電 磁 感 應(yīng),高 三 第 一 輪 復(fù) 習(xí),考 綱 要 求,命題導(dǎo)向,1、感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件，運用楞次定律和右手定則判定E感和I感的方向；,2、運用E=n/ t和E=BLv分析和計算感應(yīng)電動勢的大小以及通電和斷電過程中自感現(xiàn)象的分析；,本章高考命題集中在以下四個方面：,3、電磁感應(yīng)現(xiàn)象與磁場、電路、力學(xué)、能量等知識相聯(lián)系的綜合題的分析與計算；,4、電磁感應(yīng)圖象問題；,知 識 網(wǎng) 絡(luò),電磁感應(yīng),磁通量,電磁感應(yīng)現(xiàn)象,電磁感應(yīng)規(guī)律,電磁感應(yīng)應(yīng)用,感應(yīng)電動勢的大小：,感應(yīng)電流、電動勢方向的判斷： 楞次定律 右手定則,自感現(xiàn)象,日光燈,第一課時 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 楞次定律,一、磁通量,1、概念：穿過某一面積的磁感線條數(shù)。簡稱磁通,2、磁通量的計算,公式=BS,適用條件：勻強磁場；磁感線與線圈平面垂直,在勻強磁場B中，若磁感線與平面不垂直，公式=BS中的S應(yīng)為平面在垂直于磁感線方向上的投影面積。,若對同一平面，磁感線有穿入、穿出，則磁通量等于穿過平面的磁感線的凈條數(shù)：= 1 2；即穿入、穿出要相互抵消。,單位：韋伯（Wb）1Wb=1Tm2=1Vs=1kgm2/（As2）,由于B= /S，B亦可稱為磁通密度,名師1號P303例1,二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象,1、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件,穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化,充分必要條件,閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線,充分條件,2、產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的條件,穿過電路的磁通量發(fā)生變化,導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線,三、感應(yīng)電流方向的判斷,1楞次定律,感應(yīng)電流總具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化,對“阻礙”意義的理解,“阻礙”不是阻止，而是“延緩”，感應(yīng)電流的磁場不會阻止原磁場的變化，只能使原磁場的變化被延緩了，原磁場的變化趨勢不會改變,阻礙的是原磁場的變化，而不是原磁場本身，如果原磁場不變化，即使它再強，也不會產(chǎn)生感應(yīng)電流,阻礙不是相反當原磁通減小時，感應(yīng)電流的磁場與原磁場同向，以阻礙其減??；當磁體遠離導(dǎo)體運動時，導(dǎo)體運動將和磁體運動同向，以阻礙其相對運動,由于“阻礙”，為了維持原磁場的變化，必須有外力克服這一“阻礙”而做功，從而導(dǎo)致其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能,楞次定律的具體應(yīng)用,從“阻礙磁通量變化”的角度來看，由磁通量計算式=BSsin可知，磁通量變化=2-1有多種形式,S、不變，B改變，這時=BSsin,B、不變，S改變，這時=SBsin,B、S不變，改變，這時=BS（sin2-sin1）,從“阻礙相對運動”的角度來看，楞次定律的這個結(jié)論可以用能量守恒來解釋：既然有感應(yīng)電流產(chǎn)生，就有其它能轉(zhuǎn)化為電能。又由于是由相對運動引起的，所以只能是機械能減少轉(zhuǎn)化為電能，表現(xiàn)出的現(xiàn)象就是“阻礙”相對運動,從“阻礙自身電流變化”的角度來看，就是自感現(xiàn)象,楞次定律的應(yīng)用步驟,確定原磁場方向,判定原磁場如何變化（增大還是減?。?