高中物理電磁感應(yīng)講義

1、高中物理電磁感應(yīng)講義一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象1、電磁感應(yīng)現(xiàn)象與感應(yīng)電流(1)利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的現(xiàn)象，叫做電磁感應(yīng)現(xiàn)象。(2)由電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的電流，叫做感應(yīng)電流。:、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件1、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件：閉合電路 中磁通量發(fā)生變化。 *2、產(chǎn)生感應(yīng)電流的方法.(1)磁鐵運(yùn)動(dòng)。(2)閉合電路一部分運(yùn)動(dòng)。(3)磁場(chǎng)強(qiáng)度B變化或有效面積 S變化。注：第(1) (2)種方法產(chǎn)生的電流叫“動(dòng)生電流”，第(3)種方法產(chǎn)生的電流叫“感生電流”。不管是動(dòng)生電流還是感生電流，我們都統(tǒng)稱為“感應(yīng)電流” 。3、對(duì)“磁通量變化”需注意的兩點(diǎn) (1)磁通量有正負(fù)之分，求磁通量時(shí)要按代數(shù)和(標(biāo)量計(jì)算法則)的方法求總的磁通量

2、(穿過平面的 磁感線的凈條數(shù))。(2) “運(yùn)動(dòng)不一定切割，切割不一定生電”。導(dǎo)體切割磁感線，不是在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流的充要條件,歸根結(jié)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(chǎn)生感應(yīng)電流的思路方法(1)判斷是否產(chǎn)生感應(yīng)電流，關(guān)鍵是抓住兩個(gè)條件：回路是閉合導(dǎo)體回路。 穿過閉合回路的磁通量發(fā)生 變化。注意：第點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的是磁通量“變化”，如果穿過閉合導(dǎo)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(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。(2)分析磁通量是否變化時(shí)，既要弄清楚磁場(chǎng)的磁感線分布，又要注意引起磁通量變化的三種情況：穿過閉合回路的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B發(fā)生變化。閉合回路的面積S發(fā)生變化。 磁感應(yīng)強(qiáng)

3、度B和面積S的夾角發(fā)生變化。三、感應(yīng)電流的方向1、楞次定律.(1)內(nèi)容：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是要阻礙引起感底電流的磁通量.的變化,。一凡是由磁通量的增加引起的感應(yīng)電流，它所激發(fā)的磁場(chǎng)阻礙原來磁通量的增加。 凡是由磁通量的減少引起的感應(yīng)電流，它所激發(fā)的磁場(chǎng)阻礙原來磁通量的減少。(2)楞次定律的因果關(guān)系：閉合導(dǎo)體電路中磁通量的變化是產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因，而感應(yīng)電流的磁場(chǎng)的出現(xiàn)是感應(yīng)電流存 在的結(jié)果，簡(jiǎn)要地說，只有當(dāng)閉合電路中的磁通量發(fā)生變化時(shí)，才會(huì)有感應(yīng)電流的磁場(chǎng)出現(xiàn)。(3) “阻礙”的含義 .“阻礙”可能是“反抗”，也可能是“補(bǔ)償”.當(dāng)引起感應(yīng)電流的磁通量(原磁通量)增加時(shí)，

4、感應(yīng)電流的磁場(chǎng)就與原磁場(chǎng)的方向相反，感 應(yīng)電流的磁場(chǎng)“反抗”原磁通量的增加；當(dāng)原磁通量減少時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)就與原磁場(chǎng)的方向 相同，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)“補(bǔ)償”原磁通量的減少。(“增反減同”)“阻礙”不等于“阻止”，而是“延緩”.感應(yīng)電流的磁場(chǎng)不能阻止原磁通量的變化，只是延緩了原磁通量的變化。當(dāng)由于原磁通量的 增加引起感應(yīng)電流時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)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(dāng)由于原磁通量的減少而引起感應(yīng)電流 時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)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

5、感應(yīng)電流的磁場(chǎng)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。“阻礙”不意味著“相反”.在理解楞次定律時(shí)，不能把“阻礙”作用認(rèn)為感應(yīng)電流產(chǎn)生磁場(chǎng)的方向與原磁場(chǎng)的方向相反。 事實(shí)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(zhuǎn)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(zhuǎn)化成電能。(5) “阻礙”的形式感應(yīng)電流的效 果總是要反抗 (或阻礙)引 起感應(yīng)電流的 原因(1)就磁通量而言，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙原磁場(chǎng)磁通量的變化.(“增反減向”)(2)就電流而言，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙原電流的

6、變化，即原電流增大時(shí)，感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向與原電流磁場(chǎng)方向相反；原電流減小時(shí)，感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向與原電流 磁場(chǎng)方向相同.(“增反減同”)(3)就相對(duì)運(yùn)動(dòng)而言，由于相對(duì)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，感應(yīng)電流的效果阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng).(“來拒去留”)(4)就閉合電路的面積而言，電磁感應(yīng)應(yīng)致使回路面積有變化趨勢(shì)時(shí)，則面積收縮或擴(kuò)張是為了阻礙回路磁通量的變化.(“增縮減擴(kuò)”)(5) 適用范圍：一切電磁感應(yīng)現(xiàn)象 (6) 研究對(duì)象：整個(gè)回路.(7) 使用楞次定律的步驟：明確(引起感應(yīng)電流的)原磁場(chǎng)的方向 明確穿過閉合電路的磁通量(指合磁通量)是增加還是減少 根據(jù)楞次定律確定感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向利用安培定則確定感應(yīng)電流的方向2

7、、右手定則.(1)內(nèi)容：伸開右手，讓拇指跟其余四個(gè)手指垂直，并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi)，讓磁感線垂直(或 傾斜)從手心進(jìn)入，拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方向，其余四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向。(2)作用：判斷感應(yīng)電流的方向與磁感線方向、導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向間的關(guān)系。(3)適用范圍：導(dǎo)體切割磁感線。(4)研究對(duì)象：回路中的一部分導(dǎo)體。（5）右手定則與楞次定律的聯(lián)系和區(qū)別聯(lián)系：右手定則可以看作是楞次定律在導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)情況下的特殊運(yùn)用，用右手定則和楞次定律判斷 感應(yīng)電流的方向，結(jié)果是一致的。 區(qū)別：右手定則只適用于導(dǎo)體切割磁感線的情況（產(chǎn)生的是“動(dòng)生電流” ），不適合導(dǎo)體不運(yùn)動(dòng), 磁場(chǎng)或者面積變化的情況，即當(dāng)產(chǎn)生“感生

