電磁感應(yīng)復(fù)習課件[1]

1、電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)在電磁感應(yīng)一章主要要解決三個基本問題在電磁感應(yīng)一章主要要解決三個基本問題1、感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件是什么？、感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件是什么？2、感應(yīng)電流的方向如何判斷？、感應(yīng)電流的方向如何判斷？3、感應(yīng)電流的大?。ǜ袘?yīng)電動勢）應(yīng)如何計算？、感應(yīng)電流的大小（感應(yīng)電動勢）應(yīng)如何計算？ 楞次定律解決了感應(yīng)電流的方向判斷問題，法拉第電磁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，而感應(yīng)電流的大小感應(yīng)定律用于計算感應(yīng)電動勢的大小，而感應(yīng)電流的大小只需運用閉合電路歐姆定律即可確定。因此，只需運用閉合電路歐姆定律即可確定。因此，楞次定律、楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定

2、律法拉第電磁感應(yīng)定律是電磁感應(yīng)這一章的重點。是電磁感應(yīng)這一章的重點。 另外，電磁感應(yīng)的規(guī)律也是自感、交變電流、變壓器等知另外，電磁感應(yīng)的規(guī)律也是自感、交變電流、變壓器等知識的基礎(chǔ)，與實際生活聯(lián)系較多，因而在電磁學中占據(jù)了舉識的基礎(chǔ)，與實際生活聯(lián)系較多，因而在電磁學中占據(jù)了舉足輕重的地位。足輕重的地位。 全章可分為全章可分為三三個單元：個單元：第一單元：第一單元：磁通量磁通量 產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件 楞次定律和右手定則楞次定律和右手定則第第二二單元：單元：法拉第電磁感應(yīng)定律和切割感應(yīng)法拉第電磁感應(yīng)定律和切割感應(yīng) 電動勢電動勢 第三單元第三單元： 自感現(xiàn)象自感現(xiàn)象第一單元：第一單元：

3、磁通量磁通量 電磁感應(yīng)現(xiàn)象電磁感應(yīng)現(xiàn)象 產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件 楞次楞次定律和右手定則定律和右手定則一、磁通量一、磁通量 磁感應(yīng)強度磁感應(yīng)強度B與垂直磁場方向的面積與垂直磁場方向的面積S的乘積叫做穿過這的乘積叫做穿過這個面的磁通量個面的磁通量=BS=BS1 1、S S與與B B垂直：垂直：3 3、S S與與B B不垂直不平行：不垂直不平行：=B=BS= BSS= BS=Bs=Bscos （1 1）磁通量的物理意義就是穿過某一面積的磁感線條數(shù)）磁通量的物理意義就是穿過某一面積的磁感線條數(shù)（2）S是指閉合回路中包含磁場的那部分有效面積是指閉合回路中包含磁場的那部分有效面積Badbc2

4、 2、 S S與與B B平行：平行：=0=0（3）磁通量雖然是標量，卻有正負之分）磁通量雖然是標量，卻有正負之分 磁通量如同力做功一樣，雖然是標量，卻有正負之分，磁通量如同力做功一樣，雖然是標量，卻有正負之分，如果穿過某個面的磁通量為如果穿過某個面的磁通量為，將該面轉(zhuǎn)過，將該面轉(zhuǎn)過180，那么穿過，那么穿過該面的磁通量就是該面的磁通量就是- 如圖甲所示兩個環(huán)如圖甲所示兩個環(huán)a和和b，其面積，其面積SaSb，它們套在同一磁鐵的中央，試比較穿，它們套在同一磁鐵的中央，試比較穿過環(huán)過環(huán)a、b的磁通量的大小？的磁通量的大??？ 我們?nèi)魪纳贤驴矗瑒t穿過環(huán)我們?nèi)魪纳贤驴?，則穿過環(huán)a、b的的 磁感線如圖乙

5、所示，磁感線有進有出相互磁感線如圖乙所示，磁感線有進有出相互抵消后，即抵消后，即a=出出-進進，得，得ab 。 由此可知，若有像圖乙所示的磁場，在由此可知，若有像圖乙所示的磁場，在求磁通量時要按代數(shù)和的方法求總的磁通量。求磁通量時要按代數(shù)和的方法求總的磁通量。 （4）磁通量與線圈的匝數(shù)無關(guān)）磁通量與線圈的匝數(shù)無關(guān) 磁通量與線圈的匝數(shù)無關(guān)，也就是磁通量大小不受線磁通量與線圈的匝數(shù)無關(guān)，也就是磁通量大小不受線圈匝數(shù)影響。同理，磁通量的變化量也不受匝數(shù)的影響。圈匝數(shù)影響。同理，磁通量的變化量也不受匝數(shù)的影響。二、磁通量的變化量二、磁通量的變化量=2-1 三、感應(yīng)電流三、感應(yīng)電流(電動勢電動勢)產(chǎn)生的

6、條件產(chǎn)生的條件 產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的條件：只要穿過某一回路的磁通量產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的條件：只要穿過某一回路的磁通量發(fā)生變化發(fā)生變化. 產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：滿足產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的同時，產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：滿足產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的同時，電路必須是閉合的。電路必須是閉合的。例：如圖例：如圖112所示，以邊長為所示，以邊長為50cm的正方形導線框，放置在的正方形導線框，放置在B=0.40T的身強磁場中。已知磁場方向與水平方向成的身強磁場中。已知磁場方向與水平方向成37角，角，求線框繞其一邊從水平方向轉(zhuǎn)至豎直方向的過程中磁通量的變求線框繞其一邊從水平方向轉(zhuǎn)至豎直方向的過程中磁通量的變化量化量四、感應(yīng)電流四、感應(yīng)電流