確定感應(yīng)電流的磁場方向（增反減同）,根據(jù)安培定則判定感應(yīng)電流的方向,名師1號P303例2,一平面線圈用細桿懸于P點，開始時細桿處于水平位置，釋放后讓它在如圖所示的勻強磁場中運動，已知線圈平面始終與紙面垂直，當線圈第一次通過位置和位置時，順著磁場的方向看去，線圈中的感應(yīng)電流的方向分別為 位置 位置 （A）逆時針方向 逆時針方向 （B）逆時針方向 順時針方向 （C）順時針方向 順時針方向 （D）順時針方向 逆時針方向,如圖所示，有兩個同心導(dǎo)體圓環(huán)。內(nèi)環(huán)中通有順時針方向的電流，外環(huán)中原來無電流。當內(nèi)環(huán)中電流逐漸增大時，外環(huán)中有無感應(yīng)電流？方向如何？,如圖，線圈A中接有如圖所示電源，線圈B有一半面積處在線圈A中，兩線圈平行但不接觸，則當開關(guān)S閉和瞬間，線圈B中的感應(yīng)電流的情況是：（ ） A無感應(yīng)電流 B有沿順時針的感應(yīng)電流 C有沿逆時針的感應(yīng)電流 D無法確定,如圖所示，O1O2是矩形導(dǎo)線框abcd的對稱軸，其左方有勻強磁場。以下哪些情況下abcd中有感應(yīng)電流產(chǎn)生？方向如何？ A將abcd 向紙外平移 B將abcd向右平移 C將abcd以ab為軸轉(zhuǎn)動60 D將abcd以cd為軸轉(zhuǎn)動60,名師1號P304例4,運用楞次定律處理相對運動類問題的思路,常規(guī)法：,據(jù)原磁場（B原方向及情況）,確定感應(yīng)磁場（B感方向）,判斷感應(yīng)電流（I感方向）,導(dǎo)體受力及運動趨勢.,楞次定律,安培定則,左手定則,效果法,由楞次定律可知，感應(yīng)電流的“效果”總是阻礙引起感應(yīng)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,如圖所示裝置中，cd桿原來靜止。當ab 桿做如下那些運動時，cd桿將向右移動？ A向右勻速運動 B向右加速運動 C向左加速運動 D向左減速運動,如圖所示，當磁鐵繞O1O2軸勻速轉(zhuǎn)動時，矩形導(dǎo)線框（不考慮重力）將如何運動？,如圖所示，水平面上有兩根平行導(dǎo)軌，上面放兩根金屬棒a、b。當條形磁鐵如圖向下移動時（不到達導(dǎo)軌平面），a、b將如何移動？,練：如圖所示，絕緣水平面上有兩個離得很近的導(dǎo)體環(huán)a、b。將條形磁鐵沿它們的正中向下移動（不到達該平面），a、b將如何移動？,練：如圖所示，在條形磁鐵從圖示位置繞O1O2軸轉(zhuǎn)動90的過程中，放在導(dǎo)軌右端附近的金屬棒ab將如何移動？,練：如圖所示，用絲線懸掛閉合金屬環(huán)，懸于O點，虛線左邊有勻強磁場，右邊沒有磁場。金屬環(huán)的擺動會很快停下來。試解釋這一現(xiàn)象。若整個空間都有向外的勻強磁場，會有這種現(xiàn)象嗎？,實際生活中的電磁感應(yīng)現(xiàn)象例析,如圖所示是生產(chǎn)中常用的一種延時繼電器的示意圖。鐵芯上有兩個線圈A和B。線圈A跟電源連接，線圈B的兩端接在一起，構(gòu)成一個閉合電路。在拉開開關(guān)S的時候,彈簧k并不能立即將銜鐵D拉起，從而使觸頭C（連接工作電路）立即離開，過一段時間后觸頭C才能離開；延時繼電器就是這樣得名的。試說明這種繼電器的工作原理。,第二課時 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感,一、法拉第電磁感應(yīng)定律,1、內(nèi)容：,電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比。,2、公式：,n為線圈匝數(shù),3、說明：,適用于回路磁通量變化的情況，回路不一定要閉合。,、 、 / t的比較：, 是狀態(tài)量，表示在某一時刻（某一位置）時回路的磁感線條數(shù)。, 是過程量，表示回路從某一時刻變化到另一時刻磁通量的增量。, / t表示磁通量的變化快慢，又稱為磁通量的變化率。, 、 、 / t的大小沒有直接關(guān)系， 、 不能決定E感的大小， / t才能決定E感的大小,在BS時，當 僅由B的變化引起時，E感=nS B/ t；當 僅由S的變化引起時，E感=nB S/ t。,公式E感=n / t計算得到的是t時間內(nèi)的平均感應(yīng)電動勢，當隨時間均勻變化時E感是恒定的。,4、法拉第電磁感應(yīng)定律的特殊情況,導(dǎo)體平動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,公式：E感=BLv；,公式適用于導(dǎo)體上各點以相同的速度在勻強磁場中切割磁感線，且B、L、v兩兩垂直。