高中物理電磁感應(教案)及高中物理電磁感應講義

PAGE43-課題：電磁感應類型：復習課第1課電磁感應現(xiàn)象愣次定律第1課一、電磁感應1．電磁感應現(xiàn)象只要穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化，閉合回路中就有電流產生，這種利用磁場產生電流的現(xiàn)象叫做電磁感應。產生的電流叫做感應電流．2．產生感應電流的條件：只要閉合回路中磁通量發(fā)生變化即△Φ≠0，閉合電路中就有感應電流產生．3.磁通量變化的常見情況(Φ改變的方式)：①線圈所圍面積發(fā)生變化，閉合電路中的部分導線做切割磁感線運動導致Φ變化;其實質也是B不變而S增大或減?、诰€圈在磁場中轉動導致Φ變化。線圈面積與磁感應強度二者之間夾角發(fā)生變化。如勻強磁場中轉動的矩形線圈就是典型。③B隨t(或位置)變化,磁感應強度是時間的函數(shù)；或閉合回路變化導致Φ變化(Φ改變的結果):磁通量改變的最直接的結果是產生感應電動勢,若線圈或線框是閉合的.則在線圈或線框中產生感應電流，因此產生感應電流的條件就是：穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化．4.產生感應電動勢的條件:無論回路是否閉合,只要穿過線圈的磁通量發(fā)生變化,線圈中就有感應電動勢產生,產生感應電動勢的那部分導體相當于電源.電磁感應現(xiàn)象的實質是產生感應電動勢,如果回路閉合,則有感應電流,如果回路不閉合，則只能出現(xiàn)感應電動勢，而不會形成持續(xù)的電流．我們看變化是看回路中的磁通量變化，而不是看回路外面的磁通量變化二、感應電流方向的判定1.右手定則:伸開右手，使拇指跟其余的四指垂直且與手掌都在同一平面內，讓磁感線垂直穿過手心，手掌所在平面跟磁感線和導線所在平面垂直，大拇指指向導線運動的方向,四指所指的方向即為感應電流方向(電源).用右手定則時應注意：①主要用于閉合回路的一部分導體做切割磁感線運動時，產生的感應電動勢與感應電流的方向判定，②右手定則僅在導體切割磁感線時使用，應用時要注意磁場方向、運動方向、感應電流方向三者互相垂直．③當導體的運動方向與磁場方向不垂直時，拇指應指向切割磁感線的分速度方向．④若形成閉合回路，四指指向感應電流方向；若未形成閉合回路，四指指向高電勢．⑤“因電而動”用左手定則．“因動而電”用右手定則．⑥應用時要特別注意：四指指向是電源內部電流的方向(負→正)．因而也是電勢升高的方向；即：四指指向正極。導體切割磁感線產生感應電流是磁通量發(fā)生變化引起感應電流的特例，所以判定電流方向的右手定則也是楞次定律的一個特例．用右手定則能判定的，一定也能用楞次定律判定，只是對導體在磁場中切割磁感線而產生感應電流方向的判定用右手定則更為簡便．2.楞次定律(1)楞次定律(判斷感應電流方向)：感應電流具有這樣的方向，感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流的磁通量的變化．(感應電流的)磁場(總是)阻礙(引起感應電流的磁通量的)變化原因產生結果；結果阻礙原因。(定語)主語(狀語)謂語(補語)賓語(2)對“阻礙”的理解注意“阻礙”不是阻止，這里是阻而未止。阻礙磁通量變化指：磁通量增加時，阻礙增加(感應電流的磁場和原磁場方向相反，起抵消作用)；磁通量減少時，阻礙減少(感應電流的磁場和原磁場方向一致，起補償作用)，簡稱“增反減同”．(3)楞次定律另一種表達：感應電流的效果總是要阻礙(或反抗)產生感應電流的原因.(F安方向就起到阻礙的效果作用)即由電磁感應現(xiàn)象而引起的一些受力、相對運動、磁場變化等都有阻礙原磁通量變化的趨勢。①阻礙原磁通量的變化或原磁場的變化；②阻礙相對運動，可理解為“來拒去留”；③使線圈面積有擴大或縮小的趨勢；有時應用這些推論解題比用楞次定律本身更方便④阻礙原電流的變化．楞次定律磁通量的變化表述：感應電流具有這樣的方向，就是感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。能量守恒表述：I感的磁場效果總要反抗產生感應電流的原因①從磁通量變化的角度：感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流的磁通量的變化。②從導體和磁場的相對運動：導體和磁體發(fā)生相對運動時,感應電流的磁場總是阻礙相對運動。③從感應電流的磁場和原磁場：感應電流的磁場總是阻礙原磁場的變化。(增反、減同)④楞次定律的特例──右手定則楞次定律的多種表述、應用中常見的兩種情況：一磁場不變,導體回路相對磁場運動；二導體回路不動,磁場發(fā)生變化。磁通量的變化與相對運動具有等效性：Φ↑相當于導體回路與磁場接近，Φ↓相當于導體回路與磁場遠離。(4)楞次定律判定感應電流方向的一般步驟基本思路可歸結為：“一原、二感、三電流”，①明確閉合回路中引起感應電流的原磁場方向如何；②確定原磁場穿過閉合回路中的磁通量如何變化(是增還是減)③根據(jù)楞次定律確定感應電流磁場的方向．④再利用安培定則，根據(jù)感應電流磁場的方向來確定感應電流方向．注意：①楞次定律是普遍規(guī)律，適用于一切電磁感應現(xiàn)象．“總要”——指無一例外．②當原磁場的磁通量增加時,感應電流的磁場與原磁場反向；當原磁場的磁通量減小時感應電流的磁場與原磁場方向相同．③要分清產生感應電流的“原磁場”與感應電流的磁場．④楞次定律實質是能的轉化與守恒定律的一種具體表現(xiàn)形式．判斷閉合電路（或電路中可動部分導體）相對運動類問題的分析策略在電磁感應問題中，有一類綜合性較強的分析判斷類問題，主要講的是磁場中的閉合電路在一定條件下產生了感應電流，而此電流又處于磁場中，受到安培力作用，從而使閉合電路或電路中可動部分的導體發(fā)生了運動.對其運動趨勢的分析判斷可有兩種思路方法：①常規(guī)法：據(jù)原磁場(B原方向及ΔΦ情況)確定感應磁場(B感方向)判斷感應電流(I感方向)導體受力及運動趨勢.②效果法：由楞次定律可知，感應電流的“效果”總是阻礙引起感應電流的“原因”，深刻理解“阻礙”的含義.據(jù)"阻礙"原則，可直接對運動趨勢作出判斷，更簡捷、迅速.(如F安方向阻礙相對運動或阻礙相對運動的趨勢)B感和I感的方向判定：楞次定律(右手)深刻理解“阻礙”兩字的含義(I感的B是阻礙產生I感的原因)B原方向?；B原?變化(原方向是增還是減)；I感方向?才能阻礙變化；再由I感方向確定B感方向。楞次定律的理解與應用理解楞次定律要注意四個層次:①誰阻礙誰?是感應電流的磁通量阻礙原磁通量;②阻礙什么?阻礙的是磁通量的變化而不是磁通量本身;③如何阻礙?當磁通量增加時,感應電流的磁場方向與原磁場方向相反,當磁通量減小時,感應電流的磁場方向與原磁場方向相同,即”增反減同”;④結果如何?阻礙不是阻止,只是延緩了磁通量變化的快慢,結果是增加的還是增加,減少的還是減少.另外①“阻礙”表示了能量的轉化關系,正因為存在阻礙作用,才能將其它形式的能量轉化為電能;②感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流的相對運動.電磁感應現(xiàn)象中的動態(tài)分析：就是分析導體的受力和運動情況之間的動態(tài)關系。一般可歸納為：導體組成的閉合電路中磁通量發(fā)生變化導體中產生感應電流導體受安培力作用導體所受合力隨之變化導體的加速度變化其速度隨之變化感應電流也隨之變化周而復始地循環(huán)，最后加速度小致零(速度將達到最大)導體將以此最大速度做勻速直線運動導體受力運動產生E感→I感→通電導線受F安→F合外力變化→a變化→v變化→E感變化→……周而復始地循環(huán)?！