8、電流時(shí)，不能用右手定則進(jìn)行判斷感應(yīng)電流的 方向。也就是說，楞次定律的適用范圍更廣，但是在導(dǎo)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(xiàng)目右手定則左手定則安培定則基本現(xiàn)象部分導(dǎo)體切割磁感線磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷、電流的作用力運(yùn)動(dòng)電荷、電流產(chǎn)生磁場(chǎng)作用判斷磁場(chǎng)B、速度v、感 應(yīng)電流I方向關(guān)系判斷磁場(chǎng)B、電流I、磁場(chǎng)力F 力向電流與其產(chǎn)生的磁場(chǎng)間的 力向關(guān)系圖例（果）d7 （因） ' B ,（因）苧 BF F （果）八（果）,>< X- X（因）因果關(guān)系因動(dòng)而電因電而動(dòng)電流一磁場(chǎng)應(yīng)用實(shí)例發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)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(gè)定

9、則簡(jiǎn)單地總結(jié)為“通電受力用 左手，運(yùn)動(dòng)生電用右手”?！傲Α钡淖詈笠还P“廠方向向左，用左手；“電”的最后一筆方向向右,用右手。四、法拉第電磁感應(yīng)定律1、法拉第電磁感應(yīng)定律 .（1）內(nèi)容：電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過這一電路的磁通量變化率成正比。（2）公式：E （單匝線圈） 或 E n（n匝線圈）. tt對(duì)表達(dá)式的理解：E8 E k 。對(duì)于公式E k，k為比例常數(shù)，當(dāng)E、AAt均取國際單位時(shí), tttk=1,所以有E 。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(dāng)于 n個(gè)相t同的電動(dòng)勢(shì)t律，適用于所有電路，此時(shí)電路不一定閉合）串聯(lián)，所以整個(gè)線圈中電動(dòng)勢(shì)為E n （本式是確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的

10、普遍規(guī)tD在E n中（這里的 A取絕對(duì)值，所以此公式只計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E的大小，E的方向根據(jù)t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,與或A之間無大小上的必然聯(lián)系（類比學(xué)習(xí)：關(guān)系類似于a、v和 加的關(guān)系）。 當(dāng)At較長時(shí)，E n求出的是平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；當(dāng)t感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。用趨于零時(shí)，E n 求出的是瞬時(shí) t2、E=BLv的推導(dǎo)過程 .如圖所示閉合線圈一部分導(dǎo)體ab處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度是B ,線，求產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) ？推導(dǎo)：回路在時(shí)間t內(nèi)增大的面積為: 穿過回路的磁通量的變化為： 產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：BLv tE - t t（v是相對(duì)于磁場(chǎng)的速度

11、）.AS=L (vAt).A=B -AS= BLv AtBLvab以速度v勻速切割磁感若導(dǎo)體斜切磁感線（即導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向與導(dǎo)線本身垂直，但跟磁感強(qiáng)度方向有夾角），如圖所示，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=BLvsin 0（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(gè)分量）3、E=BLv的四個(gè)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(chǎng)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)外,實(shí)際問題中當(dāng)它們不相互垂直時(shí)，應(yīng)取垂直的分量進(jìn)行計(jì)算。還需要B、L、v三者相互垂直,若B、L、v三個(gè)物理量中有其中的兩個(gè)物理量方向相互平行，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零。（2） L的有效性.公式E=BLv是磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與直導(dǎo)線 L及運(yùn)動(dòng)方向

12、v兩兩垂直的情形下，導(dǎo)體棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。L是直導(dǎo)線的有效長度，即導(dǎo)線兩端點(diǎn)在v、B所決定平面的垂線方向上的長度。實(shí)際上這個(gè)性質(zhì)是 “相互垂直線”的一個(gè)延伸，在此是分解L,事實(shí)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(yīng)用公式E=BLv。X X X X XE=BL（vsin。）或 E=Bv（ Lsin 0）E = B 2R v有效長度一一直導(dǎo)線（或彎曲導(dǎo)線）在垂直速度方向上的投影長度（3）瞬時(shí)對(duì)應(yīng)性.對(duì)于E=BLv,若v為瞬時(shí)速度，則 E為瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；若 v是平均速度，則 E為平均感應(yīng)電 動(dòng)勢(shì)。（4） v的相對(duì)性.公式E=BLv中的v指導(dǎo)體相對(duì)磁場(chǎng)的速度

13、，并不是對(duì)地的速度。只有在磁場(chǎng)靜止，導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)的情況下，導(dǎo)體相對(duì)磁場(chǎng)的速度才跟導(dǎo)體相對(duì)地的速度相等。E n tE=BLvsin 0研究對(duì)象整個(gè)閉合電路回路中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的那部分導(dǎo)體區(qū)適用范圍各種電磁感應(yīng)現(xiàn)象只適用于導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情況別計(jì)算結(jié)果一般情況下，求得的是At內(nèi)的平均感應(yīng)電 動(dòng)勢(shì)一般情況下，求得的是某一時(shí)刻的瞬時(shí)感 應(yīng)電動(dòng)勢(shì)適用情形常用于磁感應(yīng)強(qiáng)度 B變化所產(chǎn)生的電磁感 應(yīng)現(xiàn)象（磁場(chǎng)變化型）常用于導(dǎo)體切割磁感線所產(chǎn)生的電磁感應(yīng) 現(xiàn)象（切割型）聯(lián)系E=Blvsin。是由E n在一定條件下推導(dǎo)出來的，該公式可看作法拉第電磁感應(yīng)定t律的一個(gè)推論或者特殊應(yīng)用。4、公式E nt（1）兩公