7、(電動勢電動勢)方向的判定：方向的判定： 1右手定則，右手定則， 主要用于閉合回路的一部分導體做切割磁感線運動主要用于閉合回路的一部分導體做切割磁感線運動時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與感應(yīng)電流的方向判定，應(yīng)用時時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與感應(yīng)電流的方向判定，應(yīng)用時要特別注意四指指向是電源內(nèi)部電流的方向因而也是要特別注意四指指向是電源內(nèi)部電流的方向因而也是電勢升高的方向。電勢升高的方向。 伸開右手，讓大拇指跟其余四指伸開右手，讓大拇指跟其余四指垂直垂直，并與手掌在同一平面內(nèi)，讓磁，并與手掌在同一平面內(nèi)，讓磁感線垂直感線垂直(或斜著或斜著)穿過掌心，穿過掌心，大拇指大拇指指向?qū)w指向?qū)w運動運動的方向，其余的方

8、向，其余四指四指所指所指的方向就是的方向就是感應(yīng)電流的方向感應(yīng)電流的方向.原磁場原磁場 方向方向磁通量變化磁通量變化感應(yīng)電流感應(yīng)電流磁場方向磁場方向運動運動現(xiàn)象現(xiàn)象感應(yīng)電流方感應(yīng)電流方向（俯視，向（俯視，順、逆時針）順、逆時針）B B感感與與B B原原的方的方向（同向、反向（同向、反向）向）向上向上增加增加順時針順時針向下向下反向反向向上向上減少減少逆時針逆時針向上向上同向同向S SN NS SN NN NS增加增加向下向下向上向上逆時針逆時針反向反向N NS向下向下減少減少順時針順時針向下向下同向同向2. 楞次定律：楞次定律： 感應(yīng)電流的磁場，總是阻礙引起感應(yīng)電流的感應(yīng)電流的磁場，總是阻礙引

9、起感應(yīng)電流的磁通量的變化磁通量的變化.原磁場的磁通量原磁場的磁通量減減小時，感應(yīng)電流磁場與原磁場方向相小時，感應(yīng)電流磁場與原磁場方向相同同；原磁場的磁通量原磁場的磁通量增增加時，感應(yīng)電流磁場與原磁場方向相加時，感應(yīng)電流磁場與原磁場方向相反反(1)利用楞次定律判定感應(yīng)電流方向的一般步驟是：利用楞次定律判定感應(yīng)電流方向的一般步驟是：明確閉合回路中引起感應(yīng)電流的明確閉合回路中引起感應(yīng)電流的原磁場方向原磁場方向；確定原磁場穿過閉合回路中的磁通量確定原磁場穿過閉合回路中的磁通量如何變化如何變化(是是增大還是減小增大還是減小)；根據(jù)楞次定律確定根據(jù)楞次定律確定感應(yīng)電流的磁場方向感應(yīng)電流的磁場方向(增反減同

10、增反減同) 注意：注意：“阻礙阻礙”不是阻止不是阻止，阻礙磁通量變化指：磁通量，阻礙磁通量變化指：磁通量增加時，阻礙增加增加時，阻礙增加(感應(yīng)電流的磁場和原磁場方向相反，起感應(yīng)電流的磁場和原磁場方向相反，起抵消作用抵消作用)（實際上磁通量還是增加）；磁通量減少時，阻（實際上磁通量還是增加）；磁通量減少時，阻礙減少礙減少(感應(yīng)電流的磁場和原磁場方向一致，起補償作用感應(yīng)電流的磁場和原磁場方向一致，起補償作用)（實際上磁通量還是減?。?。（實際上磁通量還是減小）。 利用利用安培定則安培定則（右手螺旋定則）確定感應(yīng)電流方向（右手螺旋定則）確定感應(yīng)電流方向【例例】如圖所示，有一圓環(huán)，在其左側(cè)如圖所示，有一

11、圓環(huán)，在其左側(cè)放著一條形磁鐵，當把磁鐵向右移動時，放著一條形磁鐵，當把磁鐵向右移動時，判斷環(huán)的運動情況判斷環(huán)的運動情況阻礙相對運動，可理解為阻礙相對運動，可理解為“來拒去留來拒去留”； （因相對運動而引起的感應(yīng)電流）（因相對運動而引起的感應(yīng)電流） 使線圈面積有擴大或縮小的趨勢；使線圈面積有擴大或縮小的趨勢；( (增縮減擴增縮減擴) ) 阻礙原電流的變化阻礙原電流的變化 （自感現(xiàn)象）（自感現(xiàn)象） 第第二二單元：單元：法拉第電磁感應(yīng)定律和切割感應(yīng)電動勢法拉第電磁感應(yīng)定律和切割感應(yīng)電動勢一、法拉第電磁感應(yīng)定律一、法拉第電磁感應(yīng)定律 1、表述：、表述： 電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁電路中

