電磁感應(yīng)總復(fù)習(xí)

1、電磁感應(yīng)總復(fù)習(xí),電磁感應(yīng)現(xiàn)象,一. 知識結(jié)構(gòu),導(dǎo)體切割,磁通變化,閉合回路的一部分導(dǎo)體切割磁感線,穿過閉合回路磁通量發(fā)生變化,E = BLV,E = n/ t,右手定則,楞次定律： （理解拓展）,自感現(xiàn)象,自感電動勢方向,自感電動勢大小 E =LI/ t,自感現(xiàn)象的應(yīng)用,電磁感應(yīng)典型問題,電路問題,動力學(xué)問題,能量問題,圖象問題,兩個典型模型：矩形線框有界磁場 導(dǎo)軌滑桿模型,1、三個基本問題,本章復(fù)習(xí)目標(biāo),楞次定律解決了感應(yīng)電流的方向判斷問題,法拉第電磁感應(yīng)定律用于計算感應(yīng)電動勢的大小,磁通量變化,感應(yīng)電動勢,磁通量變化快慢,感應(yīng)電動勢大小,磁通量增減,感應(yīng)電動勢方向,結(jié)論： 只要0 就有電磁

2、感應(yīng)現(xiàn)象發(fā)生,二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象,引起磁通量變化的常見情況,（1）閉合電路的部分導(dǎo)體做切割磁感 線運(yùn)動,（2）線圈在磁場中轉(zhuǎn)動,（3）磁感應(yīng)強(qiáng)度B變化,（4）線圈的面積變化,三、感應(yīng)電流的方向,1、特殊方法：右手定則 用于導(dǎo)線切割磁感線的情形。,例：在下列圖中，磁感強(qiáng)度B、感應(yīng)電流強(qiáng)度I、導(dǎo)線的運(yùn)動速度V等三個物理量中只給出兩個，試判斷出第三個物理量方向。(已知:三個物理量互相垂直）,如圖為地磁場磁感線的示意圖，在北半球地磁場的豎直分量向下。飛機(jī)在我國上空勻速航行，機(jī)翼保持水平，飛行高度不變，由于地磁場的作用，金屬機(jī)翼上有電勢差。設(shè)飛行員左方機(jī)翼末端處的電勢為U1，右方機(jī)翼末端的電勢為U2，（

3、） A若飛機(jī)從西往東飛，U1比U2高 B若飛機(jī)從東往西飛，U2比U1高 C若飛機(jī)從南往北飛，U1比U2高 D若飛機(jī)從北往南飛，U2比U1高,2、普適方法：楞次定律 內(nèi)容：感應(yīng)電流的磁場總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化,“四步法”判斷感應(yīng)電流方向： 1、明確原磁場B方向 2、明確磁通量的變化（是增還是減） 3、判斷感應(yīng)電流的磁場B的方向 4、安培定則判斷感應(yīng)電流的方向,楞次定律中“阻礙”的含意：阻礙不是阻止；可理解為 “增反、減同”,推廣式,電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的“因”與“果”,直接原因：,派生結(jié)果：,推論：結(jié)果一定阻礙原因,磁通量變化 相對運(yùn)動 切割運(yùn)動 電流變化(自感),感應(yīng)電流受力 受力而發(fā)

4、生運(yùn)動,楞次定律的理解,（1）“阻礙”不是阻止,而是延緩這種變化,（2）“阻礙”的不是磁感強(qiáng)度B，也不是磁通量，而是阻礙穿過閉合回路的磁通量變化,（3）由于“阻礙”作用才導(dǎo)致了電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化,（4）推廣： A、就磁通量來說增反減同 B、就相對運(yùn)動來說阻礙相對運(yùn)動：來據(jù)去留 C、就回路面積來說有增加或縮小的趨勢 D、就電流本身來說自感：增反減同,考點1、判斷感應(yīng)電流方向,感應(yīng)電流總是阻礙產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因,選擇題出現(xiàn),感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的(原磁場)磁通量的變化.,判斷感應(yīng)電流方向的步驟,(1)明確原磁場的方向；,(2)明確穿過閉合回路的磁通量是增加還是減少；,(3)根據(jù)楞次