14、式比較和E=BLvsin。的區(qū)別和聯(lián)系（2）兩個(gè)公式的選用.q=I At) 求解導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的問題時(shí)，兩個(gè)公式都可以用。求解某一過程（或某一段時(shí)間）內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、平均電流、通過導(dǎo)體橫截面的電荷量（等問題，應(yīng)選用 E n.t求解某一位置（或某一時(shí)刻）的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，計(jì)算瞬時(shí)電流、電功率及某段時(shí)間內(nèi)的電功、電熱 等問題，應(yīng)選用 E=BLvsi n 0 。5、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的兩種求解方法（1）用公式E n求解.tE n是普遍適用的公式，當(dāng)A僅由磁場(chǎng)的變化引起時(shí)，該式可表示為E nBS；若tt磁感應(yīng)強(qiáng)度 B不變，A僅由回路在垂直于磁場(chǎng)方向上得面積S的變化引起時(shí)，則可表示為公式E nS

15、B,注意此時(shí)S并非線圈的面積，而是線圈內(nèi)部磁場(chǎng)的面積。 t（2）用公式E=BLvsin。求解. 若導(dǎo)體平動(dòng)垂直切割磁感線，則 E=BLv,此時(shí)只適用于 B、L、v三者相互垂直的情況。若導(dǎo)體平動(dòng)但不垂直切割磁感線，E=BLvsin。（此點(diǎn)參考P4 " E=BLv的推導(dǎo)過程”）。6、反電動(dòng)勢(shì).電源通電后，電流從導(dǎo)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(yùn)動(dòng)，而ab棒向右運(yùn)動(dòng)后，會(huì)切割磁感線，從而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（如圖）， 此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的阻礙電路中原來的電流，即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向跟外加電壓的方向相反，這個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)稱為“反電動(dòng)勢(shì)”。五、電磁感應(yīng)規(guī)律

16、的應(yīng)用1、法拉第電機(jī)(1)電機(jī)模型(2)原理：應(yīng)用導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中切割磁感線而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。銅盤可以看作由無數(shù)根長度等于銅盤半徑的導(dǎo)體棒組成，導(dǎo)體棒在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中要切割磁感線。10 大小：E BL2(其中L為棒的長度，3為角速度)2對(duì)此公式的推導(dǎo)有兩種理解方式：E=BLvE nt棒上各點(diǎn)速度不同，其平均速度為棒上中點(diǎn),一、11 .一，E的速度：vr中-L。利用E=BLv2知，棒上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為：一112EBLvBL-L-BL22如果經(jīng)過時(shí)間用，則棒掃過的面積為S L2 -L2 t22磁通里的變化里為：t 212B S B L - BLt22由E知，棒上得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為t-BL2tE - -

17、 BL2tt2一1建議選用E=BLv配合平均速度v r中 -L來推導(dǎo)，此種推導(dǎo)萬式萬便于理解和記憶。2 方向：在內(nèi)電路中，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向是由電源的負(fù)極指向電源的正極，跟內(nèi)電路的電流方向一致。產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分電路就是電源，用右工定則或楞迭定建所判斷出的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方 向？就是電源 內(nèi)部的電流方向，所以此電流方向就是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向。判斷出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向后，進(jìn)而可判斷電路中各點(diǎn)電勢(shì)的高低。2、電磁感應(yīng)中的電路問題 .(1)解決與電路相聯(lián)系的電磁感應(yīng)問題的基本步驟和方法： 明確哪部分導(dǎo)體或電路產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，該導(dǎo)體或電路就是電源，其他部分是外電路。 用法拉第電磁感應(yīng)定律確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，

18、用楞次定律確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向。 畫出等效電路圖。分清內(nèi)外電路，畫出等效電路圖是解決此類問題的關(guān)鍵。 運(yùn)用閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路特點(diǎn)、電功率、電熱等公式聯(lián)立求解?！纠?】用電阻為18的均勻?qū)Ь€彎成圖中直徑D=0.80m的封閉金屬圓環(huán)，環(huán)上AB弧所對(duì)圓心角為60°。將圓環(huán)垂直于磁感線方向固定在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里。一根每米電阻為1.25的直導(dǎo)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(dǎo)線與圓環(huán)緊密接觸（忽略接觸處電阻），當(dāng)它通過環(huán)上 AB位置時(shí)，求:（1）直導(dǎo)線AB段產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并指明該段直導(dǎo)

19、線中電流的方向.（2）此時(shí)圓環(huán)上發(fā)熱損耗的電功率.解：（1）設(shè)直導(dǎo)線AB段的長度為l ,直導(dǎo)線AB段產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 E ,根據(jù)幾何關(guān)系知，De-l - 0.40m2則直導(dǎo)線AB段產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E Blv 0.5 0.4 3V 0.6V運(yùn)用右手定則可判定，直導(dǎo)線 AB段中感應(yīng)電流的方向由A向B, B端電勢(shì)高于A端。（2）此時(shí)圓環(huán)上劣弧 AB的電阻為 Rab -60- 183360_36060 一優(yōu)弧ACB的電阻為 Racb 1815360.,、RabRacb 3 15則Rab與Racb并聯(lián)后的總電阻為 R并-2 2.5RabRacb 3 15AB段直導(dǎo)線電阻為電源，內(nèi)電阻為 r =1 .