12、感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的通量的變化率變化率成正比成正比 2、公式：、公式： Ek/t k為比例常數(shù)，為比例常數(shù)， 當當E、t都都取國際單位時，取國際單位時，k1，所以有，所以有E/t 若線圈有若線圈有n匝，則相當于匝，則相當于n個相同的電動勢個相同的電動勢/t串聯(lián)，所串聯(lián)，所以整個線圈中的電動勢為以整個線圈中的電動勢為En/t。3、磁通量、磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化量、磁通量的變化率（、磁通量的變化率（/t）的意義的意義 物理意義物理意義與電磁感應(yīng)的關(guān)與電磁感應(yīng)的關(guān)系系磁通量磁通量穿過回路的磁感穿過回路的磁感線的條數(shù)線的條數(shù)無關(guān)無關(guān)磁通量變化磁通量變化穿過回路的磁通

13、穿過回路的磁通量的量的變化量變化量感應(yīng)電動勢產(chǎn)生感應(yīng)電動勢產(chǎn)生的的條件條件磁通量變化率磁通量變化率穿過回路的磁通穿過回路的磁通量的量的變化快慢變化快慢 決定決定感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢的的大小大小4.感應(yīng)電量的計算感應(yīng)電量的計算 設(shè)在時間設(shè)在時間 t t內(nèi)通過導線截面的電量為內(nèi)通過導線截面的電量為q q，則根據(jù)電流定，則根據(jù)電流定義式義式 及法拉第電磁感應(yīng)定律及法拉第電磁感應(yīng)定律 E=n E=n /t t ，得：，得：Iqt/ RnttRntREtIq如果閉合電路是一個單匝線圈（如果閉合電路是一個單匝線圈（n=1n=1），則：），則：qR 上式中上式中n為線圈的匝數(shù)，為線圈的匝數(shù)， 為磁通量的變化

14、量，為磁通量的變化量，R為閉為閉合電路的總電阻。合電路的總電阻。注意：與發(fā)生磁通量變化的時間無關(guān)。注意：與發(fā)生磁通量變化的時間無關(guān)。 二、關(guān)于公式二、關(guān)于公式E=BLv的正確理解的正確理解（1）當導體運動的方向既跟導體本身垂直又跟磁感線垂直時，）當導體運動的方向既跟導體本身垂直又跟磁感線垂直時，感應(yīng)電動勢最大，感應(yīng)電動勢最大， E=BLv ；導體運動的方向和磁感線平行時，；導體運動的方向和磁感線平行時，不切割磁感線，感應(yīng)電動勢為零；不切割磁感線，感應(yīng)電動勢為零； 0或或180時時E=0；導體運動的方向和磁感線不垂直不平行時，分解導體運動的方向和磁感線不垂直不平行時，分解v或或B，取，取垂垂直分

15、量直分量進行計算。進行計算。（2）此公式用于勻強磁場，導體各部分切割磁感線速度相同）此公式用于勻強磁場，導體各部分切割磁感線速度相同情況。情況。 （3）若導體各部分切割磁感線速度不同，可取其平均速度求）若導體各部分切割磁感線速度不同，可取其平均速度求電動勢。電動勢。 （4）公式中的）公式中的L指有效切割長度。指有效切割長度。 例、直接寫出圖示各種情況下導線兩端的感應(yīng)電動勢例、直接寫出圖示各種情況下導線兩端的感應(yīng)電動勢的表達式的表達式(B.L.R(B.L.R已知已知) )答案答案: : E=Blvsin;E=Blvsin;E=2BRv;E=2BRv;E=BRvE=BRv三三.轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢

16、轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 轉(zhuǎn)動軸與磁感線平行。如圖，磁感應(yīng)強度為轉(zhuǎn)動軸與磁感線平行。如圖，磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場的勻強磁場方向垂直于紙面向外，長方向垂直于紙面向外，長L的金屬棒的金屬棒oa以以o為軸在該平面內(nèi)為軸在該平面內(nèi)以角速度以角速度逆時針勻速轉(zhuǎn)動。求金屬棒中的感應(yīng)電動勢。逆時針勻速轉(zhuǎn)動。求金屬棒中的感應(yīng)電動勢。 在應(yīng)用感應(yīng)電動勢的公式時，在應(yīng)用感應(yīng)電動勢的公式時，必須注意其中的速度必須注意其中的速度v應(yīng)該指導線應(yīng)該指導線上各點的平均速度，在圖中應(yīng)該是上各點的平均速度，在圖中應(yīng)該是金屬棒金屬棒中點的速度中點的速度，因此有。，因此有。2212LBLBLE例、豎直平面內(nèi)有一金屬圓環(huán)，半徑為例、豎

17、直平面內(nèi)有一金屬圓環(huán)，半徑為a，總電，總電阻為阻為R，有感應(yīng)強度為，有感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直穿過環(huán)的勻強磁場垂直穿過環(huán)平面，環(huán)的最高點平面，環(huán)的最高點A有鉸鏈連接長度為有鉸鏈連接長度為2a，電，電阻也為阻也為R的導體棒的導體棒AB，它由水平位置緊貼環(huán)面，它由水平位置緊貼環(huán)面擺下，如圖，當擺到豎直位置時，擺下，如圖，當擺到豎直位置時，B端的線速端的線速度為度為v，則此時，則此時AB兩端的電壓大小為（兩端的電壓大小為（ ） Bav/5 4Bav/5 Bav Bav/3ABB線圈的轉(zhuǎn)動軸與磁感線垂直。如圖，矩形線圈的長、寬分線圈的轉(zhuǎn)動軸與磁感線垂直。如圖，矩形線圈的長、寬分別為別為L1、L2，所