,當LB，Lv，而v與B成時，E感=BLvsin ;,公式中L為導(dǎo)體在垂直磁場方向的有效長度；,公式中若v為一段時間內(nèi)的平均速度，則E感為平均感應(yīng)電動勢，若v為瞬時速度，則E感為瞬時感應(yīng)電動勢。,導(dǎo)體轉(zhuǎn)動切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,OA棒繞O點轉(zhuǎn)動時，棒上每點的角速度相等， 由v=r可知v隨r成正比增大，可用v中代入E感=Blv求E感。,5、在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體相當于電源,二、自感,1、自感現(xiàn)象：,當線圈自身電流發(fā)生變化時，在線圈中引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,2、自感電動勢：,在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，與線圈中電流的變化率成正比,3、自感系數(shù)（L）：,由線圈自身的性質(zhì)決定，與線圈的長短、粗細、匝數(shù)、有無鐵芯有關(guān),4、自感電動勢僅僅是減緩了原電流的變化，不會阻止原電流的變化或逆轉(zhuǎn)原電流的變化原電流最終還是要增加到穩(wěn)定值或減小到零 ，在自感現(xiàn)象發(fā)生的一瞬間電路中的電流為原值，然后逐漸改變。,5、斷電自感與通電自感,6、日光燈,啟動器：利用氖管的輝光放電，起自動把電路接通和斷開的作用,鎮(zhèn)流器：在日光燈點燃時，利用自感現(xiàn)象，產(chǎn)生瞬時高壓，在日光燈正常發(fā)光時，利用自感現(xiàn)象，起降壓限流作用,三、理解與鞏固,穿過一個單匝線圈的磁通量始終保持每秒鐘減少2Wb，則（ ） A線圈中感應(yīng)電動勢每秒增加2V B線圈中感應(yīng)電動勢每秒減少2V C線圈中無感應(yīng)電動勢 D線圈中感應(yīng)電動勢保持不變,如圖所示，圓環(huán)a和b的半徑之比R1R2=21，且是粗細相同，用同樣材料的導(dǎo)線構(gòu)成，連接兩環(huán)導(dǎo)線的電阻不計，勻強磁場的磁感應(yīng)強度始終以恒定的變化率變化，那么，當只有a環(huán)置于磁場中與只有b環(huán)置于磁場中的兩種情況下，AB兩點的電勢差之比為多少？,如圖所示，平行金屬導(dǎo)軌間距為d，一端跨接電阻為R，勻強磁場磁感強度為B，方向垂直平行導(dǎo)軌平面，一根長金屬棒與導(dǎo)軌成角放置，棒與導(dǎo)軌的電阻不計，當棒沿垂直棒的方向以恒定速度v在導(dǎo)軌上滑行時，通過電阻的電流是 （ ） ABdv/(Rsin) BBdv/R CBdvsin/R DBdvcos/R,如圖所示，金屬圓環(huán)圓心為O，半徑為L，金屬棒Oa以O(shè)點為軸在環(huán)上轉(zhuǎn)動，角速度為，與環(huán)面垂直的勻強磁場磁感應(yīng)強度為B，電阻R接在O點與圓環(huán)之間，求通過R的電流大小。,如圖所示的電路中，A1和A2是完全相同的燈泡，線圈L的電阻可以忽略不計，下列說法中正確的是（ ） A合上開關(guān)S接通電路時，A2先亮A1后亮，最后一樣亮 B合上開關(guān)S接通電路時，A1和A2始終一樣亮 C斷開開關(guān)S切斷電路時，A2立即熄滅，A1過一會熄滅 D斷開開關(guān)S切斷電路時，A1和A2都要過一會才熄滅,如圖所示，L為一個自感系數(shù)很大的自感線圈，開關(guān)閉合后，小燈能正常發(fā)光，那 么閉合開關(guān)和斷開開關(guān)的瞬間，能觀察到的現(xiàn)象分別是（ ） A小燈逐漸變亮，小燈立即熄滅 B小燈立即亮，小燈立即熄滅 C小燈逐漸變亮，小燈比原來更亮一下再慢慢熄滅 D小燈立即亮，小燈比原來更亮一下再慢慢熄滅,如圖所示，電阻R和電感線圈L的值都較大，電感線圈的電阻不計，A、B是兩只完全相同的燈泡，當開關(guān)S閉合時 ，下面能發(fā)生的情況是（ ） AB比A先亮，然后B熄滅 BA比B先亮，然后A熄滅 CA、B一起亮，然后A熄滅 DA、B一起亮，然后B熄滅,如圖所示是一演示實驗的電路圖。圖中L是一帶鐵芯的線圈，A是一燈泡。起初，開關(guān)處于閉合狀態(tài)，電路是接通的。