20、25X0.40 Q=O50Q . 則此時(shí)圓環(huán)上發(fā)熱損耗的電功率2E 20.62P執(zhí)I R并（）%（）2.5W 0.10WR并r2.5 0.53、電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)換.一一【詳細(xì)見專題三】 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，磁場(chǎng)能可以轉(zhuǎn)化為電能。若電路是純電阻電路，轉(zhuǎn)化過來的電能將全部轉(zhuǎn)化為 電阻的內(nèi)能。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，通過克服安培力做功，把機(jī)械能或其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能?？朔才嗔ψ龆?少功，就產(chǎn)生多少電能。若電路是純電阻電路，轉(zhuǎn)化過來的電能也將全部轉(zhuǎn)化為電阻的內(nèi)能。所以，電磁感應(yīng)現(xiàn)象符合能量守恒定律。4、電磁感應(yīng)中的電容問題.【詳細(xì)見專題四】在電路中含有電容器的情況下，導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，使電容

21、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(fù)和如何變化是解題的關(guān)鍵。六、自感現(xiàn)象及其應(yīng)用1、自感現(xiàn)象.(1)自感現(xiàn)象與自感電動(dòng)勢(shì)的 定義：當(dāng)導(dǎo)體中的電流發(fā)生變化時(shí)， 導(dǎo)體本身就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)電動(dòng)勢(shì)總是阻礙導(dǎo)體中原來電流的變化。這種由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，叫做自感現(xiàn)象。這種現(xiàn)象 中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，叫做自感電動(dòng)勢(shì)。(2)自感現(xiàn)象的原理：當(dāng)導(dǎo)體線圈中的電流發(fā)生變化時(shí)，電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)也隨之發(fā)生變化。由法拉第電磁感應(yīng)定律 可知，線圈自身會(huì)產(chǎn)生阻礙自身電流變化的自感電動(dòng)勢(shì)。(3)自感電動(dòng)勢(shì)的兩個(gè)特點(diǎn)： 特點(diǎn)一：自感電動(dòng)勢(shì)的作用.自感電動(dòng)勢(shì)阻礙自身

22、電流的變化，但是不能阻止，且自感電動(dòng)勢(shì)阻礙自身電流變化的結(jié)果， 會(huì)對(duì)其他電路元件的電流產(chǎn)生影響。特點(diǎn)二：自感電動(dòng)勢(shì)的大小.I跟穿過線圈的磁通量變化的快慢有關(guān)，還跟線圈本身的特性有關(guān)，可用公式E L表示,t其中L為自感系數(shù)。(4)自感現(xiàn)象的 三個(gè)狀態(tài) 一一理想線圈(電阻為零的線圈)：線圈通電瞬間狀態(tài)通過線圈的電流由無變有。線圈通電穩(wěn)定狀態(tài)一一通過線圈的電流無變化。線圈斷電瞬間狀態(tài)一一通過線圈的電流由有變無。(5)自感現(xiàn)象的 三個(gè)要點(diǎn)： 要點(diǎn)一：自感線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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。要點(diǎn)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(dāng)自感電流是由

23、原電流的增強(qiáng)引起時(shí)(如通電瞬間)，自感電流的方向與原電流方向相反；當(dāng)自感電流時(shí)由原電流的減少引起時(shí)(如斷電瞬間)，自感電流的方向與原電流方向相同。 要點(diǎn)三：對(duì)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(出)。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(dòng)勢(shì)的作用接通電源的瞬間，燈泡L2馬上變亮，而燈阻礙電流的增加泡Li是逐漸變亮.現(xiàn)象自感電動(dòng)勢(shì)的作用斷開開關(guān)的瞬間，燈 泡Li逐漸變暗，有時(shí) 燈泡會(huì)閃亮一下，然 后逐

24、漸變暗.阻礙電流的減小(7)斷電自感中的“閃”與“不閃”問題辨析關(guān)于“斷電自感中小燈泡在熄滅之前是否要閃亮一下”這個(gè)問題，許多同學(xué)容易混淆不清， 下面就此問題討論分析。 如圖所示，電路閉合處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)， 線圈L和燈L并聯(lián)，其電 流分別為Ii和I2,方向都是從右到左。 在斷開開關(guān)K瞬間，燈L中原來的從右到左的電流 Ii立即消失， 而由于線圈電流I2由于自感不能突變，故在開關(guān) K斷開的瞬間 通過線圈L的電流應(yīng)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(gòu)成閉合回路，所以在這段時(shí)間內(nèi)

25、燈L中有自左向右的電流通過。 如果原來I2>I1 ,則在燈L熄滅之前要閃亮一下；如果原來I2WI1原來的Ii和I2哪一個(gè)大，要由線圈 L的直流電阻 R'和燈L的電阻 如果 R> R ,則 I2W Ii ；如果 R'vR ,則 I2>Ii .結(jié)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。,則在燈L熄滅之前不會(huì)閃亮R的大小來決定(分流原理)2、把我三個(gè)知識(shí)點(diǎn)速解自感問題(1)自感電動(dòng)勢(shì)總是阻礙導(dǎo)體中原來電流的變化。當(dāng)原來電流增大時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)與原來電流方向相反；當(dāng)原來電流減小時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)的方向 與原來電流方向

26、相同。(2) “阻礙”不是“阻止”?！白璧K”電流變化實(shí)質(zhì)是使電流不發(fā)生“突變”，使其變化過程有所延慢。(3)當(dāng)電流接通瞬間，自感線圈相當(dāng)于斷路；當(dāng)電路穩(wěn)定，自感線圈相當(dāng)于定值電阻，如果線圈沒有電阻，則自感線圈相當(dāng)于導(dǎo)線(短路)；當(dāng)電路斷開瞬間，自感線圈相當(dāng)于電源。3、日光燈工作原理（1）日光燈的構(gòu)造日光燈的構(gòu)造如圖所示，主要由燈光、鎮(zhèn)流器、啟動(dòng)器（也稱“啟輝器” ，俗稱“跳泡”）等組成。 （2）日光燈的啟動(dòng)一一啟動(dòng)器起到一個(gè)開關(guān)作用 .啟動(dòng)器燈管當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，電源把電壓加在啟動(dòng)器的兩極之間，使窟氣放點(diǎn)而發(fā)生輝光，輝光產(chǎn)生的熱 量使U形動(dòng)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

27、燈管的燈絲中就有電 流通過；電路接通后啟動(dòng)器中的窗氣停止放電（原因是速氣放電是由于速管兩端加有高電壓，而 電路接通之后整個(gè)啟動(dòng)器的電阻非常小，根據(jù)分壓原理可知， 接在窟管兩端的電壓很小， 不足夠激發(fā)就管放電），U形動(dòng)觸片 冷卻收縮，兩個(gè)觸片分離，電路自動(dòng)斷開，流過鎮(zhèn)流器的電流 迅速減少，會(huì)產(chǎn)生很高的自感電動(dòng)勢(shì)，方向與原來電壓方向相 同，形成瞬時(shí)高壓加在燈管兩端，使燈管中的氣體（僦和微量 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。（3）鎮(zhèn)流器的作用：?jiǎn)?dòng)時(shí)提供瞬時(shí)高壓日光燈啟動(dòng)電壓在 500V （與功率有關(guān)）以上。-220 V正常工作時(shí)降壓限流限流：由于日光燈使用