5、定律，判定感應(yīng)電流的磁場方向；,(4)利用安培定則判定感應(yīng)電流的方向,歸納總結(jié),增反減同,右手螺旋定則,法拉第電磁感應(yīng)定律,用磁通變化計算感應(yīng)電動勢常見有2種情況,導(dǎo)體“切割”計算感應(yīng)電動勢時,考點2、電磁感應(yīng)電路問題,只有B變,只有S變,導(dǎo)體切割磁感線,E=BLV,（B、L、V三者兩兩垂直 ）,導(dǎo)體桿以其一端為圓心在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動,其中L是有效長度，V是L與B垂直的相對速度,線圈的轉(zhuǎn)動軸與磁感線垂直,如圖矩形線圈的長、寬分別為L1、L2,所圍面積為S,向右的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,線圈繞圖示的軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動,感應(yīng)電動勢的最大值為E=nBS,感應(yīng)電場與感生電動勢 1、感應(yīng)電場：變化的磁場

6、在其周圍空間激發(fā)的電場稱為感應(yīng)電場 特征：由于磁場的強(qiáng)弱變化，閉合電路中產(chǎn)生了感應(yīng)電流，電路中的自由電荷是在感應(yīng)電場作用下定向移動的，即由于感應(yīng)電場的變化，在電路中形成了感應(yīng)磁場，感應(yīng)電場為渦旋電場。 注：靜止的電荷激發(fā)的電場叫靜電場，靜電場電場線是由正電荷出發(fā)，終于負(fù)電荷，電場線是不閉合的，而感應(yīng)電場是一種渦旋電場，電場線是閉合的。,當(dāng)磁場增強(qiáng)時，產(chǎn)生的感應(yīng)電場是與磁場方向垂直的曲線，如果此空間存在閉合導(dǎo)線，導(dǎo)體中的自由電荷就會在電場力作用下定向移動，而產(chǎn)生感應(yīng)電流,2、感應(yīng)電動勢：由感生電場使導(dǎo)體產(chǎn)生的電動勢叫感生電動勢（導(dǎo)線不動，磁場隨時間變化時在導(dǎo)線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢） 1）作用：在電路

7、的作用就是電源，其電路就是內(nèi)電路，當(dāng)它與外電路連接后就會對外電路供電 2）產(chǎn)生原因：渦旋電場產(chǎn)生的電場力作為一種非靜電力在導(dǎo)體中產(chǎn)生感生電動勢,二、洛侖茲力與動生電動勢 1、動生電動勢：磁場不變，由導(dǎo)體運(yùn)動引起磁通量的變化而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 2、產(chǎn)生機(jī)理： 自由電荷會隨著導(dǎo)線棒運(yùn)動，并因此受到洛倫茲力，使導(dǎo)體中自由電荷沿導(dǎo)體棒移動，洛倫茲力為非靜電力（為正電荷）,動生電動勢的表達(dá)式： 作用在單位正電荷的洛倫茲力為 F=F 洛/e=vB 則動生電動勢為：E=FL=BLv 結(jié)論：與法拉第電磁感應(yīng)定律得到的結(jié)果一致,解題思路,1、確定電源：,產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的那一部分導(dǎo)體,其電阻為內(nèi)電阻,2、合理選