現(xiàn)將開關(guān)斷開，則在開關(guān)斷開的瞬間，通過燈泡A的電流方向是從 端經(jīng)燈泡到 端。這個實驗是用來演示 現(xiàn)象的.,第三課時 電磁感應(yīng)與電路規(guī)律綜合,在電磁感應(yīng)與電路規(guī)律結(jié)合的問題中，主要是要確定哪一部分導(dǎo)體在產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，把它等效為電源，求出感應(yīng)電動勢大小，判斷出感應(yīng)電動勢的方向，明確此電源的內(nèi)阻。問題就轉(zhuǎn)化為電路問題了！,一、電磁感應(yīng)與電路規(guī)律結(jié)合的一般問題,兩條光滑平行金屬導(dǎo)軌間距d=0.6m，導(dǎo)軌兩端分別接有R1=10，R2=2.5的電阻，磁感應(yīng)強度B=0.2T的勻強磁場垂直于軌道平面向紙外，如圖所示，導(dǎo)軌上有一根電阻為1.0的導(dǎo)體桿MN當MN桿以v=5.0m/s的速度沿導(dǎo)軌向左滑動時， (1)MN桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小為多少， 哪一端電勢較高？ (2)用電壓表測MN兩點間電壓時，電表的 示數(shù)為多少？ (3)通過電阻R1的電流為多少？通過電阻R 的電流為多少？ (4)桿所受的安培力的大小為多少？方向怎樣？,如圖所示，長L1寬L2的矩形線圈電阻為R，處于磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場邊緣，線圈與磁感線垂直。求：將線圈以向右的速度v勻速拉出磁場的過程中， 拉力F大??； 拉力的功率P； 拉力做的功W； 線圈中產(chǎn)生的電熱Q ； 通過線圈某一截面的電荷量q 。,如圖所示，磁感應(yīng)強度B=0.2T的勻強磁場中有一折成30角的金屬導(dǎo)軌aob，導(dǎo)軌平面垂直于磁場方向.一條直線MN垂直ob方向放置在軌道上并接觸良好.當MN以v=4m/s從導(dǎo)軌O點開始向右平動時，若所有導(dǎo)線單位長度的電阻r=0.1/m. 求(1)經(jīng)過時間t后，閉合回路的感應(yīng)電動勢的 瞬時值和平均值? (2)閉合回路中的電流大小和方向?,二、感應(yīng)電量的求解,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流。設(shè)在時間內(nèi)通過導(dǎo)線截面的電量為q。,由法拉第電磁感應(yīng)定律得：,由電流定義式：,得：,如圖所示，空間存在垂直于紙面的均勻磁場，在半徑為a的圓形區(qū)域內(nèi)部及外部，磁場方向相反，磁感應(yīng)強度的大小均為B。一半徑為b，電阻為R的圓形導(dǎo)線環(huán)放置在紙面內(nèi)，其圓心與圓形區(qū)域的中心重合。當內(nèi)、外磁場同時由B均勻地減小到零的過程中，通過導(dǎo)線截面的電量_。,三、含容電路,如圖所示，兩個電阻器的阻值分別為R與2R，其余電阻不計.電容器電容量為C.勻強磁場磁感應(yīng)強度的大小為B，方向垂直紙面向里.金屬棒ab、cd的長度均為L.當棒ab以速度v向左切割磁感線運動，金屬棒cd以速度2v向右切割磁感線運動時，電容C的電量為多大?哪一個極板帶正電?,如圖所示，平行導(dǎo)軌置于磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中（方向向里），間距為L，左端電阻為R，其余電阻不計，導(dǎo)軌右端接一電容為C的電容器?，F(xiàn)有一長2L的金屬棒ab放在導(dǎo)軌上，ab以a為軸以角速度順時針轉(zhuǎn)過90的過程中，通過R的電量為多少？,四、圖象問題,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,勻強磁場磁感應(yīng)強度 B=0.2 T，磁場寬度L=3rn，一正方形金屬框邊長ab=1m，每邊電阻r=0.2，金屬框以v=10m/s的速度勻速穿過磁場區(qū)，其平面始終保持與磁感線方向垂直，如圖所示，求：畫出金屬框穿過磁場區(qū)的過程中，金屬框內(nèi)感應(yīng)電流的I-t圖線；畫出ab兩端電壓的U-t圖線。,圖中兩條平行虛線之間存在勻強磁場，虛線間的距離為l，磁場方向垂直紙面向里。abcd是位于紙面內(nèi)的梯形線圈， ad與bc間的距離也為l。t=0時刻，bc邊與磁場區(qū)域邊界重合（如圖）?