28、的是交流電源，電流的大小和方向做周 期性變化。當(dāng)交流電增大時(shí)，鎮(zhèn)流器上的自感電動(dòng)勢(shì)阻 礙原電流增大，自感電動(dòng)勢(shì)與原電壓反向；當(dāng)交流電減 小時(shí)，鎮(zhèn)流器上的自感電動(dòng)勢(shì)阻礙原電流的減小，自感電動(dòng)勢(shì)與原電壓同向?？梢婃?zhèn)流器 的自感電動(dòng)勢(shì)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(gè)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(shí)際上日光燈正常工作時(shí)加在燈管兩端的電壓會(huì)受到鎮(zhèn)流器的降壓作用 而降到120V （與功率有關(guān)）以下。電阻絲雙線繞法（4）日光燈優(yōu)點(diǎn)： 比白熾燈省電。發(fā)光效率是白熾燈的56倍。 日光燈的發(fā)光顏色比白熾燈更接近日光，光色好，

29、且發(fā)光柔和。 白熾燈：壽命短，普通白熾燈的壽命只有10003000小時(shí)之間。日光燈壽命較長，一般有效壽命是30006000小時(shí)。4、自感現(xiàn)象的防止 一一電阻絲雙線繞法 .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(yīng)用渦流現(xiàn)象：定義在整塊導(dǎo)體內(nèi)部發(fā)生電磁感應(yīng)而產(chǎn)生感應(yīng)電流的現(xiàn)象特點(diǎn)電流在金屬塊內(nèi)自成閉合回路，整塊金屬的電阻很小，渦流往往很強(qiáng)-9 -應(yīng)用（1）渦流熱效應(yīng)的應(yīng)用：如電磁灶（即電磁爐）、高頻感應(yīng)爐等.（2）渦流磁效應(yīng)的應(yīng)用：如渦流制動(dòng)、渦流金屬探測(cè)器、安檢門等防止電動(dòng)機(jī)、變壓器等設(shè)備中應(yīng)防止鐵芯中渦流過大而導(dǎo)致浪費(fèi)能量，損壞電器。（1）途徑一：增大鐵芯材料的

30、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(gè)硅鋼鐵芯，增大回路電阻，削弱渦流.渦流現(xiàn)象的規(guī)律： 導(dǎo)體的處圓心感:及，,_交變磁場(chǎng)的頻率越畫.，遇流就越大-專題一：電磁感應(yīng)圖像問題電磁感應(yīng)中經(jīng)常涉及磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通量、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流等隨時(shí)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(yīng)物理過程或磁通量（磁感應(yīng)強(qiáng)度）的變化情況，運(yùn)用法拉第電磁 感應(yīng)定律和楞次定律（或右手定則）判斷出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流隨時(shí)間或位移的變化情況得出圖像。高 考關(guān)于電磁感應(yīng)與圖象的試題難度中等偏難，圖象問題是高考熱點(diǎn)?！局R(shí)要點(diǎn)】電磁感應(yīng)中常涉及磁感應(yīng)強(qiáng)度 B、磁通量 j感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E

31、和感應(yīng)電流I等隨時(shí)間變化的圖線， 即B-t 圖線、dM圖線、E-t圖線和I-t圖線。對(duì)于切割產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的情況，有時(shí)還常涉及感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)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(yīng)相結(jié)合涉及的其他量的圖象，例如P-R、F-t和電流變化率 t等圖象。t這些圖像問題大體上可分為兩類：由給定的電磁感應(yīng)過程選出或畫出正確的圖像，或由給定的有關(guān)圖 像分析電磁感應(yīng)過程，求解相應(yīng)的物理量。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(shí)要注意橫、縱坐標(biāo)的單位長度定義或表達(dá)?！痉椒记伞侩姶鸥袘?yīng)中的

32、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(yīng)電動(dòng)勢(shì)（電流）是否大 小恒定，用楞次定律或右手定則判斷出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（感應(yīng)電流）的方向，從而確定其正負(fù)，以及在坐標(biāo)中 范圍。分析回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或感應(yīng)電流的大小，要利用法拉第電磁感應(yīng)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(duì)應(yīng)關(guān)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”。、圖像選擇問題例1如圖，一個(gè)邊長為l的正方形虛線框內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)；一個(gè)邊長也為l的正方形導(dǎo)線框所在平面與磁場(chǎng)方向垂直；虛線框?qū)蔷€ab與導(dǎo)線

33、框的一條邊垂直，ba 、的延長線平分導(dǎo)線框。 在t=0時(shí)，使導(dǎo)線框從圖示位置開始以恒定速度沿ab方向 /xlxix XX.X x.移動(dòng)，直到整個(gè)導(dǎo)線框離開磁場(chǎng)區(qū)域。以 i表示導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的強(qiáng)度，取逆 時(shí)針方向?yàn)檎?。下列表示i-t關(guān)系的選項(xiàng)中，可能正確的是（）【解析】：從正方形線框下邊開始進(jìn)入到下邊完全進(jìn)入過程中，線框切割磁感線的有效長度逐漸增大，所 以感應(yīng)電流也逐漸拉增大，A項(xiàng)錯(cuò)誤；從正方形線框下邊完全進(jìn)入至下邊剛穿出磁場(chǎng)邊界時(shí)，切割磁感線有效長度不變，故感應(yīng)電流不變，B項(xiàng)錯(cuò)；當(dāng)正方形線框下邊離開磁場(chǎng)，上邊未進(jìn)入磁場(chǎng)的過程比正方形線框上邊進(jìn)入磁場(chǎng)過程中，磁通量減少的稍慢，故這兩個(gè)過程中感應(yīng)