18、圍面積為，所圍面積為S，向右的勻強磁場的磁感應(yīng)強度為，向右的勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，線圈繞圖示的軸以角速度，線圈繞圖示的軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動。線圈的勻速轉(zhuǎn)動。線圈的ab、cd兩邊兩邊切割磁感線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相加可得切割磁感線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相加可得E=BS。如果線圈。如果線圈由由n匝導線繞制而成，則匝導線繞制而成，則E=nBS。從圖示位置開始計時，則。從圖示位置開始計時，則感應(yīng)電動勢的瞬時值為感應(yīng)電動勢的瞬時值為e=nBScost 。該結(jié)論與線圈的形狀。該結(jié)論與線圈的形狀和轉(zhuǎn)動軸的具體位置無關(guān)（但是軸必須與和轉(zhuǎn)動軸的具體位置無關(guān)（但是軸必須與B垂直）。垂直）。實際上，這就是交流發(fā)電機發(fā)出

19、的交流電的瞬時電動勢公式。實際上，這就是交流發(fā)電機發(fā)出的交流電的瞬時電動勢公式。 四、公式四、公式E=n /t與與E=BLvsin的區(qū)別與聯(lián)系的區(qū)別與聯(lián)系（1）研究對象不同，）研究對象不同，E=n /t的的研究對象是一個回路研究對象是一個回路，而，而E=BLvsin研究對象是磁場中運動的一段導體研究對象是磁場中運動的一段導體。（2）物理意義不同；）物理意義不同；E=n /t求得是求得是t時間內(nèi)的時間內(nèi)的平均感應(yīng)電平均感應(yīng)電動勢動勢，當，當t0時，則時，則E為瞬時感應(yīng)電動勢；而為瞬時感應(yīng)電動勢；而E=BLvsin，如果如果v是某時刻的瞬時速度，則是某時刻的瞬時速度，則E也是該時刻的也是該時刻的瞬

20、時感應(yīng)電動勢瞬時感應(yīng)電動勢；若；若v為平均速度，則為平均速度，則E為平均感應(yīng)電動勢。為平均感應(yīng)電動勢。（3）E=n /t求得的電動勢是整個回路的感應(yīng)電動勢，而求得的電動勢是整個回路的感應(yīng)電動勢，而不是回路中某部分導體的電動勢。不是回路中某部分導體的電動勢。整個回路的電動勢為零，整個回路的電動勢為零，其回路中某段導體的感應(yīng)電動勢不一定為零其回路中某段導體的感應(yīng)電動勢不一定為零。（4）E=BLvsin和和E=n /t本質(zhì)上是本質(zhì)上是統(tǒng)一統(tǒng)一。前者是后者的一種。前者是后者的一種特殊情況。但是，當導體做切割磁感線運動時，用特殊情況。但是，當導體做切割磁感線運動時，用EBLvsin求求E比較方便；當穿過

21、電路的磁通量發(fā)生變化，用比較方便；當穿過電路的磁通量發(fā)生變化，用E= n /t求求E比較方便。比較方便。五、互感現(xiàn)象、自感現(xiàn)象五、互感現(xiàn)象、自感現(xiàn)象1 1、 當一個線圈中電流變化，在另一個線圈中產(chǎn)生當一個線圈中電流變化，在另一個線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象，稱為感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象，稱為互感互感?；ジ鞋F(xiàn)象中產(chǎn)生?；ジ鞋F(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，稱為的感應(yīng)電動勢，稱為互感電動勢?；ジ须妱觿?。2 2、互感現(xiàn)象不僅發(fā)生于繞在同一鐵芯上的兩個線圈互感現(xiàn)象不僅發(fā)生于繞在同一鐵芯上的兩個線圈之間之間,且可發(fā)生于且可發(fā)生于任何兩個相互靠近的電路任何兩個相互靠近的電路之間之間.3 3、利用互感現(xiàn)象，可以把能、利用互感現(xiàn)

22、象，可以把能量從一個線圈傳遞到另一個量從一個線圈傳遞到另一個線圈。因此，互感現(xiàn)象在電線圈。因此，互感現(xiàn)象在電工技術(shù)和電子技術(shù)中有廣泛工技術(shù)和電子技術(shù)中有廣泛的應(yīng)用。的應(yīng)用。 在法拉第的實驗中兩個線圈并沒有用導線在法拉第的實驗中兩個線圈并沒有用導線連接，當一個線圈中的電流變化時，在另一連接，當一個線圈中的電流變化時，在另一個線圈中為什么會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢呢？個線圈中為什么會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢呢？1、由于導體由于導體本身的電流本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，叫磁感應(yīng)現(xiàn)象，叫自感現(xiàn)象自感現(xiàn)象。2 2、自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫、自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫自感電動勢自感電動勢。 自感電

23、動勢的作用：阻礙導體中原來的電自感電動勢的作用：阻礙導體中原來的電流變化。流變化。 注意：注意： “ “阻礙阻礙”不是不是“阻止阻止”，電流原來，電流原來怎么變化還是怎么變，只是變化變慢了，即怎么變化還是怎么變，只是變化變慢了，即對電流的變化起延遲作用。對電流的變化起延遲作用。 A A1 1、A A2 2是規(guī)格完全一樣的燈泡。是規(guī)格完全一樣的燈泡。閉合電鍵閉合電鍵S S，調(diào)節(jié)變阻器，調(diào)節(jié)變阻器R R，使，使A A1 1、A A2 2亮度相同，再調(diào)節(jié)亮度相同，再調(diào)節(jié)R R1 1，使兩燈正，使兩燈正常發(fā)光，然后斷開開關(guān)常發(fā)光，然后斷開開關(guān)S S。重新閉。重新閉合合S S，觀察到什么現(xiàn)象？，觀察到什