白璧K”和“變化”的含義原因產生結果；結果阻礙原因。感應電流的磁場總是要阻礙引起感應電流的磁通量的變化，而不是阻礙引起感應電流的磁場。因此，不能認為感應電流的磁場的方向和引起感應電流的磁場方向相反。產生產生阻礙磁通量變化產生產生阻礙感應電流的磁場第2課散法拉第電磁感應定律、自感第2課一、法拉第電磁感應定律(1)定律內容：電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比．發(fā)生電磁感應現(xiàn)象的這部分電路就相當于電源，在電源的內部電流的方向是從低電勢流向高電勢。(即：由負到正)①表達式：…=?(普適公式)ε∝(法拉第電磁感應定律)感應電動勢取決于磁通量變化的快慢ΔB/Δt(即磁通量變化率)和線圈匝數(shù)n．ΔB/Δt是磁場變化率(2)另一種特殊情況：回路中的一部分導體做切割磁感線運動時,且導體運動方向跟磁場方向垂直。②E=BLv(垂直平動切割)L是導線的有效切割長度(v為磁場與導體的相對切割速度)(B不動而導體動；導體不動而B運動)③E=nBSωsin(ωt+Φ)；Em＝nBSω(線圈與B⊥的軸勻速轉動切割)n是線圈匝數(shù)④．(直導體繞一端轉動切割)⑤*自感(電流變化快慢)(自感)二、感應電量的計算N感應電量N如圖所示，磁鐵快插與慢插兩情況通過電阻R的電量一樣，但兩情況下電流做功及做功功率不一樣．三.自感現(xiàn)象1.自感現(xiàn)象：由于導體本身電流發(fā)生變化而產生的電磁感應現(xiàn)象．2.自感電動勢：自感現(xiàn)象中產生的感應電動勢叫自感電動勢．自感電動勢大?。篖為自感系數(shù)，a．L跟線圈的形狀、長短、匝數(shù)等因素有關系．線圈越粗，越長、單位長度上的匝數(shù)越密,橫截面積越大,它的自感系數(shù)越大,另外有鐵芯的線圈自感系數(shù)大大增加b．自感系數(shù)的單位是亨利，國際符號是L，1亨=103毫亨=106微亨3.關于自感現(xiàn)象的說明①如圖所示，當合上開關后又斷開開關瞬間，電燈L為什么會更亮，當合上開關后，由于線圈的電阻比燈泡的電阻小，因而過線圈的電流I2較過燈泡的電流I1大，當開關斷開后，過線圈的電流將由I2變小，從而線圈會產生一個自感電動勢，于是電流由c→b→a→d流動，此電流雖然比I2小但比I1還要大．因而燈泡會更亮．假若線圈的電阻比燈泡的電阻大，則I2＜I1，那么開關斷開后瞬間燈泡是不會更亮的．②開關斷開后線圈是電源，因而C點電勢最高，d點電勢最低③過線圈電流方向與開關閉合時一樣，不過開關閉合時，J點電勢高于C點電勢，當斷開開關后瞬間則相反，C點電勢高于J點電勢．④過燈泡的電流方向與開關閉合時的電流方向相反，a、b兩點電勢，開關閉合時Ua＞Ub，開關斷開后瞬間Ua＜Ub．4.鎮(zhèn)流器是一個帶鐵芯的線圈，起動時產生瞬間高電壓點燃日光燈，目光燈發(fā)光以后，線圈中的自感電動勢阻礙電流變化，正常發(fā)光后起著降壓限流作用，保證日光燈正常工作．線圈作用：起動時產生瞬間高電壓，正常發(fā)光后起著降壓限流作用。5.日光燈的工作原理當日光燈接通電源后，電源把電壓加在啟動器的兩極之間，氖氣放電發(fā)出輝光．輝光產生的熱量使U形動觸片膨脹伸長，跟靜觸片接觸而把電路接通．電路接通后，氖氣停止放電，U形動觸片冷卻收縮，兩個觸片分離，電路斷開．在電路突然中斷的瞬間，由于鎮(zhèn)流器中電流急劇減小，會產生很高的自感電動勢，方向與原來電壓的方向相同，這個自感電動勢與電源電壓加在一起，形成一個瞬間高壓，加在燈管兩端，使燈管中的氣體開始放電，于是日光燈管成為電流的通路開始發(fā)光．第3課專題:電磁感應與力學綜合又分為兩種情況：第3課一、與運動學與動力學結合的題目（電磁感應力學問題中，要抓好受力情況和運動情況的動態(tài)分析），(1)動力學與運動學結合的動態(tài)分析，思考方法是：導體受力運動產生E感→I感→通電導線受F安→F合外力變化→a變化→v變化→E感變化→……周而復始地循環(huán)。循環(huán)結束時，a=0，導體達到穩(wěn)定狀態(tài)．抓住a=0時，速度v達最大值的特點.例：如圖所示，足夠長的光滑導軌上有一質量為m，長為L，電阻為R的金屬棒ab，由靜止沿導軌運動，則ab的最大速度為多少（導軌電阻不計，導軌與水平面間夾角為θ，磁感應強度B與斜面垂直）金屬棒ab的運動過程就是上述我們談到的變化過程，當ab達到最大速度時：BlL＝mgsinθ……①I=E/R………②E=BLv……③由①②③得：v=mgRsinθ/B2L2。(2)電磁感應與力學綜合方法：從運動和力的關系著手，運用牛頓第二定律①基本思路:受力分析→運動分析→變化趨向→確定運動過程和最終的穩(wěn)定狀態(tài)→由牛頓第二定律列方程求解．導體運動v感應電動勢E感應電流導體運動v感應電動勢E感應電流I安培力F磁場對電流的作用電磁感應阻礙閉合電路歐姆定律FF安起阻礙作用③純力學問題中只有重力、彈力、摩擦力，電磁感應中多一個安培力，安培力隨速度變化，部分彈力及相應的摩擦力也隨之而變，導致物體的運動狀態(tài)發(fā)生變化，在分析問題時要注意上述聯(lián)系．電磁感應中的動力學問題解題關鍵：在于通過運動狀態(tài)的分析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，F(xiàn)=BIL臨界狀態(tài)F=BIL臨界狀態(tài)v與a方向關系運動狀態(tài)的分析a變化情況F=ma合外力運動導體所受的安培力感應電流確定電源（E，r）①用法拉第電磁感應定律和楞次定律求感應電動勢的大小和方向.②求回路中電流強度.③分析研究導體受力情況（包含安培力，用左手定則確定其方向）.④列動力學方程或平衡方程求解.

ab沿導軌下滑過程中受四個力作用，即重力mg，支持力FN、摩擦力Ff和安培力F安，如圖所示，ab由靜止開始下滑后，將是（為增大符號），所以這是個變加速過程，當加速度減到a=0時，其速度即增到最大v=vm，此時必將處于平衡狀態(tài)，以后將以vm勻速下滑(1)電磁感應定律與能量轉化在物理學研究的問題中，能量是一個非常重要的課題，能量守恒是自然界的一個普遍的、重要的規(guī)律．在電磁感應現(xiàn)象時，由磁生電并不是創(chuàng)造了電能，而只是機械能轉化為電能而已，在力學中：功是能量轉化的量度．那么在機械能轉化為電能的電磁感應現(xiàn)象時，是什么力在做功呢？是安培力在做功。在電學中，安培力做正功(電勢差U)將電能機械能(如電動機)，安培力做負功(電動勢E)將機械能電能，必須明確在發(fā)生電磁感應現(xiàn)象時，是安培力做功導致能量的轉化．功能關系：電磁感應現(xiàn)象的實質是不同形式能量的轉化過程。因此從功和能的觀點入手，分析清楚電磁感應過程中能量轉化關系，往往是解決電磁感應問題的關健，也是處理此類題目的捷徑之一。導體切割磁感線或閉合回路中磁通量發(fā)生變化，在回路中產生感應電流，機械能或其他形式能量便轉化為電能，具有感應電流的導體在磁場中受安培力作用或通過電阻發(fā)熱，又可使電能轉化為機械能或電阻的內能，因此，電磁感應過程總是伴隨著能量轉化，用能量轉化觀點研究電磁感應問題常是導體的穩(wěn)定運動（勻速直線運動或勻速轉動），對應的受力特點是合外力為零，能量轉化過程常常是機械能轉化為內能，解決電磁感應能量轉化問題的基本方法是:

①用法拉第電磁感應定律和楞次定律確定感應電動勢的大小和方向.

②畫出等效電路，求出回路中電阻消耗電功率表達式.