34、電動(dòng)勢(shì)不相等，感應(yīng)電流也不相等，D項(xiàng)錯(cuò)，故正確選項(xiàng)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(duì)照法”，即按照題目要求畫出正確草圖，再與選項(xiàng)對(duì)照，選出正確選項(xiàng)。解決此類問題的關(guān)鍵就是 把握?qǐng)D像特點(diǎn)、分析相關(guān)物理量的函數(shù)關(guān)系、分析物理過程的變化規(guī)律或是關(guān)鍵物理狀態(tài)。【變形遷移】1、如圖所示，在 PQ、QR區(qū)域中存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向均垂直于紙面。一導(dǎo)線框abcdef位于紙面內(nèi)，各鄰邊都相互垂直，bc邊與磁場(chǎng)的邊界 P重合。導(dǎo)線框與磁場(chǎng)區(qū)域的尺寸如圖所示。 從t=0時(shí)刻開始，線框勻速橫穿兩個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域。以a-b

35、-c-d一1f為線框 t2 3 41 1BCD中的電動(dòng)勢(shì)E的正方向，以下四個(gè) E-t關(guān)系示意圖中正確的是（）-13 -2、如圖所示，EOF和EOF為空間一勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界， 其中EO/EO', FO /F O且EOOF ; OO ' 為/ EOF的角平分線，OO'間的距離為1;磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里。一邊長為 l的正方形導(dǎo)線框沿 OO' 方向勻速通過磁場(chǎng)，t=0時(shí)刻恰好位于圖示位置。規(guī)定導(dǎo)線框中感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向時(shí)為正，則感應(yīng)電二、作圖問題【例2】如圖（a）所示，水平放置的兩根平行金屬導(dǎo)軌，間距L=0.3m 。導(dǎo)軌左端連接 R= 0.6的電阻，區(qū)域abcd內(nèi)存在

36、垂直于導(dǎo)軌平面 B=0.6T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)區(qū)域?qū)?D=0.2m 。細(xì)金屬棒 Ai和A2用長為 2D=0.4m的輕質(zhì)絕緣桿連接，放置在導(dǎo)軌平面上，并與導(dǎo)軌垂直，每根金屬棒在導(dǎo)軌間的電阻均為 r =0.3Q, 導(dǎo)軌電阻不計(jì)，使金屬棒以恒定速度 v =1.0m/s沿導(dǎo)軌向右穿越磁場(chǎng)，計(jì)算從金屬棒 Ai進(jìn)入磁場(chǎng)（t=0）到 A2離開磁場(chǎng)的時(shí)間內(nèi)，不同時(shí)間段通過電阻 R的電流強(qiáng)度，并在圖（b）中畫出。（廣東高考）【解析】：0T1 (00.2s) A1產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：E BLv 0.6R r電阻R與A2并聯(lián)阻值：R- 0.2R r R所以電阻R兩端電壓為U E 0.072V , % r通過電阻R的電流

37、：I 0.072V 0.12AR 0.6tit2 (0.20.4s)E=0 , I2=0 ；t2t3 ( 0.40.6s) 同理：I3=0.12A .電流隨時(shí)間變化關(guān)系如圖(c)所示.0.3 1V 0.18V三、圖像變換問題【例3矩形導(dǎo)線框abcd固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感線的方向與導(dǎo)線框所在平面垂直，規(guī)定磁場(chǎng)的正方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示。若規(guī)定順時(shí)針方向?yàn)楦袘?yīng)電流I的正方向，下列選項(xiàng)中正確的是()【解析】：07 s內(nèi)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(yīng)定律可得線圈中產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電流，方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，排除 A、C選項(xiàng)；2s3s內(nèi)，B垂直紙面向外均

38、勻增大，同理可得線圈中產(chǎn) 生的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向，排除B選項(xiàng)，所以D正確。四、圖像分析問題【例4】如圖所示，一對(duì)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=1.0Q 。有一導(dǎo)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(jì)，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)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(yùn)動(dòng)，測(cè)得力 F與時(shí)間t的關(guān)系如圖所示。求桿的質(zhì)量m和加速度a.?【解析】：導(dǎo)體桿在軌道上做初速度為零的加速直線運(yùn)動(dòng)，t表示時(shí)間，則桿切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：閉合回路中的感應(yīng)電流為：I由安培力公式和牛頓第二定律得:聯(lián)立

39、以上三式，解得： F maRFB212BI1 maat在圖像上取兩點(diǎn)：（0, 1）、（20,R3），代入解方程組得:65AS 12 1& 20 24 28v表示瞬時(shí)速度,Blv Blata=10m/s2 , m=0.1kg在定性分析物理圖像時(shí)，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(guān)的物理概念、公式、定理和定律作出分析判斷；而對(duì)物理圖像定量計(jì)算時(shí)，要搞清圖像所揭示的物理規(guī)律或物理量間的函數(shù)關(guān)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(guān)圖線所包圍的面積、圖像在某位置的斜率（或其絕對(duì)值） 和橫軸上的截距所表示的物理意義.、圖線在縱軸

40、五、警惕F-1圖象.電磁感應(yīng)圖象中，當(dāng)屬F-t圖象最為復(fù)雜，因?yàn)榉治霭才嗔Υ笮r(shí)，利用的公式比較多（ F=BIL,I E, E BLv ）；分析安培力方向時(shí)利用的判定規(guī)則也較多（右手定則、楞次定律和左手定則）Rt【例5】矩形導(dǎo)線框abcd放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在外力控制下處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖甲所示，磁感線方向與導(dǎo)線框所在平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示。t=0時(shí)刻，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直導(dǎo)線框平面向里，在 04s時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框 ad邊所受安培力隨時(shí)間變化的圖象（規(guī)定向左為安培力的正方向） 可能是（）【錯(cuò)解】：Bo很多同學(xué)錯(cuò)選 B選項(xiàng)，原因是只注意到磁感應(yīng)強(qiáng)度B均勻變化必然感應(yīng)出大小恒定的