24、么現(xiàn)象？ 燈泡燈泡A A2 2立刻正常發(fā)光立刻正常發(fā)光，跟線圈，跟線圈L L串聯(lián)的燈泡串聯(lián)的燈泡A A1 1逐漸亮起來逐漸亮起來。電路接通時，電流由零開始增加，穿過線圈電路接通時，電流由零開始增加，穿過線圈L L的的磁通量逐漸增加，磁通量逐漸增加，L L中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的方向中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的方向與原來的電流方向相反，阻礙與原來的電流方向相反，阻礙L L中電流增加，即中電流增加，即推遲了電流達到正常值的時間。推遲了電流達到正常值的時間。現(xiàn)象：現(xiàn)象：分析：分析： 接通電路，待燈泡接通電路，待燈泡A A正常正常發(fā)光。然后斷開電路，觀察發(fā)光。然后斷開電路，觀察到什么現(xiàn)象？到什么現(xiàn)象？現(xiàn)象：現(xiàn)象：

25、自感系數(shù)自感系數(shù)1 1、自感電動勢的大小：與電流的變化率成正比、自感電動勢的大?。号c電流的變化率成正比2 2、自感系數(shù)、自感系數(shù) L L簡稱自感或電感簡稱自感或電感（1 1）決定線圈自感系數(shù)的因素：）決定線圈自感系數(shù)的因素： （2 2）自感系數(shù)的單位：）自感系數(shù)的單位：亨利亨利，簡稱亨，符號是，簡稱亨，符號是 H H。 常用單位：毫亨（常用單位：毫亨（m Hm H） 微亨（微亨（H H） IELt 實驗表明，線圈越大，越粗，匝數(shù)越多，自感實驗表明，線圈越大，越粗，匝數(shù)越多，自感系數(shù)越大。另外，帶有鐵芯的線圈的自感系數(shù)比系數(shù)越大。另外，帶有鐵芯的線圈的自感系數(shù)比沒有鐵芯時大得多。沒有鐵芯時大得多

26、。磁場的能量磁場的能量 問題：在斷電自感的實驗中，為什么開關(guān)問題：在斷電自感的實驗中，為什么開關(guān)斷開后，燈泡的發(fā)光會持續(xù)一段時間？甚斷開后，燈泡的發(fā)光會持續(xù)一段時間？甚至會比原來更亮？試從能量的角度加以討至會比原來更亮？試從能量的角度加以討論。論。 開關(guān)閉合時線圈中有電流，電流產(chǎn)生磁開關(guān)閉合時線圈中有電流，電流產(chǎn)生磁場，能量儲存在磁場中，開關(guān)斷開時，線場，能量儲存在磁場中，開關(guān)斷開時，線圈作用相當于電源，把磁場中的能量轉(zhuǎn)化圈作用相當于電源，把磁場中的能量轉(zhuǎn)化成電能。成電能。 電磁感應(yīng)的圖象問題是高考中的熱點問題，它要求考生做到電磁感應(yīng)的圖象問題是高考中的熱點問題，它要求考生做到三會：三會：會識

27、圖會識圖認識圖象，理解圖象的物理意義；認識圖象，理解圖象的物理意義；會作圖會作圖依據(jù)物理現(xiàn)象、物理過程、物理規(guī)律畫出相應(yīng)的圖象；依據(jù)物理現(xiàn)象、物理過程、物理規(guī)律畫出相應(yīng)的圖象；會用圖會用圖能用圖象分析、描述電磁感應(yīng)過程，用圖象法解決問題。能用圖象分析、描述電磁感應(yīng)過程，用圖象法解決問題。 電磁感應(yīng)的圖象主要涉及磁感強度電磁感應(yīng)的圖象主要涉及磁感強度B、磁通量、磁通量、感應(yīng)電動、感應(yīng)電動勢勢e和感應(yīng)電流和感應(yīng)電流i隨時間隨時間t變化的圖象，即變化的圖象，即B-t圖像圖像、 -t圖象圖象、e-t圖象圖象、i-t圖象圖象等。對于切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流等。對于切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)

28、電流的情況還常涉及感應(yīng)電動勢的情況還常涉及感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流和感應(yīng)電流i隨位移變化的圖象，隨位移變化的圖象，即即e-x圖象圖象、i-x圖象圖象等。等。 在研究這些圖象時，主要弄清在研究這些圖象時，主要弄清坐標軸表示的物理量坐標軸表示的物理量、截距截距、斜率斜率等的物理意義，要注意相關(guān)規(guī)律的應(yīng)用，如等的物理意義，要注意相關(guān)規(guī)律的應(yīng)用，如右手定則右手定則、楞楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律等，有時還需要應(yīng)用力學規(guī)律來等，有時還需要應(yīng)用力學規(guī)律來分析加速度、速度等。通常我們遇到的電磁感應(yīng)圖象問題可以分析加速度、速度等。通常我們遇到的電磁感應(yīng)圖象問題可以分為圖象的選擇、描繪、關(guān)