8、擇公式求感應(yīng)電動勢的大?。簞由鷒r感生?,3、利用右手定則或楞次定律判斷電流（電動勢）方向,4、分析電路結(jié)構(gòu)，畫等效電路圖，求總電阻,5、利用電路規(guī)律求解，主要有歐姆定律，串并聯(lián)規(guī)律等,注意（1）電源內(nèi)部電流從低電勢流向高電勢，電路中從高電勢到低電勢,（2）區(qū)別內(nèi)外電路,（3）注意全電路的電阻,電磁感應(yīng)中的電路問題,例 如圖3-8-5所示，MN是一根固定的通電長直導(dǎo)線，電流方向向上今將一金屬線框abcd放在導(dǎo)線上，讓線框的位置偏向?qū)Ь€的左邊，兩者彼此絕緣，當(dāng)導(dǎo)線中的電流I突然增大時，線框整體受力情況為： A受力向右 B受力向左 C受力向上 D受力為零,考點1、楞次定律的理解,A,練習(xí)、如圖所示

9、，A線圈接一靈敏電流計，B線框放在勻強(qiáng)磁場中，B線框的電阻不計，具有一定電阻的導(dǎo)體棒可沿線框無摩擦滑動今用一恒力F向右拉CD由靜止開始運(yùn)動，B線框足夠長，則通過電流計中的電流方向和大小變化是 AG中電流向上，強(qiáng)度逐漸增強(qiáng) BG中電流向下，強(qiáng)度逐漸增強(qiáng) CG中電流向上，強(qiáng)度逐漸減弱，最后為零 DG中電流向下，強(qiáng)度逐漸減弱，最后為零,考點1、楞次定律的理解,D,考點1、楞次定律的理解 二次電磁感應(yīng)問題 互感,BC,例2 如圖所示，導(dǎo)線全都是裸導(dǎo)線，半徑為r的圓內(nèi)有垂直圓平面的勻強(qiáng)磁場，磁感強(qiáng)度為B一根長度大于2r的導(dǎo)線MN以速率v在圓環(huán)上無摩擦地自左端勻速滑動到右端，電路中的定值電阻為R，其余電阻

10、不計求： MN從圓環(huán)的左端滑到右端的全過程中電阻R上的電流強(qiáng)度的平均值及通過R的電量,此題屬磁通變化類型還是切割類型？,能用 E=Blv計算出感應(yīng)電動勢嗎？,本題中何時感應(yīng)電流最大？感應(yīng)電流最大值為多少？,感應(yīng)電流的平均值I為什么不等于最大電流Imax與最小電流Imin=0的算術(shù)平均值？,考點2 電磁感應(yīng)中的電路問題,為使MN能保持勻速運(yùn)動，需外加的拉力是恒力還是變力？,電磁感應(yīng)的動力學(xué)問題,（1）給桿初速度,（2）給桿一個恒定拉力,能的觀點：,“外力”克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能.當(dāng)感應(yīng)電流通過用電器時，電能又轉(zhuǎn)化為其他形式的能.,同理，安培力做功的過程，是電能轉(zhuǎn)化為其

11、他形式的能的過程，安培力做多少功就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能.,電磁感應(yīng)的動力學(xué)問題,電能求解思路主要有三種： 1利用克服安培力求解：電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的電能等于克服安培力所做的功. 2得用能量守恒求解：開始的機(jī)械能總和與最后的機(jī)械能總和之差等于產(chǎn)生的電能（只有重力彈簧彈力和安培力做功）. 3利用電路特征來求解：通過電路中所產(chǎn)生的電能來計算.,電磁感應(yīng)的動力學(xué)問題,例3 如圖所示，豎直向上的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.5T+0.1t,水平放置的導(dǎo)軌不計電阻，不計摩擦阻力，寬度l=0.5m，在導(dǎo)軌上浮放著一金屬棒MN，電阻R0=0.1，并用水平細(xì)線通過定滑輪懸吊著質(zhì)量 M=2kg的重物導(dǎo)軌上的定值電