，F(xiàn)令線圈以恒定的速度v沿垂直于磁場區(qū)域邊界的方向穿過磁場區(qū)域。取沿abcda的感應(yīng)電流為正，則在線圈穿越磁場區(qū)域的過程中，感應(yīng)電流I隨時間t變化的圖線可能是（ ）,第四課時 電磁感應(yīng)與力學(xué)規(guī)律的綜合應(yīng)用,一、電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題,1、當閉合回路中磁通量發(fā)生變化時，會產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流在磁場中會受到安培力的作用，從而引出力學(xué)問題！,如圖所示，U形導(dǎo)線框固定在水平面上，右端放有質(zhì)量為m的金屬棒ab，ab與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為，它們圍成的矩形邊長分別為L1、L2，回路的總電阻為R。從t=0時刻起，在豎直向上方向加一個隨時間均勻變化的勻強磁場B=kt，（k0）那么在t為多大時，金屬棒開始移動？,2、電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題覆蓋面廣，題型多樣，解決這類問題的關(guān)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等！,基本思路,確定電源（E，r）,感應(yīng)電流,運動導(dǎo)體所受的安培力,合外力,a變化情況,運動狀態(tài)的分析,臨界狀態(tài),I=E/(R+r),F=BIL,F=ma,v與a的方向關(guān)系,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磁場，磁感應(yīng)強度為B，在導(dǎo)軌的 AC端連接一個阻值為 R的電阻，一根質(zhì)量為m、垂直于導(dǎo)軌放置的金屬棒ab，從靜止開始沿導(dǎo)軌下滑，求此過程中ab棒的最大速度。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 。,？如圖所示，豎直放置的U形導(dǎo)軌寬為L，上端串有電阻R（其余導(dǎo)體部分的電阻都忽略不計）。磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場方向垂直于紙面向外。金屬棒ab的質(zhì)量為m，與導(dǎo)軌接觸良好，不計摩擦。從靜止釋放后ab保持水平而下滑。試求ab下滑的最大速度vm 。,？如果在該圖上端電阻右邊安一只電鍵，讓ab下落一段距離后再閉合電鍵，那么閉合電鍵后ab的運動情況又將如何？,二、電磁感應(yīng)中的能量、動量問題,1、當閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流時，要消耗其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能，引出能量問題！,如圖所示，矩形線圈abcd質(zhì)量為m，寬為d，在豎直平面內(nèi)由靜止自由下落。其下方有如圖方向的勻強磁場，磁場上、下邊界水平，寬度也為d，線圈ab邊剛進入磁場就開始做勻速運動，那么在線圈穿越磁場的全過程，產(chǎn)生了多少電熱？,2、分析能量問題，應(yīng)抓住能量守恒這一基本規(guī)律，分析清楚有哪些力做功，就可知道有哪些形式的能量參與了相互轉(zhuǎn)化，特別要注意：滑動摩擦力做功，有內(nèi)能出現(xiàn)；安培力做負功會將其它形式能轉(zhuǎn)化為電能，在電路中電能還將轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，安培力做正功會將電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能；然后利用能量守恒列出方程求解,重組卷（五）第15題,3、電磁感應(yīng)中的動量問題,感應(yīng)電流通過直導(dǎo)線時，直導(dǎo)線在磁場中要受到安培力的作用,F=BIL,如圖所示，在光滑的水平面上，有一垂直向下的勻強磁場分布在寬為L的區(qū)域內(nèi)，有一個邊長為a（aL）的正方形閉合線圈以初速v0垂直磁場邊界滑過磁場后速度變?yōu)関（vv0）那么 A完全進入磁場中時線圈的速度大于（v0+v）/2； B安全進入磁場中時線圈的速