29、聯(lián)和計算，下面舉例分析。分為圖象的選擇、描繪、關(guān)聯(lián)和計算，下面舉例分析。一、電磁感應(yīng)中的圖像問題一、電磁感應(yīng)中的圖像問題例：例： 一矩形線圈位于一隨時間一矩形線圈位于一隨時間t變化的勻強磁場內(nèi)，磁場方向變化的勻強磁場內(nèi)，磁場方向垂直線圈所在的平面（紙面）向里，如圖甲所示。磁感應(yīng)強垂直線圈所在的平面（紙面）向里，如圖甲所示。磁感應(yīng)強度度B隨隨t的變化規(guī)律如圖乙所示。以的變化規(guī)律如圖乙所示。以I表示線圈中的感應(yīng)電流，表示線圈中的感應(yīng)電流，以圖甲線圈上箭頭所示方向的電流為正，則以下的圖中以圖甲線圈上箭頭所示方向的電流為正，則以下的圖中(圖丙圖丙)正確的是（正確的是（ ） 6. 如圖所示，在如圖所示，

30、在PQ、QR區(qū)域中存在著磁感應(yīng)強度大小相等、區(qū)域中存在著磁感應(yīng)強度大小相等、方向相反的勻強磁場，磁場方向均垂直于紙面，一正方形方向相反的勻強磁場，磁場方向均垂直于紙面，一正方形導線框?qū)Ь€框abcd位于紙面內(nèi)，位于紙面內(nèi)，ab邊與磁場的邊界邊與磁場的邊界P重合。導線框重合。導線框與磁場區(qū)域的尺寸如圖所示。從與磁場區(qū)域的尺寸如圖所示。從t=0時刻開始，線框勻速橫時刻開始，線框勻速橫穿兩個磁場區(qū)域，以穿兩個磁場區(qū)域，以abcd為為線框中的電流線框中的電流i的正方向，的正方向，向左為導線框所受安培力的正方向，以下向左為導線框所受安培力的正方向，以下i t 和和Ft關(guān)系示關(guān)系示意圖中正確的是意圖中正確的

31、是 （ ） 問題的處理思路問題的處理思路 1 1、確定電源、確定電源: :產(chǎn)生感應(yīng)電流或感應(yīng)電動勢的那部分電產(chǎn)生感應(yīng)電流或感應(yīng)電動勢的那部分電路就相當于電源，利用路就相當于電源，利用法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律確定其電確定其電動勢的大小，利用動勢的大小，利用楞次定律楞次定律確定其正負極確定其正負極. . 需要強調(diào)的是：在電源需要強調(diào)的是：在電源內(nèi)部內(nèi)部電流是由電流是由負極流向正極負極流向正極的，的，在在外部外部從從正極流向外電路正極流向外電路，并由負極流入電源，并由負極流入電源. .如無感如無感應(yīng)電流，則可以假設(shè)電流如果存在時的流向應(yīng)電流，則可以假設(shè)電流如果存在時的流向. . 2 2、

32、分析電路結(jié)構(gòu)、分析電路結(jié)構(gòu), ,畫等效電路圖畫等效電路圖. . 3 3、利用電路規(guī)律求解、利用電路規(guī)律求解, ,主要有歐姆定律，串并聯(lián)規(guī)律主要有歐姆定律，串并聯(lián)規(guī)律等等. . 例題例題: :用同樣材料和規(guī)格的導線做成的圓環(huán)用同樣材料和規(guī)格的導線做成的圓環(huán)a a和和b,b,它們的半徑之比它們的半徑之比r ra a:r :rb b2:1,2:1,連接兩圓環(huán)連接兩圓環(huán)部分的兩根直導線的電阻不計且靠的很近部分的兩根直導線的電阻不計且靠的很近, ,均均勻變化的磁場具有理想的邊界（邊界寬于圓勻變化的磁場具有理想的邊界（邊界寬于圓環(huán)直徑）如圖所示環(huán)直徑）如圖所示, ,磁感應(yīng)強度以恒定的變化磁感應(yīng)強度以恒定的

33、變化率變化率變化. .那么當那么當a a環(huán)置于磁場中與環(huán)置于磁場中與b b環(huán)置于磁環(huán)置于磁場中兩種情況下場中兩種情況下, ,直導線中上下直導線中上下A A、B B兩點電兩點電勢差之比勢差之比U U1 1 / U / U2 2為為 . . B BA AB BA A電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流在磁場中將受到安培力的電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流在磁場中將受到安培力的作用，因此，電磁感應(yīng)問題往往跟力學問題聯(lián)系在一起。作用，因此，電磁感應(yīng)問題往往跟力學問題聯(lián)系在一起。解決這類電磁感應(yīng)中的力學問題，不僅要應(yīng)用電磁學解決這類電磁感應(yīng)中的力學問題，不僅要應(yīng)用電磁學中的有關(guān)規(guī)律，如中的有關(guān)規(guī)律，如楞次定律楞次定律、法拉

34、第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律、左右左右手定則手定則、安培力的計算公式安培力的計算公式等，還要應(yīng)用力學中的有關(guān)規(guī)等，還要應(yīng)用力學中的有關(guān)規(guī)律，如律，如牛頓運動定律牛頓運動定律、動量定理動量定理、動能定理動能定理、動量守恒定動量守恒定律律、機械能守恒定律機械能守恒定律等。要將電磁學和力學的知識綜合起等。要將電磁學和力學的知識綜合起來應(yīng)用。來應(yīng)用。由于安培力和導體中的電流、運動速度均有關(guān)，由于安培力和導體中的電流、運動速度均有關(guān)， 所所以對磁場中運動導體進行以對磁場中運動導體進行動態(tài)分析動態(tài)分析十分必要。十分必要。問題：問題：豎直放置的豎直放置的U U形導軌寬為形導軌寬為L L，上端串，上端串有