41、電流，卻忘記B的大小變化也會(huì)導(dǎo)致安培力大小隨之發(fā)生變化?！菊狻浚篋。前2s內(nèi)的感應(yīng)電流反向是順時(shí)針的，后 2s內(nèi)是逆時(shí)針的。BE B S刖2s： E S I - - I恒te,又因?yàn)?B均勻減小F安 BIL也均t tR t r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(xiàng)是符合題意。專題二：電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題電磁感應(yīng)中通過導(dǎo)體的感應(yīng)電流，在磁場(chǎng)中將受到安培力的作用，從而影響其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，故電磁感應(yīng)問題往往跟力學(xué)問題聯(lián)系在一起，這類問題需要綜合運(yùn)用電磁感應(yīng)規(guī)律和力學(xué)的相關(guān)規(guī)律解決。一、處理電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題的 思路 一一先電后力。1、先作“源”的分析 一一分

42、離出電路中由電磁感應(yīng)所產(chǎn)生的電源，求出電源參數(shù)E和r ;2、再進(jìn)行“路”的分析 一一畫出必要的電路圖（等效電路圖），分析電路結(jié)構(gòu)，弄清串并聯(lián)關(guān)系，求出相關(guān)部分的電流大小，以便安培力的求解。3、然后是“力”的分析 一一畫出必要的受力分析圖，分析力學(xué)所研究對(duì)象（常見的是金屬桿、導(dǎo)體線 圈等）的受力情況，尤其注意其所受的安培力。4、接著進(jìn)行“運(yùn)動(dòng)”狀態(tài)分析一一根據(jù)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，判斷出正確的運(yùn)動(dòng)模型。5、最后運(yùn)用物理規(guī)律列方程并求解一一注意加速度一a=0一時(shí),.速度.乂達(dá)到最大值的特點(diǎn)導(dǎo)體受力運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一感應(yīng)電流一通電導(dǎo)體受安培力一合外力變化一加速度變化一速度變化一周而復(fù)始地循環(huán)，循環(huán)結(jié)束時(shí)

43、，加速度等于零，導(dǎo)體達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)， 抓住a=0,速度v達(dá)最大值這一特點(diǎn)。二、分析和運(yùn)算過程中常用的幾個(gè)公式：1、關(guān)鍵是明確兩大類對(duì)象（電學(xué)對(duì)象，力學(xué)對(duì)象）及其互相制約的關(guān)系電學(xué)對(duì)象：內(nèi)電路 （電源 E =門等或E= nBTS , E = nBS）E = Blu、 E = 1Bl2coZAtZxt2全電路 E=I （R+r）力學(xué)對(duì)象：受力分析：是否要考慮F安BIL .運(yùn)動(dòng)分析：研究對(duì)象做什么運(yùn)動(dòng)2、可推出電量計(jì)算式q I t t n.同時(shí)通過周期性地變換磁極方向而R R【例1】磁懸浮列車是利用超導(dǎo)體的抗磁化作用使列車車體向上浮起, 獲得推進(jìn)動(dòng)力的新型交通工具。如圖所示為磁懸浮列車的原理圖，在

44、水平面上，兩根平行直導(dǎo)軌間有豎直方向且等距離的勻強(qiáng)磁場(chǎng)Bi和B2 ,導(dǎo)軌上有一個(gè)與磁場(chǎng)間距等寬的金屬框abcd 。當(dāng)勻強(qiáng)磁場(chǎng) Bi和B2同時(shí)以某一速度沿直軌道向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，金屬框也會(huì)沿直軌道運(yùn)動(dòng)。設(shè)直軌道間距為 L,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為Bi=B2=B ,磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的速度為 v ,金屬框的電阻為 R。運(yùn)動(dòng)中所受阻力恒為 f ,則金屬框的最大 速度可表示為（）(B2L2v f R)A、Vmd2 . 2B LB、 (2B2L2vf R)2B2L2dcC、vm(4B2L2v f R)_2 24B L2 2_(2B L v f R)D、vm222B2L2:由于ad和bc兩條邊同時(shí)切割磁感線，故金屬框中產(chǎn)生

45、的電動(dòng)勢(shì)為E=2BLv',其中v'是金屬框相對(duì)于磁場(chǎng)的速度(注意不是金屬框相對(duì)于地面的速度，此相對(duì)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IE。整個(gè)金屬框受到的安培力為R2 . 2BIL 4B Lv。R當(dāng)F=f時(shí)，a=0 ,金屬框速度最大，即4B2L2vmR4B2L2(v vm)vm是金屬棒相對(duì)于地面的最大速度，則易知 vm4B2L2v 4B2LRf 、小2，選 C .在其左端各固定一個(gè)半徑【例2】如圖所示，足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌cd和ef ,水平放置且相距 L,m,電阻均為 R,其余電阻不計(jì)。整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。當(dāng)用水

46、平向右的恒力到勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，桿 b恰好靜止在圓環(huán)上某處，試求:(1)桿(2)桿(3)桿【解析】：a做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，回路中的感應(yīng)電流;a做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度；b靜止的位置距圓環(huán)最低點(diǎn)的高度。(1)勻速時(shí),拉力與安培力平衡，知F = BIL ,得.3mgBLF = J3mg拉細(xì)桿a,達(dá)(2)金屬棒a切割磁感線，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì) E=BLv .回路電流I 2R聯(lián)立得：v 2JmRb2l2(3)平衡時(shí)，對(duì)b棒受力分析如圖所示,設(shè)置棒和圓心的連線與豎直方向的夾角為tanmgJ3 ,得 9=60桿b靜止的位置距圓環(huán)最低點(diǎn)的高度為h r(1 cos )mg【例3】如圖所示，兩根完全相同的“ 直平面內(nèi)且正對(duì)、平行放置，

47、其間距為 夾角都是a o兩個(gè)金屬棒ab和a'b' 有豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為V”字形導(dǎo)軌OPQ與KMN倒放在絕緣水平面上，兩導(dǎo)軌都在豎L ,電阻不計(jì)。兩條導(dǎo)軌足夠長，所形成的兩個(gè)斜面與水平面的的質(zhì)量都是 m ,電阻都是R ,與導(dǎo)軌垂直放置且接觸良好?？臻gB .(1)如果兩條導(dǎo)軌皆光滑，讓a'b'固定不動(dòng)，將ab釋放，則ab達(dá)到的最大速度是多少(2)如果將ab與a'b'同時(shí)釋放，它們所能達(dá)到的最大速度分別是多少？-16 -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(dǎo)軌和圓環(huán)上各有一根與導(dǎo)軌垂直的金屬桿, 兩金屬桿與水平導(dǎo)軌、