③分析導體機械能的變化，用能量守恒關系得到機械功率的改變與回路中電功率的改變所滿足的方程.(2)電磁感應與動量、能量的綜合方法：(1)從受力角度著手，運用牛頓運動定律及運動學公式變化過程是：導體受力做切割B運動產生E感I感(出現(xiàn)與外力方向相反的安培力體現(xiàn)阻礙效果)導線做a↓的變加速直線運動(運動過程中v變，E感=BLv也變，F(xiàn)安=BlL亦變)當F安=F外時，a=0，此時物體就達到最大速度．導線受力做切割磁力線運動,從而產生感應電動勢,繼而產生感應電流,這樣就出現(xiàn)與外力方向相反的安培力作用,于是導線做加速度越來越小的變加速直線運動,運動過程中速度v變,電動勢BLv也變,安培力BIL亦變,當安培力與外力大小相等時,加速度為零,此時物體就達到最大速度．(2)從動量角度著手，運用動量定理或動量守恒定律①應用動量定理可以由動量變化來求解變力的沖量，如在非勻變速運動問題應用動量定理可以解決牛頓運動定律不易解答的問題．②在相互平行的水平軌道間的雙棒做切割磁感線運動時，由于這兩根導體棒所受的安培力等大反向，合外力為零，若不受其他外力，兩導體棒的總動量守恒．解決此類問題往往要應用動量守恒定律．(3)從能量轉化和守恒著手，運用動能定律或能量守恒定律①基本思路：受力分析→弄清哪些力做功，正功還是負功→明確有哪些形式的能量參與轉化，哪增哪減→由動能定理或能量守恒定律列方程求解．②能量轉化特點：其它能（如：機械能）電能內能（焦耳熱）(3)電磁感應與電路綜合分析要將電磁感應、電路的知識，甚至和力學知識綜合起來應用。在電磁感應中切割磁感線的導體或磁通量發(fā)生變化的回路將產生感應電動勢，該導體或回路就相當于電源，將它們接上電容器，便可使電容器充電；將它們接上電阻等用電器，便可對用電器供電，在回路中形成電流，因此電磁感應問題又往往跟電路問題聯(lián)系起來，解決這類問題，一方面要考慮電磁學中的有關規(guī)律：如右手定則、楞次定律和法拉第電磁感應定律等；另一方面又要考慮電路中的有關規(guī)律：如歐姆定律，串并聯(lián)電路的性質等。解決電磁感應與電路綜合問題的基本思路是：(1)確定電源．明確哪部分相當于電源(產生感應電流或感應電動勢的那部分電路)就相當于電源，切割磁感線的導體或磁通量發(fā)生變化的回路利用法拉第電磁感應定律E大小，利用楞次定律E的正負極(及I感方向)需要強調的是：在電源內部電流是由負極流向正極的，在外部從正極流向外電路，并由負極流入電源．如無感應電流，則可以假設電流如果存在時的流向．(2)分析電路結構，畫出等效電路圖．(3)利用電路規(guī)律求解．主要閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路性質特點、電功、電熱的公式．求解未知物理量．(4)圖象問題電磁感應中常涉及磁感應強度B、磁通量Φ、感應電動勢E或e和感應電流I隨時間t變化的圖線，即B—t圖線、Φ一t圖線、e一t圖線和I一t圖線。對于切割產生應電動勢和感應電流的情況，還常涉及感應電動勢E和感應電流I隨位移X變化的圖線，即e—X圖線和I—X圖線。這些圖象問題大體上可分為兩類：①由給定的電磁感應過程選出或畫出正確的圖象，②或由給定的有關圖象分析電磁感應過程，求解相應的物理量，不管是何種類型，電磁感應中的圖象常需利用右手定則、楞次定律和法拉第電磁感應定律等規(guī)律分析解決感應電流的方向和感應電流的大小。電磁感應現(xiàn)象中圖像問題的分析，要抓住磁通量的變化是否均勻，從而推知感應電動勢（電流）大小是否恒定.用楞次定律判斷出感應電動勢（或電流）的方向，從而確定其正負，以及在坐標中的范圍.

另外，要正確解決圖像問題，必須能根據(jù)圖像的意義把圖像反映的規(guī)律對應到實際過程中去，又能根據(jù)實際過程的抽象規(guī)律對應到圖像中去，最終根據(jù)實際過程的物理規(guī)律進行判斷.棒平動切割B時達到的最大速度問題；及電路中產生的熱量Q；通過導體棒的電量問題①（為導體棒在勻速運動時所受到的合外力）。求最大速度問題，盡管達最大速度前運動為變速運動，感應電流(電動勢)都在變化，但達最大速度之后，感應電流及安培力均恒定，計算熱量運用能量觀點處理，運算過程得以簡捷。②Q=WF-Wf-（WF為外力所做的功；Wf-為克服外界阻力做的功）；③感應電量④安培力的沖量：是電磁感應中的一個重要推論感應電流通過直導線時，直導線在磁場中要受到安培力的作用，當導線與磁場垂直時，安培力的大小為F=BLI。在時間△t內安培力的沖量，式中q是通過導體截面的電量。利用該公式解答問題十分簡便，（一）電磁感應中的“雙桿問題”電磁感應中“雙桿問題”是學科內部綜合的問題，涉及到電磁感應、安培力、牛頓運動定律和動量定理、動量守恒定律及能量守恒定律等。要求學生綜合上述知識，認識題目所給的物理情景，找出物理量之間的關系，因此是較難的一類問題，也是近幾年高考考察的熱點。下面對“雙桿”類問題進行分類例析1、“雙桿”向相反方向做勻速運動：當兩桿分別向相反方向運動時，相當于兩個電池正向串聯(lián)。2.“雙桿”同向運動，但一桿加速另一桿減速vvvvaaaa/bb/dd/cc/efghBv0Lacdb3.“雙桿”中兩桿都做同方向上的加速運動?！半p桿”中的一桿在外力作用下做加速運動，另一桿在安培力作用下做加速運動，最終兩桿以同樣加速度做勻加速直線運動。4．“雙桿”在不等寬導軌上同向運動?！半p桿”在不等寬導軌上同向運動時，兩桿所受的安培力不等大反向，所以不能利用動量守恒定律解題。高中物理電磁感應講義一、電磁感應現(xiàn)象1、電磁感應現(xiàn)象與感應電流.（1）利用磁場產生電流的現(xiàn)象，叫做電磁感應現(xiàn)象。（2）由電磁感應現(xiàn)象產生的電流，叫做感應電流。二、產生感應電流的條件1、產生感應電流的條件：閉合電路中磁通量發(fā)生變化。2、產生感應電流的方法.（1）磁鐵運動。（2）閉合電路一部分運動。（3）磁場強度B變化或有效面積S變化。注：第（1）（2）種方法產生的電流叫“動生電流”，第（3）種方法產生的電流叫“感生電流”。不管是動生電流還是感生電流，我們都統(tǒng)稱為“感應電流”。3、對“磁通量變化”需注意的兩點.（1）磁通量有正負之分，求磁通量時要按代數(shù)和（標量計算法則）的方法求總的磁通量（穿過平面的磁感線的凈條數(shù)）。（2）“運動不一定切割，切割不一定生電”。導體切割磁感線，不是在導體中產生感應電流的充要條件，歸根結底還要看穿過閉合電路的磁通量是否發(fā)生變化。4、分析是否產生感應電流的思路方法.（1）判斷是否產生感應電流，關鍵是抓住兩個條件：①回路是閉合導體回路。②穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化。注意：第②點強調的是磁通量“變化”，如果穿過閉合導體回路的磁通量很大但不變化，那么不論低通量有多大，也不會產生感應電流。（2）分析磁通量是否變化時，既要弄清楚磁場的磁感線分布，又要注意引起磁通量變化的三種情況：①穿過閉合回路的磁場的磁感應強度B發(fā)生變化。②閉合回路的面積S發(fā)生變化。③磁感應強度B和面積S的夾角發(fā)生變化。三、感應電流的方向1、楞次定律.（1）內容：感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總是要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。①凡是由磁通量的增加引起的感應電流，它所激發(fā)的磁場阻礙原來磁通量的增加。②凡是由磁通量的減少引起的感應電流，它所激發(fā)的磁場阻礙原來磁通量的減少。（2）楞次定律的因果關系：閉合導體電路中磁通量的變化是產生感應電流的原因，而感應電流的磁場的出現(xiàn)是感應電流存在的結果，簡要地說，只有當閉合電路中的磁通量發(fā)生變化時，才會有感應電流的磁場出現(xiàn)。（3）“阻礙”的含義.①“阻礙”可能是“反抗”，也可能是“補償”.當引起感應電流的磁通量（原磁通量）增加時，感應電流的磁場就與原磁場的方向相反，感應電流的磁場“反抗”原磁通量的增加；當原磁通量減少時，感應電流的磁場就與原磁場的方向相同，感應電流的磁場“補償”原磁通量的減少。