35、電阻有電阻R R。磁感應(yīng)強度為。磁感應(yīng)強度為B B的勻強磁場方向的勻強磁場方向垂直于紙面向外。金屬棒垂直于紙面向外。金屬棒abab的質(zhì)量為的質(zhì)量為mm，與導軌接觸良好，不計摩擦。從靜止釋放與導軌接觸良好，不計摩擦。從靜止釋放后后abab保持水平而下滑。試分析保持水平而下滑。試分析abab下滑過程下滑過程中的運動情況并確定能表征其最終運動情中的運動情況并確定能表征其最終運動情況的物理量的值況的物理量的值（其余導體部分的電阻（其余導體部分的電阻都忽略不計）都忽略不計）基本思路是基本思路是: : F=BILF=BIL臨界狀態(tài)臨界狀態(tài)v v與與a a方向關(guān)系方向關(guān)系運動狀態(tài)的分析運動狀態(tài)的分析a a變

36、 化 情變 化 情況況F=maF=ma合外力合外力運動導體所運動導體所受的安培力受的安培力感應(yīng)電流感應(yīng)電流確定電源（確定電源（E E，r r）rREI變形變形 ：水平放置的水平放置的U U形導軌寬為形導軌寬為L L，上端串有電阻，上端串有電阻R R，磁感應(yīng)，磁感應(yīng)強度為強度為B B勻強磁場方向豎直向下，有一根導體棒勻強磁場方向豎直向下，有一根導體棒abab，與導軌接，與導軌接觸良好，用恒力觸良好，用恒力F F作用在作用在abab上，由靜止開始運動，不計摩擦。上，由靜止開始運動，不計摩擦。分析分析ab ab 的運動情況，并求的運動情況，并求abab的最大速度。的最大速度。abBR F分析：分析：

37、ab ab 在在F F作用下向右加速運動，切割磁感應(yīng)線，產(chǎn)生感作用下向右加速運動，切割磁感應(yīng)線，產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流又受到磁場的作用力應(yīng)電流，感應(yīng)電流又受到磁場的作用力f f，畫出受力圖：，畫出受力圖： f1a=(F-f)/m v E=BLv I= E/R f=BIL F f2最后，當最后，當f=F f=F 時，時，a=0a=0，速度達到最大，速度達到最大， FfF=f=BIL=B2 L2 vm /R vm=FR / B2 L2vm稱為收尾速度稱為收尾速度.拓展拓展 : :如圖所示如圖所示, ,兩根間距為兩根間距為l l的光滑金屬導軌的光滑金屬導軌( (不計不計電阻電阻), ),由一段圓弧部

38、分與一段無限長的水平段部分組由一段圓弧部分與一段無限長的水平段部分組成成. .其水平段加有豎直向下方向的勻強磁場其水平段加有豎直向下方向的勻強磁場, ,其磁感應(yīng)其磁感應(yīng)強度為強度為B,B,導軌水平段上靜止放置一金屬棒導軌水平段上靜止放置一金屬棒cd,cd,質(zhì)量為質(zhì)量為2m,2m,電阻為電阻為2r.2r.另一質(zhì)量為另一質(zhì)量為m,m,電阻為電阻為r r的金屬棒的金屬棒ab,ab,從從圓弧段圓弧段MM處由靜止釋放下滑至處由靜止釋放下滑至N N處進入水平段處進入水平段, ,圓弧段圓弧段MNMN半徑為半徑為R,R,所對圓心角為所對圓心角為6060, ,求：求：（1 1）abab棒在棒在N N處進入磁場區(qū)

39、速度多大？此時棒中電處進入磁場區(qū)速度多大？此時棒中電流是多少？流是多少？（2 2） cdcd棒能達到的最大速度是多大？棒能達到的最大速度是多大？ 解析解析:(1):(1)abab棒由靜止從棒由靜止從MM滑下到滑下到N N的過程中的過程中, ,只有重力只有重力做功做功, ,機械能守恒機械能守恒, ,所以到所以到N N處速度可求處速度可求, ,進而可求進而可求abab棒切割磁感線時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢和回路中的感應(yīng)棒切割磁感線時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢和回路中的感應(yīng)電流電流. . abab棒由棒由MM下滑到下滑到N N過程中過程中, ,機械能守恒機械能守恒, ,故有故有: : 221)60cos1 (mvmg

40、RgRv 解得解得: : 進入磁場區(qū)瞬間進入磁場區(qū)瞬間, ,回路中電流強度為回路中電流強度為 rgRBlrrEI32 (2)(2)設(shè)設(shè)abab棒與棒與cdcd棒所受安培力的大小為棒所受安培力的大小為F F, ,安培力作用安培力作用時間為時間為 t t, ,abab 棒在安培力作用下做減速運動棒在安培力作用下做減速運動, ,cdcd棒在棒在安培力作用下做加速運動安培力作用下做加速運動, ,當兩棒速度達到相同速度當兩棒速度達到相同速度v v 時時, ,電路中電流為零電路中電流為零, ,安培力為零安培力為零, ,cdcd達到最大速度達到最大速度. .運用動量守恒定律得運用動量守恒定律得解得解得vmm