48、金屬圓環(huán)形成閉合回路，兩金屬桿質(zhì)量均為【解析】：(1) ab運(yùn)動(dòng)后切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電流，而后受到安培力，當(dāng)受力平衡時(shí)，加速度為度達(dá)到最大，受力情況如圖所示。有E=BLvmCOS a聯(lián)立上式解得Vm2mgRsin2 22B L cos-21 -(2)若將ab、a'b'同時(shí)釋放，因兩邊情況相同，所以達(dá)到的最大速度大小相等，這時(shí)ab、a'b'都產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，很明顯這兩個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是串聯(lián)的。有mgsin a= F cos a2BLvm cos2R聯(lián)立以上三式，解得VmmgRsin2 22B L cos【例4】如圖所示，兩條互相平行的光滑金屬導(dǎo)軌位于水平面內(nèi)，距離為

49、 l=0.2m,在導(dǎo)軌的一端接有阻值為R=0.5的電阻，在x>0處有一與水平面垂直的均勻磁場(chǎng)，磁感弓雖度B=0.5T。一質(zhì)量為m=0.1kg的金屬直桿垂直放置在導(dǎo)軌上，并以V0=2m/s的初速度進(jìn)人磁場(chǎng)，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(yùn)動(dòng)，加速度大小為a=2m/s2,方向與初速度方向相反。設(shè)導(dǎo)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(shí)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,【解析】：(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Blv,則感應(yīng)電流 I2 VoI=0 時(shí)，v=0 ,此時(shí)，S 12a則電流為零時(shí)金屬桿距離 x軸原點(diǎn)求開始時(shí) F的方向與

50、初速度V0取值的關(guān)系。E.RnI m B(m) r -v0a* * * *1 m遠(yuǎn)的右端。1(2)初始時(shí)刻，金屬直桿切割磁感線速度最大,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流最大。BlvoR開始時(shí)，有BIml2, 2B l V。所以當(dāng)vo<當(dāng)V0>F + F安=maF=ma - 5安=ma2 , 2B l VomaR B2l2 maR _ 2 2B l=10 m/s 時(shí),=10 m/s 時(shí),F>0,方向與x軸正方向相反;F<0,方向與x軸正方向相同?！纠?】如圖甲所示，光滑且足夠長的金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行地固定的同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距L=0.20m,B=0.50T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁

51、場(chǎng)兩導(dǎo)軌的左端之間所接受的電阻R=0.40，導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量 m=0.10kg的金屬桿ab,位于兩導(dǎo)軌之間的金屬桿白電阻r=0.10Q,導(dǎo)軌的電阻可忽略不計(jì)。整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度方向豎直向下。現(xiàn)用一水平外力F水平向右拉金屬桿，使之由靜止開始運(yùn)動(dòng)，在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中金屬桿始終與導(dǎo)軌垂直并接觸良好，若理想電壓表的示數(shù)t=5.0s 時(shí),(1)通過金屬桿的感應(yīng)電流的大小和方向；(2)金屬桿的速度大??；(3)外力F的瞬時(shí)功率?！窘馕觥浚篣隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示。求金屬桿開始運(yùn)動(dòng)經(jīng)®R(1)由圖象可知，t=5.0s時(shí),此時(shí)通過金屬桿的電流為U=0.4VU IR1AX用右手則定判斷出，此時(shí)電

52、流的方向由b指向(2)(3)因E=BLv,所以0.5s時(shí)金屬桿的速度大小金屬桿速度為v時(shí)，電壓表的示數(shù)應(yīng)為EBLRR r5m/s .Blv由圖象可知，U與t成正比，由于 R、方向向右做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)v 5m / s金屬桿運(yùn)動(dòng)白加速度 a v 5mst 5sr、B及L均與不變量，所以 v與t成正比，即金屬桿應(yīng)沿水平21m/s金屬桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=I (R+r) =0.5V根據(jù)牛頓第二定律，在 5.0s末時(shí)對(duì)金屬桿有 F-BIL=ma,解得F=0.20N 此時(shí)F的瞬時(shí)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(hào)以獲取火車運(yùn)動(dòng)信息，能產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度為B

53、的勻火車O當(dāng)它經(jīng)過安放在兩鐵軌間的線圈時(shí),強(qiáng)磁場(chǎng)的裝置，被安裝在火車首節(jié)車廂下面，如圖甲所示(俯視圖)線圈便會(huì)產(chǎn)生一電信號(hào)，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(jì)。若火車通過線圈時(shí)，控制中心接收到的線圈兩端的電壓信號(hào)u與時(shí)間t的關(guān)系如圖乙所示，求：(1) G時(shí)候火車的行駛速度為多大？(2)火車在L時(shí)刻到t2時(shí)刻的時(shí)間內(nèi)做什么運(yùn)動(dòng)(簡(jiǎn)要說明理由)？(3)上述時(shí)間內(nèi)火車的加速度多大？【解析】：u接控制中心(1)由 U1=nBbv1 ,解得 v1 nBb(2)從ti時(shí)刻到t2時(shí)刻過程中線圈兩端產(chǎn)生電壓隨時(shí)間做線性變化,乙而火車運(yùn)行速度v ,所以火車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。nBb(3)在t2時(shí)刻：V24 nBb所以此過程火車運(yùn)行加速度 a vU2 u1.t2 tinBb(t2 ti)專題三：電磁感應(yīng)中的能量問題1、求解電磁感應(yīng)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(yīng)現(xiàn)象中，切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，該導(dǎo)體 或回路就相當(dāng)于電源，其余部分相當(dāng)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(zhuǎn)化。如：做功情況能量變化特點(diǎn)滑動(dòng)摩擦力做功有內(nèi)能(熱能)產(chǎn)生重力做功重力勢(shì)能必然發(fā)生變化克服