（“增反減同”）②“阻礙”不等于“阻止”，而是“延緩”.感應電流的磁場不能阻止原磁通量的變化，只是延緩了原磁通量的變化。當由于原磁通量的增加引起感應電流時，感應電流的磁場方向與原磁場方向相反，其作用僅僅使原磁通量的增加變慢了，但磁通量仍在增加，不影響磁通量最終的增加量；當由于原磁通量的減少而引起感應電流時，感應電流的磁場方向與原磁場方向相同，其作用僅僅使原磁通量的減少變慢了，但磁通量仍在減少，不影響磁通量最終的減少量。即感應電流的磁場延緩了原磁通量的變化，而不能使原磁通量停止變化，該變化多少磁通量最后還是變化多少磁通量。③“阻礙”不意味著“相反”.在理解楞次定律時，不能把“阻礙”作用認為感應電流產生磁場的方向與原磁場的方向相反。事實上，它們可能同向，也可能反向。（“增反減同”）（4）“阻礙”的作用.楞次定律中的“阻礙”作用，正是能的轉化和守恒定律的反映，在客服這種阻礙的過程中，其他形式的能轉化成電能。（5）“阻礙”的形式.感應電流的效果總是要反抗（或阻礙）引起感應電流的原因（1）就磁通量而言，感應電流的磁場總是阻礙原磁場磁通量的變化.（“增反減同”）（2）就電流而言，感應電流的磁場阻礙原電流的變化，即原電流增大時，感應電流磁場方向與原電流磁場方向相反；原電流減小時，感應電流磁場方向與原電流磁場方向相同.（“增反減同”）（3）就相對運動而言，由于相對運動導致的電磁感應現(xiàn)象，感應電流的效果阻礙相對運動.（“來拒去留”）（4）就閉合電路的面積而言，電磁感應應致使回路面積有變化趨勢時，則面積收縮或擴張是為了阻礙回路磁通量的變化.（“增縮減擴”）（6）適用范圍：一切電磁感應現(xiàn)象.（7）研究對象：整個回路.（8）使用楞次定律的步驟：①明確（引起感應電流的）原磁場的方向.②明確穿過閉合電路的磁通量（指合磁通量）是增加還是減少.③根據(jù)楞次定律確定感應電流的磁場方向.④利用安培定則確定感應電流的方向.2、右手定則.（1）內容：伸開右手，讓拇指跟其余四個手指垂直，并且都跟手掌在一個平面內，讓磁感線垂直（或傾斜）從手心進入，拇指指向導體運動的方向，其余四指所指的方向就是感應電流的方向。（2）作用：判斷感應電流的方向與磁感線方向、導體運動方向間的關系。（3）適用范圍：導體切割磁感線。（4）研究對象：回路中的一部分導體。（5）右手定則與楞次定律的聯(lián)系和區(qū)別.①聯(lián)系：右手定則可以看作是楞次定律在導體運動情況下的特殊運用，用右手定則和楞次定律判斷感應電流的方向，結果是一致的。②區(qū)別：右手定則只適用于導體切割磁感線的情況（產生的是“動生電流”），不適合導體不運動，磁場或者面積變化的情況，即當產生“感生電流時，不能用右手定則進行判斷感應電流的方向。也就是說，楞次定律的適用范圍更廣，但是在導體切割磁感線的情況下用右手定則更容易判斷。3、“三定則”.比較項目右手定則左手定則安培定則基本現(xiàn)象部分導體切割磁感線磁場對運動電荷、電流的作用力運動電荷、電流產生磁場作用判斷磁場B、速度v、感應電流I方向關系判斷磁場B、電流I、磁場力F方向電流與其產生的磁場間的方向關系圖例eq\o\ac(○,×)v（因）（果）BFFeq\o\ac(○,×)（果）（因）B··×··××·×（因）（果）因果關系因動而電因電而動電流→磁場應用實例發(fā)電機電動機電磁鐵【小技巧】：左手定則和右手定則很容易混淆，為了便于區(qū)分，把兩個定則簡單地總結為“通電受力用左手，運動生電用右手”?！傲Α钡淖詈笠还P“丿”方向向左，用左手；“電”的最后一筆“乚”方向向右，用右手。四、法拉第電磁感應定律.1、法拉第電磁感應定律.（1）內容：電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量變化率成正比。（2）公式：（單匝線圈）或（n匝線圈）.對表達式的理解：①E∝。對于公式，k為比例常數(shù)，當E、ΔΦ、Δt均取國際單位時，k=1，所以有。若線圈有n匝，且穿過每匝線圈的磁通量變化率相同，則相當于n個相同的電動勢串聯(lián)，所以整個線圈中電動勢為（本式是確定感應電動勢的普遍規(guī)律，適用于所有電路，此時電路不一定閉合）.②在中（這里的ΔΦ取絕對值，所以此公式只計算感應電動勢E的大小，E的方向根據(jù)楞次定律或右手定則判斷），E的大小是由匝數(shù)及磁通量的變化率（即磁通量變化的快慢）決定的，與Φ或ΔΦ之間無大小上的必然聯(lián)系（類比學習：關系類似于a、v和Δv的關系）。③當Δt較長時，求出的是平均感應電動勢；當Δt趨于零時，求出的是瞬時感應電動勢。2、E=BLv的推導過程.如圖所示閉合線圈一部分導體ab處于勻強磁場中，磁感應強度是B，ab以速度v勻速切割磁感線，求產生的感應電動勢?推導：回路在時間t內增大的面積為：ΔS=L（vΔt）.穿過回路的磁通量的變化為：ΔΦ=B·ΔS=BLv·Δt.產生的感應電動勢為：（v是相對于磁場的速度）.若導體斜切磁感線（即導線運動方向與導線本身垂直，但跟磁感強度方向有夾角），如圖所示，則感應電動勢為E=BLvsinθ（斜切情況也可理解成將B分解成平行于v和垂直于v兩個分量）3、E=BLv的四個特性.（1）相互垂直性.公式E=BLv是在一定得條件下得出的，除了磁場是勻強磁場外，還需要B、L、v三者相互垂直，實際問題中當它們不相互垂直時，應取垂直的分量進行計算。若B、L、v三個物理量中有其中的兩個物理量方向相互平行，感應電動勢為零。（2）L的有效性.公式E=BLv是磁感應強度B的方向與直導線L及運動方向v兩兩垂直的情形下，導體棒中產生的感應電動勢。L是直導線的有效長度，即導線兩端點在v、B所決定平面的垂線方向上的長度。實際上這個性質是“相互垂直線”的一個延伸，在此是分解L，事實上，我們也可以分解v或者B，讓B、L、v三者相互垂直，只有這樣才能直接應用公式E=BLv。E=BL(vsinθ)或E=Bv(Lsinθ)E=B·2R·v有效長度——直導線（或彎曲導線）在垂直速度方向上的投影長度.（3）瞬時對應性.對于E=BLv，若v為瞬時速度，則E為瞬時感應電動勢；若v是平均速度，則E為平均感應電動勢。（4）v的相對性.公式E=BLv中的v指導體相對磁場的速度，并不是對地的速度。只有在磁場靜止，導體棒運動的情況下，導體相對磁場的速度才跟導體相對地的速度相等。4、公式和E=BLvsinθ的區(qū)別和聯(lián)系.（1）兩公式比較.E=BLvsinθ區(qū)別研究對象整個閉合電路回路中做切割磁感線運動的那部分導體適用范圍各種電磁感應現(xiàn)象只適用于導體切割磁感線運動的情況計算結果一般情況下，求得的是Δt內的平均感應電動勢一般情況下，求得的是某一時刻的瞬時感應電動勢適用情形常用于磁感應強度B變化所產生的電磁感應現(xiàn)象（磁場變化型）常用于導體切割磁感線所產生的電磁感應現(xiàn)象（切割型）聯(lián)系E=Blvsinθ是由在一定條件下推導出來的，該公式可看作法拉第電磁感應定律的一個推論或者特殊應用。（2）兩個公式的選用.①求解導體做切割磁感線運動產生感應電動勢的問題時，兩個公式都可以用。②求解某一過程（或某一段時間）內的感應電動勢、平均電流、通過導體橫截面的電荷量（q=IΔt）等問題，應選用.③求解某一位置（或某一時刻）的感應電動勢，計算瞬時電流、電功率及某段時間內的電功、電熱等問題，應選用E=BLvsinθ。5、感應電動勢的兩種求解方法.（1）用公式求解.是普遍適用的公式，當ΔΦ僅由磁場的變化引起時，該式可表示為；若磁感應強度B不變，ΔΦ僅由回路在垂直于磁場方向上得面積S的變化引起時，則可表示為公式，注意此時S并非線圈的面積，而是線圈內部磁場的面積。（2）用公式E=BLvsinθ求解.①若導體平動垂直切割磁感線，則E=BLv，此時只適用于B、L、v三者相互垂直的情況。②若導體平動但不垂直切割磁感線，E=BLvsinθ（此點參考P4“E=BLv的推導過程”）。6、反電動勢.電源通電后，電流從導體棒的a端流向b端，用左手定則可判斷ab棒受到的安培力水平向右，則ab棒由靜止向右加速運動，而ab棒向右運動后，會切割磁感線，從而產生感應電動勢（如圖），此感應電動勢的阻礙電路中原來的電流，即感應電動勢的方向跟外加電壓的方向相反，這個感應電動勢稱為“反電動勢”。