灵敏电流计，现请你指导他如何操作

10、4下列说法中正确的是：感应电动势的大小跟（）有关：A穿过闭合电路的磁通量B穿过闭合电路的磁通量的变化大小C穿过闭合电路的磁通量的变化快慢 D单位时间内穿过闭合电路的磁通量的变化量5如图所示，试根据已知条件确定导线中的感应电流方向（图中的导线是闭合电路中的一部分）： VBBVVBVB (A) (B) (C) (D)6一架飞机以900Km/h的速度沿水平方向飞行，该处地磁场的竖直分量为0.510-4T，飞机的翼长为12m，求机翼两端间的感应电动势为多大？VLRS7如右图所示，是一个自感系数很大的有铁芯的线圈，在用电压表测它两端的电压时，如果要切断电路（打开开关）必须先拆下电压表，而不能在电压表与并

11、联时断开，为什么？ V8如右图所示，如果以一定的速度向右拉动线框，那么线框电阻大时，是否会省力一些？为什么？BS220VCA9如右图所示为日光灯的电路图，其中是，其作用是在灯开始点燃时起的作用；在日光灯正常发光时起作用是，它的内壁涂有一层，使其发出的光为柔和的白光；是，它是一个充有氖气的小玻璃泡，里面装上两个电极，一个固定不动的和一个用 制成的形触片组成第2课时 一、教学目标1复习本章所学知识，能够综合应用法拉第电磁感应定律和楞次定律解决实际问题，加深对两个定律的理解。2进一步培养学生分析问题、解决问题的能力二、重点、难点分析：综合应用法拉第电磁感应定律和楞次定律解决实际问题既是重点也是难点三

12、、教法：讲练结合，学案导学四、教具：幻灯片、投影仪五、教学过程（一）例题精讲【例题1】如图所示，有一个弹性的轻质金属圆环，放在光滑的水平桌面上，环中央插着一根条形磁铁突然将条形磁铁迅速向上拔出，则此时金属圆环将 （ ）A圆环高度不变，但圆环缩小 B圆环高度不变，但圆环扩张C圆环向上跳起，同时圆环缩小 D圆环向上跳起，同时圆环扩张分析与解答：在金属环中磁通量有变化，所以金属环中有感应电流产生，按照楞次定律解决问题的步骤一步一步进行分析，分析出感应电流的情况后再根据受力情况考虑其运动与形变的问题原磁通量的方向竖直向上，当向上拔出条形磁铁时这个磁通量减小；所以感应电流的磁场要阻碍原磁场的减小，即感应

13、电流的磁场方向与原磁场方向相同，感应电流的磁场方向向上；由感应电流的磁场方向可以判断出感应电流的方向在由上向下俯视时是逆时针方向的 如右图所示为其剖面图，根据左手定则可以判断出金属环受力的情况如图所示注意安培力垂直于电流和磁感应强度决定的平面由于金属环是圆形的，它受到的安培力在水平方向上的效果是使金属圆环向外扩张，同时在竖直方向上的效果是有向上的力由题目可知，金属圆环很轻，受的重力较小，因此所受合力方向向上，产生向上的加速度这样金属圆环在向上跳起的同时向外扩张，所以D选项正确也可以根据感应电流的磁场总阻碍线圈和磁体间的相对运动来解答。当磁铁远离线圈时，线圈和磁体间的作用力为引力，由于金属圆环很

14、轻，受的重力较小，因此所受合力方向向上，产生向上的加速度同时由于线圈所在处磁场减弱，穿过线圈的磁通量减少，感应电流的磁场阻碍磁通量减少，故线圈有扩张的趋势。所以D选项正确。【例题2】如图所示，固定在匀强磁场中的水平导轨的间距L1=0.5 m，金属棒ad与导轨左端bc的距离L2=0.8 m，整个闭合回路的电阻为R=0.2，磁感应强度为B0=1 T的匀强磁场m竖直向下穿过整个回路ad杆通过滑轮和细绳接一个质量m = 0.04 kg的物体，不计一切摩擦现使磁场以T/s的变化率均匀地增大，求经过多少时间物体刚好离开地面？（g取10 m/s2）分析与解答： 物体刚要离开地面时，其受到的拉力F等于它的重力

15、mg，而拉力F等于棒所受的安培力，即：mg（.t）LL1其中（）为t时刻的磁感应强度，I为感应电流感应电流由变化的磁场产生，所以由上述两式可得：s点评：此题综合性较强，要综合力的平衡、安培力、感应电动势等知识共同解决问题【例题3】（2001年全国试题）如图甲所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距l=0.20 m，电阻R=1.0 ；有一导体杆静止地放在轨道上，与两轨道垂直，杆及轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于磁感强度B=0.50 T的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道面向下现用一外力F沿轨道方向拉杆，使之做匀加速运动，测得力F与时间t 的关系如图乙所示求杆的质量和加速度. 分析与解答：导

16、体杆在轨道上做匀加速直线运动，用表示其速度，t 表示时间，则有：杆切割磁感线，将产生感应电动势：在杆、轨道和电阻的闭合电路中产生电流：杆受到的安培力为：根据牛顿第二定律有： 联立上述各式，得 由图线上取两点代入上述公式，可解得：=10 m/s， =0.1 kg点评：解答本题所运用的知识相当简单，题目所涉及的物理过程也并不复杂，但由于物理过程的具体情况隐含在F-t图象中了，所以要求学生具有通过读图来获取信息的能力，因此本题是典型的从能力立意来命题的（二）课堂练习1竖直放置的U形导轨宽为L，上端串有电阻R（其余电阻不计）。磁感应强度为B的匀强磁场方向向外。金属棒ab质量为m，与导轨接触良好，不计摩擦，从静止释放后保持水平而下滑。求其下滑的最大速度。答案：。注意：该过程中的能量转化：重力做功的过程是重力势能向其他能转化的过程；安培力做功的过程是机械能向电能转化的过程；然后电流做功的过程是电能向内能转化的过程。稳定后重力的功率等于电功率也等于热功率。如果在该图上端电阻右边安一