12、阻R=0.4，與P、Q端點相連組成回路又知PN長d=0.8m，求：從磁感強(qiáng)度為B開始計時，經(jīng)過多少時間金屬棒MN恰能將重物拉起？,考點2 電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題,導(dǎo)軌滑桿模型,例4 如圖所示，AB、CD是兩根足夠長的固定平行金屬導(dǎo)軌，兩導(dǎo)軌間的距離為l，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為，在整個導(dǎo)軌平面內(nèi)都有垂直于導(dǎo)軌平面斜向上方的勻強(qiáng)磁場，磁感強(qiáng)度為B，在導(dǎo)軌的A、D端連接一個阻值為R的電阻一根垂直于導(dǎo)軌放置的金屬棒ab，其質(zhì)量為m，從靜止開始沿導(dǎo)軌下滑求：ab棒下滑的最大速度（要求畫出ab棒的受力圖，已知ab與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為，導(dǎo)軌和金屬棒的電阻都不計）,考點 電磁感應(yīng)中的動態(tài)分析問題,導(dǎo)軌滑桿

13、模型,例5、如圖所示，固定在水平面上的間距為L的平行光滑導(dǎo)軌之間，接有阻值為R的電阻（導(dǎo)軌電阻不計）。勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直導(dǎo)軌平面向下。一根電阻為2R，質(zhì)量為m，長為2L的金屬桿ab垂直導(dǎo)軌放置，且桿中心在兩導(dǎo)軌正中間。今施加一水平向右的恒力F，使得導(dǎo)體桿ab以水平向右的初速度v0勻速前行，求： （1）恒力F的大??； （2）ab桿兩端的電勢差； （3）克服安培力做功的功率； （4）整個回路的電功率； （5）電阻R消耗的電功率。,導(dǎo)軌滑桿模型,例6兩根金屬導(dǎo)軌平行放置在傾角為=300的斜面上，導(dǎo)軌左端接有電阻R=10，導(dǎo)軌自身電阻不計。勻強(qiáng)磁場垂直于斜面向上，磁感強(qiáng)度B=0.5T。

14、質(zhì)量為m=0.1kg ，電阻R，=10的金屬棒ab靜止釋放，沿導(dǎo)軌下滑。如圖所示，設(shè)導(dǎo)軌足夠長，導(dǎo)軌寬度L=2m，金屬棒ab下滑過程中始終與導(dǎo)軌接觸良好，當(dāng)金屬棒下滑h=3m時，速度恰好達(dá)到最大速度2m/s，求此過程中電阻R中產(chǎn)生的熱量？,導(dǎo)軌滑桿模型,解決這類問題的關(guān)鍵在于通過受力分析確定運(yùn)動狀態(tài)來尋找過程中的臨界狀態(tài)，如速度、加速度取最大值或最小值的條件等.在對物體進(jìn)行受力分析時，由于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，多了一個安培力的作用，這一點是不能忽視的。,基本思路：,確定電源 （畫等效電路） (E,r),受力分析,運(yùn)動狀態(tài)的分析,臨界狀態(tài),感應(yīng)電流,運(yùn)動導(dǎo)體所受的安培力,矩形線框有界磁場模型,進(jìn)入過程：

15、1到2位置，進(jìn)入速度決定運(yùn)動情景 勻速進(jìn)入：重力安培力 加速進(jìn)入：重力安培力，加速度減小的加速運(yùn)動 減速進(jìn)入：重力 安培力，加速度減小的減速運(yùn)動,完全在磁場中：只受重力，豎直下拋運(yùn)動,出磁場：4到5位置，運(yùn)動情景？,磁場區(qū)域比較窄又怎樣？,勻速進(jìn)入磁場，又怎樣出磁場？,3.質(zhì)量為m、邊長為L的正方形導(dǎo)體框，從有界的勻強(qiáng)磁場上方由靜止自由下落線框每邊電阻為R勻強(qiáng)磁場的寬度為H(LH)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B方向垂直于紙面向內(nèi)線框下落過程中ab邊與磁場邊界平行且沿水平方向已知ab邊剛進(jìn)入磁場和剛穿出磁場時線框都做減速運(yùn)動，加速度大小都是g/3求： (1)ab邊剛進(jìn)入磁場時ab邊的電勢差Uab (2)cd