五、電磁感應規(guī)律的應用.1、法拉第電機.（1）電機模型.（2）原理：應用導體棒在磁場中切割磁感線而產生感應電動勢。.①銅盤可以看作由無數(shù)根長度等于銅盤半徑的導體棒組成，導體棒在轉動過程中要切割磁感線。②大?。海ㄆ渲蠰為棒的長度，ω為角速度）對此公式的推導有兩種理解方式：E=BLv棒上各點速度不同，其平均速度為棒上中點的速度：。利用E=BLv知，棒上的感應電動勢大小為：如果經過時間Δt，則棒掃過的面積為磁通量的變化量為：由知，棒上得感應電動勢大小為建議選用E=BLv配合平均速度來推導，此種推導方式方便于理解和記憶。③方向：在內電路中，感應電動勢的方向是由電源的負極指向電源的正極，跟內電路的電流方向一致。產生感應電動勢的那部分電路就是電源，用右手定則或楞次定律所判斷出的感應電動勢的方向，就是電源內部的電流方向，所以此電流方向就是感應電動勢的方向。判斷出感應電動勢方向后，進而可判斷電路中各點電勢的高低。2、電磁感應中的電路問題.（1）解決與電路相聯(lián)系的電磁感應問題的基本步驟和方法：①明確哪部分導體或電路產生感應電動勢，該導體或電路就是電源，其他部分是外電路。②用法拉第電磁感應定律確定感應電動勢的大小，用楞次定律確定感應電動勢的方向。③畫出等效電路圖。分清內外電路，畫出等效電路圖是解決此類問題的關鍵。④運用閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路特點、電功率、電熱等公式聯(lián)立求解?！纠?】用電阻為18Ω的均勻導線彎成圖中直徑D=0.80m的封閉金屬圓環(huán)，環(huán)上AB弧所對圓心角為60°。將圓環(huán)垂直于磁感線方向固定在磁感應強度B=0.50T的勻強磁場中，磁場方向垂直于紙面向里。一根每米電阻為1.25Ω的直導線PQ，沿圓環(huán)平面向左以3.0m/s的速度勻速滑行（速度方向與PQ垂直），滑行中直導線與圓環(huán)緊密接觸（忽略接觸處電阻），當它通過環(huán)上AB位置時，求：（1）直導線AB段產生的感應電動勢，并指明該段直導線中電流的方向．（2）此時圓環(huán)上發(fā)熱損耗的電功率．解：（1）設直導線AB段的長度為l，直導線AB段產生的感應電動勢為E，根據(jù)幾何關系知則直導線AB段產生的感應電動勢為運用右手定則可判定，直導線AB段中感應電流的方向由A向B，B端電勢高于A端。（2）此時圓環(huán)上劣弧AB的電阻為優(yōu)弧ACB的電阻為則與并聯(lián)后的總電阻為AB段直導線電阻為電源，內電阻為r=1.25×0.40Ω=0.50Ω.則此時圓環(huán)上發(fā)熱損耗的電功率3、電磁感應中的能量轉換.——【詳細見專題三】①在電磁感應現(xiàn)象中，磁場能可以轉化為電能。若電路是純電阻電路，轉化過來的電能將全部轉化為電阻的內能。②在電磁感應現(xiàn)象中，通過克服安培力做功，把機械能或其他形式的能轉化為電能?？朔才嗔ψ龆嗌俟?，就產生多少電能。若電路是純電阻電路，轉化過來的電能也將全部轉化為電阻的內能。所以，電磁感應現(xiàn)象符合能量守恒定律。4、電磁感應中的電容問題.——【詳細見專題四】在電路中含有電容器的情況下，導體切割磁感線產生感應電動勢，使電容器充電或放電。因此，搞清電容器兩極板間的電壓及極板上電荷量的多少、正負和如何變化是解題的關鍵。六、自感現(xiàn)象及其應用.1、自感現(xiàn)象.（1）自感現(xiàn)象與自感電動勢的定義：當導體中的電流發(fā)生變化時，導體本身就產生感應電動勢，這個電動勢總是阻礙導體中原來電流的變化。這種由于導體本身的電流發(fā)生變化而產生的電磁感應現(xiàn)象，叫做自感現(xiàn)象。這種現(xiàn)象中產生的感應電動勢，叫做自感電動勢。（2）自感現(xiàn)象的原理：當導體線圈中的電流發(fā)生變化時，電流產生的磁場也隨之發(fā)生變化。由法拉第電磁感應定律可知，線圈自身會產生阻礙自身電流變化的自感電動勢。（3）自感電動勢的兩個特點：①特點一：自感電動勢的作用.自感電動勢阻礙自身電流的變化，但是不能阻止，且自感電動勢阻礙自身電流變化的結果，會對其他電路元件的電流產生影響。②特點二：自感電動勢的大小.跟穿過線圈的磁通量變化的快慢有關，還跟線圈本身的特性有關，可用公式表示，其中L為自感系數(shù)。（4）自感現(xiàn)象的三個狀態(tài)——理想線圈（電阻為零的線圈）：①線圈通電瞬間狀態(tài)——通過線圈的電流由無變有。②線圈通電穩(wěn)定狀態(tài)——通過線圈的電流無變化。③線圈斷電瞬間狀態(tài)——通過線圈的電流由有變無。（5）自感現(xiàn)象的三個要點：①要點一：自感線圈產生感應電動勢的原因。是通過線圈本身的電流變化引起穿過自身的磁通量變化。②要點二：自感電流的方向。自感電流總是阻礙線圈中原電流的變化，當自感電流是由原電流的增強引起時（如通電瞬間），自感電流的方向與原電流方向相反；當自感電流時由原電流的減少引起時（如斷電瞬間），自感電流的方向與原電流方向相同。③要點三：對自感系數(shù)的理解。自感系數(shù)L的單位是亨特（H），常用的較小單位還有毫亨（mH）和微亨（μH）。自感系數(shù)L的大小是由線圈本身的特性決定的：線圈越粗、越長、匝數(shù)越密，它的自感系數(shù)就越大。此外，有鐵芯的線圈的自感系數(shù)比沒有鐵芯的大得多。（6）通電自感和斷電自感的比較電路現(xiàn)象自感電動勢的作用通電自感接通電源的瞬間，燈泡L2馬上變亮，而燈泡L1是逐漸變亮.阻礙電流的增加續(xù)表電路現(xiàn)象自感電動勢的作用斷電自感斷開開關的瞬間，燈泡L1逐漸變暗，有時燈泡會閃亮一下，然后逐漸變暗.阻礙電流的減小（7）斷電自感中的“閃”與“不閃”問題辨析.LLKI1ILLKI1I2R①如圖所示，電路閉合處于穩(wěn)定狀態(tài)時，線圈L和燈L并聯(lián)，其電R流分別為I1和I2，方向都是從右到左。②在斷開開關K瞬間，燈L中原來的從右到左的電流I1立即消失，R′而由于線圈電流I2由于自感不能突變，故在開關KR′通過線圈L的電流應與斷開前那瞬間的數(shù)值相同，都是為I2，方向還是從右到左，由于線圈的自感只是“阻礙”I2的變小，不是阻止I2變小，所以I2維持了一瞬間后開始逐漸減小，由于線圈和燈構成閉合回路，所以在這段時間內燈L中有自左向右的電流通過。③如果原來I2＞I1，則在燈L熄滅之前要閃亮一下；如果原來I2≤I1，則在燈L熄滅之前不會閃亮一下。④原來的I1和I2哪一個大，要由線圈L的直流電阻R′和燈L的電阻R的大小來決定（分流原理）。如果R′≥R，則I2≤I1；如果R′＜R，則I2＞I1.結論：在斷電自感現(xiàn)象中，燈泡L要閃亮一下再熄滅必須滿足線圈L的直流電阻R′小于燈L的電阻R。2、把我三個知識點速解自感問題.（1）自感電動勢總是阻礙導體中原來電流的變化。當原來電流增大時，自感電動勢與原來電流方向相反；當原來電流減小時，自感電動勢的方向與原來電流方向相同。（2）“阻礙”不是“阻止”?！白璧K”電流變化實質是使電流不發(fā)生“突變”，使其變化過程有所延慢。（3）當電流接通瞬間，自感線圈相當于斷路；當電路穩(wěn)定，自感線圈相當于定值電阻，如果線圈沒有電阻，則自感線圈相當于導線（短路）；當電路斷開瞬間，自感線圈相當于電源。3、日光燈工作原理.（1）日光燈的構造日光燈的構造如圖所示，主要由燈光、鎮(zhèn)流器、啟動器（也稱“啟輝器”，俗稱“跳泡”）等組成。（2）日光燈的啟動——啟動器起到一個開關作用.當開關閉合時，電源把電壓加在啟動器的兩極之間，使氖氣放點而發(fā)生輝光，輝光產生的熱量使U形動觸片膨脹伸長（熱脹冷縮），從而接通電路，于是鎮(zhèn)流器的線圈和燈管的燈絲中就有電流通過；電路接通后啟動器中的氖氣停止放電（原因是氖氣放電是由于氖管兩端加有高電壓，而電路接通之后整個啟動器的電阻非常小，根據(jù)分壓原理可知，接在氖管兩端的電壓很小，不足夠激發(fā)氖管放電），U形動觸片冷卻收縮，兩個觸片分離，電路自動斷開，流過鎮(zhèn)流器的電流迅速減少，會產生很高的自感電動勢，方向與原來電壓方向相同，形成瞬時高壓加在燈管兩端，使燈管中的氣體（氬和微量水銀蒸氣）開始發(fā)出紫外線，燈管管壁上的熒光粉受到紫外線的照射發(fā)出可見光。