41、mv)2(gRv31情景和問題情景和問題1 1：電阻電阻R Rabab=0.1=0.1的導體的導體abab沿光滑導線框向右做沿光滑導線框向右做勻速運動，線框中接有電阻勻速運動，線框中接有電阻R=0.4R=0.4。線框放在磁感應(yīng)強度為。線框放在磁感應(yīng)強度為B=0.1TB=0.1T的勻強磁場中，磁場方向垂直于線框平面。導體的勻強磁場中，磁場方向垂直于線框平面。導體abab的的長度長度L=0.4mL=0.4m，運動的速度，運動的速度v=5m/s.v=5m/s.線框的電阻不計。線框的電阻不計。（1 1）導體）導體abab所受安培力的大小所受安培力的大小F=_.F=_.方向方向_._.使導體使導體aba

42、b向右勻速運動所需的外力向右勻速運動所需的外力F=_.F=_.(2)(2)外力做功的功率外力做功的功率P=Fv=_W.P=Fv=_W.(3)(3)電源的功率即感應(yīng)電流的功率電源的功率即感應(yīng)電流的功率P=EI=_W.P=EI=_W.(4)(4)電源內(nèi)部消耗的功率電源內(nèi)部消耗的功率p p1 1=_W,=_W,電阻電阻R R上消耗的功率上消耗的功率p p2 2=_W.=_W. 從能量的角度分析一下，能量從能量的角度分析一下，能量是怎樣轉(zhuǎn)化的，轉(zhuǎn)化中是否守恒？是怎樣轉(zhuǎn)化的，轉(zhuǎn)化中是否守恒？ 0.016N向左向左0.016N0.080.080.0160.064情景和問題情景和問題2 2：豎直放置的豎直放

43、置的U U形導軌寬為形導軌寬為L L，上端串有電阻上端串有電阻R R。磁感應(yīng)強度為。磁感應(yīng)強度為B B的勻強磁的勻強磁場方向垂直于紙面向外。金屬棒場方向垂直于紙面向外。金屬棒abab的質(zhì)量的質(zhì)量為為mm，與導軌接觸良好，不計摩擦。從靜，與導軌接觸良好，不計摩擦。從靜止釋放后止釋放后abab保持水平而下滑。試分析保持水平而下滑。試分析abab下下滑過程中能量的轉(zhuǎn)化情況，滑過程中能量的轉(zhuǎn)化情況，并確定能表征并確定能表征其最終能量轉(zhuǎn)化快慢的物理量的值其最終能量轉(zhuǎn)化快慢的物理量的值（1 1）加速度減小的加速運動）加速度減小的加速運動重力勢能重力勢能動能和電能動能和電能電能電能內(nèi)能內(nèi)能（2 2）勻速運動

44、）勻速運動重力勢能重力勢能電能電能內(nèi)能內(nèi)能從功是能量轉(zhuǎn)化的量度去從功是能量轉(zhuǎn)化的量度去思考：思考：重力勢能為何減??？重力勢能為何減??？動能為何增加，為何不變？動能為何增加，為何不變？電能為何增加？電能為何增加？內(nèi)能為何增加內(nèi)能為何增加? 重要結(jié)論：安培力做負功就將其它形式能轉(zhuǎn)化為電能重要結(jié)論：安培力做負功就將其它形式能轉(zhuǎn)化為電能, ,做做正功將電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能正功將電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能; ;W安培力安培力= -E電能電能重力做功的過程是重力勢能減少的過程；重力做功的過程是重力勢能減少的過程；合外力（重力和安培力）做功的過程是動能增加的過程；合外力（重力和安培力）做功的過程是動能增加的過

45、程；安培力做負功的過程是電能增加的過程安培力做負功的過程是電能增加的過程.電流電流(電場力電場力)做功的過程是電能向內(nèi)能轉(zhuǎn)化的過程。做功的過程是電能向內(nèi)能轉(zhuǎn)化的過程。勻速運動時勻速運動時:2222LBRgmPPP安重電1. 1. 應(yīng)當牢牢抓住能量守恒這一基本規(guī)律應(yīng)當牢牢抓住能量守恒這一基本規(guī)律. .注意：安培力做負功就將其它形式能轉(zhuǎn)化為電能注意：安培力做負功就將其它形式能轉(zhuǎn)化為電能, ,做做正功將電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能正功將電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能; ;分析方法簡介分析方法簡介: :2. 清楚有哪些力做功清楚有哪些力做功,從而知道有哪些形式的能從而知道有哪些形式的能 量參與了相互轉(zhuǎn)化量參與了相互轉(zhuǎn)化.3.3.然后利用功能關(guān)系和能量守恒列出方程求解然后利用功能關(guān)系和能量守恒列出方程求解. .電磁感應(yīng)現(xiàn)象電磁感應(yīng)現(xiàn)象自感現(xiàn)象自感現(xiàn)象產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的條件產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的條件感應(yīng)電動勢的大小感應(yīng)電動勢的大小E=n/tE=BLv感應(yīng)電流的方向感應(yīng)電流的方向楞次定律楞次定律右手定則右手定則應(yīng)用牛頓第二定律，解決導體切割磁感應(yīng)線運動問題應(yīng)用牛頓第二定律，解決導體切割磁感應(yīng)線運動問題應(yīng)用動量定理、動量守