16、邊剛進(jìn)入磁場時的速度 (3)線框進(jìn)入磁場的過程中，ab邊的發(fā)熱量,4.圖中虛線為相鄰兩個勻強(qiáng)磁場區(qū)域1和2的邊界，兩個區(qū)域的磁場方向相反且都垂直于紙面，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小都為B，兩個區(qū)域的高度都為L一質(zhì)量為m、電阻為R、邊長也為L的單匝矩形導(dǎo)線框abcd，從磁場區(qū)上方某處豎直自由下落，ab邊保持水平且線框不發(fā)生轉(zhuǎn)動當(dāng)ab邊剛進(jìn)入?yún)^(qū)域1時，線框恰開始做勻速運(yùn)動；當(dāng)線框的ab邊下落到區(qū)域2的中間位置時，線框恰又開始做勻速運(yùn)動求： （1）當(dāng)ab邊剛進(jìn)入?yún)^(qū)域1時做勻速運(yùn)動的速度v1； （2）當(dāng)ab邊剛進(jìn)入?yún)^(qū)域2時，線框的加速度大小與方向； （3）線框從開始運(yùn)動到ab邊剛要離開磁場區(qū)域2時的下落過程中產(chǎn)生的

17、熱量Q,7. 水平地面上方的H高區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)磁場，水平界面PP是磁場的上邊界，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向是水平的，垂直于紙面向里。在磁場的正上方，有一個位于豎直平面內(nèi)的閉合的矩形平面導(dǎo)線框abcd，ab長為L1 bc長為L2，L1L2，線框的質(zhì)量為m，電阻為R。使線框abcd從高處自由落下，ab邊下落的過程中始終保持水平，已知線框進(jìn)入磁場的過程中的運(yùn)動情況是cd邊進(jìn)入磁場以后，線框先做加速運(yùn)動，然后做勻速運(yùn)動，直到ab邊到達(dá)邊界PP為止。從線框開始下落到cd邊剛好到達(dá)水平地面的過程中，線框中產(chǎn)生的焦耳熱為Q。 (1)線框abcd在進(jìn)入磁場 的過程中，通過導(dǎo)線的某一橫截面的 電荷量是多少?,(1)線框

18、abcd在進(jìn)入磁場的過程中，通過導(dǎo)線的某一橫截面的電荷量是多少? (2)線框是從c邊距邊界PP多高處 開始下落的? (3)線框的cd邊到達(dá)地面時線框的 速度大小是多少?,1、定性或定量地表示出所研究問題的函數(shù)關(guān)系,2、在圖象中E、I、B等物理量的方向是通過正負(fù)值來反映,3、畫圖象時要注意橫、縱坐標(biāo)的單位長度定義或表達(dá),4、要注意區(qū)別正弦波、方波、鋸齒波、一次函數(shù)差異,選擇題技巧：先看正負(fù)，再看形狀、走勢，最后看特殊位置,利用圖像解題技巧：看坐標(biāo)軸，看斜率，看特殊點，最后看走勢,電磁感應(yīng)的圖像問題,方向,變化：VEI,某邊進(jìn)入、出,例5 如圖甲所示，一個由導(dǎo)體做成的矩形線圈，以恒定速率v運(yùn)動，從無磁場區(qū)進(jìn)入勻強(qiáng)磁場區(qū)，然后出來若取反時針方向為電流正方向，那么圖乙中的哪一個圖線能正確地表示電路中電流與時間的函數(shù)關(guān)系？,考點:電磁感應(yīng)中的圖像問題,L恒定，電動勢如何變化看速度V的變化,V恒定，電動勢如何變化看有效長度L的變化,多邊進(jìn)入磁場，涉及到多個電源的連接問題