啟動器（3）鎮(zhèn)流器的作用：啟動器①啟動時提供瞬時高壓日光燈啟動電壓在500V（與功率有關）以上。②正常工作時降壓限流限流：由于日光燈使用的是交流電源，電流的大小和方向做周期性變化。當交流電增大時，鎮(zhèn)流器上的自感電動勢阻礙原電流增大，自感電動勢與原電壓反向；當交流電減小時，鎮(zhèn)流器上的自感電動勢阻礙原電流的減小，自感電動勢與原電壓同向?？梢婃?zhèn)流器的自感電動勢總是阻礙電流的變化，所以鎮(zhèn)流器就起到了限流的作用。降壓：由于電感鎮(zhèn)流器本身是一個線圈，有電阻。日光燈正常工作后，鎮(zhèn)流器與燈管串聯(lián)，起到分壓的作用，所以實際上日光燈正常工作時加在燈管兩端的電壓會受到鎮(zhèn)流器的降壓作用而降到120V（與功率有關）以下。（4）日光燈優(yōu)點：電阻絲雙線繞法①比白熾燈省電。發(fā)光效率是白熾燈的5~6倍。電阻絲雙線繞法②日光燈的發(fā)光顏色比白熾燈更接近日光，光色好，且發(fā)光柔和。③白熾燈：壽命短，普通白熾燈的壽命只有1000~3000小時之間。日光燈壽命較長，一般有效壽命是3000~6000小時。4、自感現(xiàn)象的防止——電阻絲雙線繞法.電阻絲的雙線繞法，可以使自感現(xiàn)象的影響減弱到最小程度。七、渦流現(xiàn)象及其應用.渦流現(xiàn)象：定義在整塊導體內部發(fā)生電磁感應而產生感應電流的現(xiàn)象.特點電流在金屬塊內自成閉合回路，整塊金屬的電阻很小，渦流往往很強.應用（1）渦流熱效應的應用：如電磁灶（即電磁爐）、高頻感應爐等.（2）渦流磁效應的應用：如渦流制動、渦流金屬探測器、安檢門等.防止電動機、變壓器等設備中應防止鐵芯中渦流過大而導致浪費能量，損壞電器。（1）途徑一：增大鐵芯材料的電阻率.（2）途徑二：用相互絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯代替整個硅鋼鐵芯，增大回路電阻，削弱渦流.渦流現(xiàn)象的規(guī)律：導體的外周長越長，交變磁場的頻率越高，渦流就越大。專題一：電磁感應圖像問題電磁感應中經常涉及磁感應強度、磁通量、感應電動勢、感應電流等隨時間（或位移）變化的圖像，解答的基本方法是：根據(jù)題述的電磁感應物理過程或磁通量（磁感應強度）的變化情況，運用法拉第電磁感應定律和楞次定律（或右手定則）判斷出感應電動勢和感應電流隨時間或位移的變化情況得出圖像。高考關于電磁感應與圖象的試題難度中等偏難，圖象問題是高考熱點?！局R要點】電磁感應中常涉及磁感應強度B、磁通量Φ、感應電動勢E和感應電流I等隨時間變化的圖線，即B-t圖線、Φ-t圖線、E-t圖線和I-t圖線。對于切割產生的感應電動勢和感應電流的情況，有時還常涉及感應電動勢和感應電流I等隨位移x變化的圖線，即E-x圖線和I-x圖線等。還有一些與電磁感應相結合涉及的其他量的圖象，例如P-R、F-t和電流變化率等圖象。這些圖像問題大體上可分為兩類：由給定的電磁感應過程選出或畫出正確的圖像，或由給定的有關圖像分析電磁感應過程，求解相應的物理量。1、定性或定量地表示出所研究問題的函數(shù)關系；2、在圖象中E、I、B等物理量的方向是通過正負值來反映；3、畫圖象時要注意橫、縱坐標的單位長度定義或表達?！痉椒记伞侩姶鸥袘械膱D像問題的分析，要抓住磁通量的變化是否均勻，從而推知感應電動勢（電流）是否大小恒定，用楞次定律或右手定則判斷出感應電動勢（感應電流）的方向，從而確定其正負，以及在坐標中范圍。分析回路中的感應電動勢或感應電流的大小，要利用法拉第電磁感應定律來分析，有些圖像還需要畫出等效電路圖來輔助分析。不管是哪種類型的圖像，都要注意圖像與解析式（物理規(guī)律）和物理過程的對應關系，都要用圖線的斜率、截距的物理意義去分析問題。熟練使用“觀察+分析+排除法”。一、圖像選擇問題ab【例1】如圖，一個邊長為l的正方形虛線框內有垂直于紙面向里的勻強磁場；一個邊長也為l的正方形導線框所在平面與磁場方向垂直；虛線框對角線ab與導線框的一條邊垂直，ba的延長線平分導線框。在t=0時，使導線框從圖示位置開始以恒定速度沿ab方向移動，直到整個導線框離開磁場區(qū)域。以i表示導線框中感應電流的強度，取逆時針方向為正。下列表示i-t關系的選項中，可能正確的是ab【解析】：從正方形線框下邊開始進入到下邊完全進入過程中，線框切割磁感線的有效長度逐漸增大，所以感應電流也逐漸拉增大，A項錯誤；從正方形線框下邊完全進入至下邊剛穿出磁場邊界時，切割磁感線有效長度不變，故感應電流不變，B項錯；當正方形線框下邊離開磁場，上邊未進入磁場的過程比正方形線框上邊進入磁場過程中，磁通量減少的稍慢，故這兩個過程中感應電動勢不相等，感應電流也不相等，D項錯，故正確選項為C．求解物理圖像的選擇類問題可用“排除法”，即排除與題目要求相違背的圖像，留下正確圖像；也可用“對照法”，即按照題目要求畫出正確草圖，再與選項對照，選出正確選項。解決此類問題的關鍵就是把握圖像特點、分析相關物理量的函數(shù)關系、分析物理過程的變化規(guī)律或是關鍵物理狀態(tài)?！咀冃芜w移】1、如圖所示，在PQ、QR區(qū)域中存在著磁感應強度大小相等、方向相反的勻強磁場，磁場方向均垂直于紙面。一導線框abcdef位于紙面內，各鄰邊都相互垂直，bc邊與磁場的邊界P重合。導線框與磁場區(qū)域的尺寸如圖所示。從t=0時刻開始，線框勻速橫穿兩個磁場區(qū)域。以a→b→c→d→e→f為線框中的電動勢E的正方向，以下四個E-t關系示意圖中正確的是（）OOEt1234E1234Ot1234EOtE1234OtABCD【答案】：C2、如圖所示，EOF和E′O′F′為空間一勻強磁場的邊界，其中EO∥E′O′，F(xiàn)O∥F′O′，且EO⊥OF；OO′為∠EOF的角平分線，OO′間的距離為l；磁場方向垂直于紙面向里。一邊長為l的正方形導線框沿OO′方向勻速通過磁場，t=0時刻恰好位于圖示位置。規(guī)定導線框中感應電流沿逆時針方向時為正，則感應電流i與時間t的關系圖線可能正確的是（）【答案】：B【答案】：B二、作圖問題【例2】如圖（a）所示，水平放置的兩根平行金屬導軌，間距L=0.3m。導軌左端連接R＝0.6Ω的電阻，區(qū)域abcd內存在垂直于導軌平面B=0.6T的勻強磁場，磁場區(qū)域寬D=0.2m。細金屬棒A1和A2用長為2D=0.4m的輕質絕緣桿連接，放置在導軌平面上，并與導軌垂直，每根金屬棒在導軌間的電阻均為r=0.3Ω，導軌電阻不計，使金屬棒以恒定速度v=1.0m/s沿導軌向右穿越磁場，計算從金屬棒A1進入磁場（t=0）到A2離開磁場的時間內，不同時間段通過電阻R的電流強度，并在圖（b）中畫出。（廣東高考）【解析】：0~t1（0~0.2s）A1產生的感應電動勢：（c）電阻R與A2（c）所以電阻R兩端電壓為，通過電阻R的電流：t1~t2（0.2~0.4s）E=0，I2=0；t2~t3（0.4~0.6s）同理：I3=0.12A.電流隨時間變化關系如圖（c）所示．三、圖像變換問題【例3】矩形導線框abcd固定在勻強磁場中，磁感線的方向與導線框所在平面垂直，規(guī)定磁場的正方向垂直紙面向里，磁感應強度B隨時間變化的規(guī)律如圖所示。若規(guī)定順時針方向為感應電流I的正方向，下列選項中正確的是（）【解析】：0~1s內B垂直紙面向里均勻增大，則由楞次定律及法拉第電磁感應定律可得線圈中產生恒定的感應電流，方向為逆時針方向，排除A、C選項；2s~3s內，B垂直紙面向外均勻增大，同理可得線圈中產生的感應電流方向為順時針方向，排除B選項，所以D正確。四、圖像分析問題【例4】如圖所示，一對平行光滑軌道放置在水平面上，兩軌道間距l(xiāng)=0.20m，電阻R=1.0Ω。有一導體桿靜止地放在軌道上，與兩軌道垂直，桿及軌道的電阻皆可忽略不計，整個裝置處于磁感應強度B=0.5T的勻強磁場中，磁場方向垂直軌道面向下。現(xiàn)用一外力F沿軌道方向拉桿，使之做勻加速運動，測得力F與時間t的關系如圖所示。求桿的質量m和加速度a.？【解析】：導體桿在軌道上做初速度為零的加速直線運動，用v表示瞬時速度，t表示時間，則桿切割磁感線產生的感應電動勢為：閉合回路中的感應電流為：由安培力公式和牛頓第二定律得：聯(lián)立以上三式，解得：在圖像上取兩點：（0，1）、（20，3），代入解方程組得：a=10m/s2，m=0.1kg在定性分析物理圖像時，要明確圖像中的橫軸與縱軸所代表的物理量，要弄清圖像的物理意義，借助有關的物理概念、公式、定理和定律作出分析判斷；而對物理圖像定量計算時，要搞清圖像所揭示的物理規(guī)律或物理量間的函數(shù)關系，并要注意物理量的單位換算問題，要善于挖掘圖像中的隱含條件，明確有關圖線所包圍的面積、圖像在某位置的斜率（或其絕對值）、圖線在縱軸和橫軸上的截距所表示的物理意義．五、警惕F-t圖象.電磁感應圖象中，當屬F-t圖象最為復雜，因為分析安培力大小時，利用的公式比較多（F=BIL，,）；分析安培力方向時利用的判定規(guī)則也較多（右手定則、楞次定律和左手定則）?！纠?】矩形導線框abcd放在勻強磁場中，在外力控制下處于靜止狀態(tài)，如圖甲所示，磁感線方向與導線框所在平面垂直，磁感應強度B隨時間變化的圖象如圖乙所示。t=0時刻，磁感應強度的方向垂直導線框平面向里，在0~4s時間內，導線框ad邊所受安培力隨時間變化的圖象（規(guī)定向左為安培力的正方向）可能是（）【錯解】：B。很多同學錯選B選項，原因是只注意到磁感應強度B均勻變化必然感應出大小恒定的電流，卻忘記B的大小變化也會導致安培力大小隨之發(fā)生變化?！菊狻浚篋。前2s內的感應電流反向是順時針的，后2s內是逆時針的。前2s：I恒定，又因為B均勻減小也均勻減?。p小至零之后繼續(xù)減小即反方向均勻增加）。后2s：同理可分析。只有D選項是符合題意。專題二：電磁感應中的力學問題電磁感應中通過導體的感應電流，在磁場中將受到安培力的作用，從而影響其運動狀態(tài)，故電磁感應問題往往跟力學問題聯(lián)系在一起，這類問題需要綜合運用電磁感應規(guī)律和力學的相關規(guī)律解決。一、處理電磁感應中的力學問題的思路——先電后力。1、先作“源”的分析——分離出電路中由電磁感應所產生的電源，求出電源參數(shù)E和r；2、再進行“路”的分析——畫出必要的電路圖（等效電路圖），分析電路結構，弄清串并聯(lián)關系，求出相關部分的電流大小，以便安培力的求解。3、然后是“力”的分析——畫出必要的受力分析圖，分析力學所研究對象（常見的是金屬桿、導體線圈等）的受力情況，尤其注意其所受的安培力。4、接著進行“運動”狀態(tài)分析——根據(jù)力和運動的關系，判斷出正確的運動模型。5、最后運用物理規(guī)律列方程并求解——注意加速度a=0時，速度v達到最大值的特點。導體受力運動產生感應電動勢→感應電流→通電導體受安培力→合外力變化→加速度變化→速度變化→周而復始地循環(huán)，循環(huán)結束時，加速度等于零，導體達到穩(wěn)定運動狀態(tài)，抓住a=0，速度v達最大值這一特點。二、分析和運算過程中常用的幾個公式：1、關鍵是明確兩大類對象（電學對象，力學對象）及其互相制約的關系.電學對象：內電路（電源E=neq\f(ΔΦ,Δt)或E=eq\f(nBΔS,Δt)，E=）E=Blυ、E=eq\f(1,2)Bl2ω.全電路E=I（R+r）力學對象：受力分析：是否要考慮.運動分析：研究對象做什么運動.2、可推出電量計算式.【例1】磁懸浮列車是利用超導體的抗磁化作用使列車車體向上浮起，同時通過周期性地變換磁極方向而獲得推進動力的新型交通工具。如圖所示為磁懸浮列車的原理圖，在水平面上，兩根平行直導軌間有豎直方向且等距離的勻強磁場B1和B2，導軌上有一個與磁場間距等寬的金屬框abcd。當勻強磁場B1和B2同時以某一速度沿直軌道向右運動時，金屬框也會沿直軌道運動。設直軌道間距為L，勻強磁場的磁感應強度為B1=B2=B，磁場運動的速度為v，金屬框的電阻為R。運動中所受阻力恒為f，則金屬框的最大速度可表示為（）vcabdB2B1vcabdB2B1C、D、【解析】：由于ad和bc兩條邊同時切割磁感線，故金屬框中產生的電動勢為E=2BLv′，其中v′是金屬框相對于磁場的速度（注意不是金屬框相對于地面的速度，此相對速度的方向向左），由閉合電路歐姆定律可知流過金屬框的電流為。整個金屬框受到的安培力為。當F=f時，a=0，金屬框速度最大，即，vm是金屬棒相對于地面的最大速度，則易知，選C.【例2】如圖所示，足夠長的光滑平行金屬導軌cd和ef，水平放置且相距L，在其左端各固定一個半徑為r的四分之三金屬光滑圓環(huán)，兩圓環(huán)面平行且豎直。在水平導軌和圓環(huán)上各有一根與導軌垂直的金屬桿，兩金屬桿與水平導軌、金屬圓環(huán)形成閉合回路，兩金屬桿質量均為m，電阻均為R，其余電阻不計。整個裝置放在磁感應強度大小為B、方向豎直向上的勻強磁場中。當用水平向右的恒力F=mg拉細桿a，達到勻速運動時，桿b恰好靜止在圓環(huán)上某處，試求：（1）桿a做勻速運動時，回路中的感應電流；（2）桿a做勻速運動時的速度；（3）桿b靜止的位置距圓環(huán)最低點的高度?！窘馕觥浚海?）勻速時，拉力與安培力平衡，知F=BIL，得FFTmg…………FFTmg（2）金屬棒a切割磁感線，產生的電動勢E=BLv.回路電流…………②聯(lián)立得：.（3）平衡時，對b棒受力分析如圖所示，設置棒和圓心的連線與豎直方向的夾角為θ，有，得θ=60°桿b靜止的位置距圓環(huán)最低點的高度為【例3】如圖所示，兩根完全相同的“V”字形導軌OPQ與KMN倒放在絕緣水平面上，兩導軌都在豎直平面內且正對、平行放置，其間距為L，電阻不計。兩條導軌足夠長，所形成的兩個斜面與水平面的夾角都是α。兩個金屬棒ab和a′b′的質量都是m，電阻都是R，與導軌垂直放置且接觸良好?？臻g有豎直向下的勻強磁場，磁感應強度為B.（1）如果兩條導軌皆光滑，讓a′b′固定不動，將ab釋放，則ab達到的最大速度是多少?（2）如果將ab與a′b′同時釋放，它們所能達到的最大速度分別是多少?BααααOKa′′bBααααOKa′′b′NMQPabFmgαFTmgsinαFmgαFTF=BILE=BLvmcosα聯(lián)立上式解得（2）若將ab、a′b′同時釋放，因兩邊情況相同，所以達到的最大速度大小相等，這時ab、a′b′都產生感應電動勢，很明顯這兩個感應電動勢是串聯(lián)的。有mgsinα＝F′cosαF′＝BL聯(lián)立以上三式，解得【例4】如圖所示，兩條互相平行的光滑金屬導軌位于水平面內，距離為l=0.2m，在導軌的一端接有阻值為R=0.5Ω的電阻，在x≥0處有一與水平面垂直的均勻磁場，磁感強度B=0.5T。一質量為m=0.1kg的金屬直桿垂直放置在導軌上，并以v0=2m/s的初速度進人磁場，在安培力和一垂直于桿的水平外力F的共同作用下作勻變速直線運動，加速度大小為a=2m/s2，方向與初速度方向相反。設導軌和金屬桿的電阻都可以忽略，且接觸良好，求：（1）電流為零時金屬桿所處的位置；（2）保持其他條件不變，而初速度v0取不同值，求開始時F的方向與初速度v0取值的關系?！窘馕觥浚海?）感應電動勢E=Blv，則感應電流.I=0時，v=0，此時，1（m）則電流為零時金屬桿距離x軸原點1m遠的右端。（2）初始時刻，金屬直桿切割磁感線速度最大，產生的感應電動勢和感應電流最大。開始時，有F+=maF=ma-=所以當v0＜=10m/s時，F(xiàn)＞0，方向與x軸正方向相反；當v0＞=10m/s時，F(xiàn)＜0，方向與x軸正方向相同。FBOvaMNQPRFb20U/Vt/s13450.20.40.6V甲乙12345【例5】如圖甲所示，光滑且足夠長的金屬導軌MN、PQ平行地固定的同一水平面上，兩導軌間距L=0.20m，兩導軌的左端之間所接受的電阻FBOvaMNQPRFb20U/Vt/s13450.20.40.6V甲乙12345（1）通過金屬桿的感應電流的大小和方向；（2）金屬桿的速度大??；（3）外力F的瞬時功率。【解析】：（1）由圖象可知，t=5.0s時，U=0.4V此時通過金屬桿的電流為.用右手則定判斷出，此時電流的方向由b指向a.（2）金屬桿產生的感應電動勢E=I（R+r）=0.5V因E=BLv，所以0.5s時金屬桿的速度大小.（3）金屬桿速度為v時，電壓表的示數(shù)應為由圖象可知，U與t成正比，由于R、r、B及L均與不變量，所以v與t成正比，即金屬桿應沿水平方向向右做初速度為零的勻加速直線運動金屬桿運動的加速度.根據(jù)牛頓第二定律，在5.0s末時對金屬桿有F-BIL=ma，解得F=0.20N此時F的瞬時功率P=Fv=1.0W.【例6】鐵路上使用一種電磁裝置向控制中心傳輸信號以獲取火車運動信息，能產生磁感應強度為B的勻強磁場的裝置，被安裝在火車首節(jié)車廂下面，如圖甲所示（俯視圖）。當它經過安放在兩鐵軌間的線圈時，線圈便會產生一電信號，傳輸給控制中心，線圈長為L寬為b，匝數(shù)為n，線圈和傳輸線的電阻忽略不計。若火車通過線圈時，控制中心接收到的線圈兩端的電壓信號u與時間t的關系如圖乙所示，求：（1）t1時候火車的行駛速度為多大？甲火車鐵軌線圈B接控制中心Lb（2甲火車鐵軌線圈B接控制中心Lb（3）上述時間內火車的加速度多大？【解析】：（1）由u1=nBbv1，解得…………①（2）從t1時刻到t2時刻過程中線圈兩端產生電壓隨時間做線性變化，0utu0utu2u1t1乙t2（3）在t2時刻：…………②所以此過程火車運行加速度.專題三：電磁感應中的能量問題1、求解電磁感應中能量問題的思路和方法.（1）分析回路，分清電源和外電路.在電磁感應現(xiàn)象中，切割磁感線的導體或磁通量發(fā)生變化的回路將產生感應電動勢，該導體或回路就相當于電源，其余部分相當于外電路。（2）分析清楚有哪些力做功，明確有哪些形式的能量發(fā)生了轉化。如：做功情況能量變化特點滑動摩擦力做功有內能（熱能）產生重力做功重力勢能必然發(fā)生變化克服安培力做功必然有其他形式的能轉化為電能，并且克服安培力做多少功，就產生多少電能安培力做正功電能轉化為其他形式的能。安培力做了多少功，就有多少電能轉化為其他形式的能（3）根據(jù)能量守恒列方程求解.2、電能的三種求解思路.（1）利用電路特征求解.在電磁感應現(xiàn)象中，若由于磁場變化或導體做切割磁感線運動產生的感應電動勢和感應電流是恒定的，則可通過電路知識求解。（2）利用克服安培力做功求解.電磁感應中產生的電能等于克服安培力所做的功。（3）利用能量守恒定律求解.①電磁感應的過程是能量的轉化和守恒的過程，其他形式能的減少量等于產生的電能。②在較復雜的電磁感應現(xiàn)象中，經常涉及求解耳熱的問題。尤其是變化的安培力，不能直接由Q=I2Rt解，用能量守恒的方法就可以不必追究變力、變電流做功的具體細節(jié)，只需弄清能量的轉化途徑，注意分清有多少種形式的能在相互轉化，用能量的轉化與守恒定律就可求解，而用能量的轉化與守恒觀點，只需從全過程考慮，不涉及電流的產生過程，計算簡便。這樣用守恒定律求解的方法最大特點是省去許多細節(jié)，解題簡捷、方便。③含有電動機的電路中，電動機工作時線圈在磁場中轉動引起磁通量的變化，就會產生感應電動勢，一般參考書上把這個電動勢叫作反電動勢，用表示。根據(jù)楞次定律這個感應電動勢是阻礙電動機轉動的，電流克服這個感應電動勢作的功就等于電動機可輸出的機械能，這樣電流對電動機作的功，（其中r是電動機的內電阻）這就是含有電動機的電路中電功不等于電熱的原因?！纠?】如圖所示，足夠長的兩光滑導軌水平放置，兩條導軌相距為d，左端MN用阻值不計的導線相連，金屬棒ab可在導軌上滑動，導軌單位長度的電阻為r0，金屬棒ab的電阻不計。整個裝置處于豎直向下的均勻磁場中，磁場的磁感應強度隨時間均勻增加，B=kt，其中k為常數(shù)。金屬棒ab在水平外力的作用下，以速度v沿導軌向右做勻速運動，t=0時，金屬棒ab與MN相距非常近。求：（1）當t=t0時，水平外力的大小F．（2）同學們在求t=t0時刻閉合回路消耗的功率時，有兩種不同的求法：vMNabB方法一：t=t0vMNabB方法二：由BId=F，得，（其中R為回路總電阻）這兩種方法哪一種正確?請你做出判斷，并簡述理由．解：（1）回路中的磁場變化和導體切割磁感線都產生感應電動勢據(jù)題意，有…………①…………②…………③聯(lián)立求解得…………④…………⑤得…………⑥所以，…………⑦即…………⑧（2）方法一錯，方法二對；方法一認為閉合回路所消耗的能量全部來自于外力所做的功，而實際上磁場的變化也對閉合回路提供能量。方法二算出的I是電路的總電流，求出的是閉合回路消耗的總功率?！纠?】如圖所示，一根電阻為R=0.6Ω的導線彎成一個圓形線圈，圓半徑r=1m，圓形線圈質量m=1kg，此線圈放在絕緣光滑的水平面上，在y軸右側有垂直于線圈平面B=0.5T的勻強磁場。若線圈以初動能E0=5J沿x軸方向滑進磁場，當進入磁場0.5m時，線圈中產生的電能為Ee=3J。求：（1）此時線圈的運動速度；（2）此時線圈與磁場左邊緣兩交接點間的電壓；（3）此時線圈加速度大小.解:（1）設線圈的速度為v，能量守恒，解得v=2m/s.xy（2）線圈切割磁感線的有效長度xy電動勢電流兩點間電壓（3）根據(jù)牛頓第二定律，知F=ma=BIL，則線圈加速度大小a=2.5m/s2.【例3】如圖，ef、gh為水平放置的足夠長的平行光滑導軌，導軌間距為L=1m，導軌左端連接一個R=2Ω的電阻，將一根質量為0.2kg的金屬棒cd垂直地放置導軌上，且與導軌接觸良好，導軌與金屬棒的電阻均不計，整個裝置放在磁感應強度為B=2T的勻強磁場中，磁場方向垂直于導軌平面向下?，F(xiàn)對金屬棒施加一水平向右的拉力F，使棒從靜止開始向右運動。（1）若施加的水平外力恒為F=8N，則金屬棒達到的穩(wěn)定速度v1是多少？（2）若施加的水平外力的功率恒為P=18W，則金屬棒達到的穩(wěn)定速度v2是多少？（3）若施加的水平外力的功率恒為P=18W，則金屬棒從開始運動到速度v3=2m/s的過程中電阻R產生的熱量為8.6J，則該過程所需的時間是多少？cdfeghF解：（1）由E=BLv、cdfeghF當F=8N時，代入數(shù)據(jù)解得v1=4m/s.（2）由和P=Fv，得代入數(shù)據(jù)后解得v2=3m/s（3）根據(jù)能量守恒，有，得【例4】如圖所示，兩根足夠長的固定的平行金屬導軌位于傾角θ=30°的斜面上，導軌上、下端各接有阻值R=10Ω的電阻，導軌自身電阻忽略不計，導軌寬度L=2m，在整個導軌平面內都有垂直于導軌平面向上的勻強磁場，磁感應強度B=0.5T。質量為m=0.1kg，電阻r=5Ω的金屬棒ab在較高處由靜止釋放，金屬棒ab在下滑過程中始終與導軌垂直且與導軌接觸良好。當金屬棒ab下滑高度h=3m時，速度恰好達到最大值v=2m/s。求：（1）金屬棒ab在以上運動過程中機械能的減少量；（2）金屬棒ab在以上運動過程中導軌下端電阻R中產生的熱量．（g=10m/s2）θRhabRB解：（1）桿abθRhabRB（2）速度最大時ab桿產生的電動勢E=BLv=2V……②產生的電流……③此時的安培力F=BIL=0.2N……④由題意可知，導體棒受的摩擦力大小為f=mgsin300-F=0.3N……⑤由能量守恒得，損失的機械能等于物體克服摩擦力做功和產生的電熱之和電熱……⑥（注意：由f=μFN知整個過程中摩擦力大小保持不變）由以上各式得：下端電阻R中產生的熱量.RBa甲05B/10-2T乙3t1t2t321t/10-2s【例5】一個正方形線圈邊長a=0.20m，共有nRBa甲05B/10-2T乙3t1t2t321t/10-2s（1）0~t1時間內，通過電阻R的電荷量；（2）t=1.0s內電通過電阻R所產生的熱量；（3）線圈中產生感應電流的有效值。第（1）問也可直接用公式計算.（見P15）解：（1）0~t1時間內的感應電動勢第（1）問也可直接用公式計算.（見P15）通過電阻R的電流所以在0~t1時間內通過R的電荷量q=I1t1=1.0×10-2C.（2）在一個周期內，電流通過電阻R產生熱量在1.0s內電阻R產生的熱量為.（3）設感應電流的有效值為I，則一個周期內電流產生的熱量。解得（或1.73A）………（有效值的計算方法見第二章《交變電流》）【例6】如圖所示，將邊長為a、質量為m、電阻為R的正方形導線框豎直向上拋出，穿過寬度為b、磁感應強度為