電磁感應期末復習

1、知知 識識 體體 系系電磁感應電磁感應產(chǎn)生感應電流的條件產(chǎn)生感應電流的條件感應電動勢的大小感應電動勢的大小感應電流的方向感應電流的方向現(xiàn)象現(xiàn)象綜合應用綜合應用楞次定律楞次定律右手定則右手定則自感自感日光燈日光燈渦流渦流用牛頓第二定律解決導體切割磁感線的運動問題用牛頓第二定律解決導體切割磁感線的運動問題應用能的轉(zhuǎn)化合守恒定律解決電磁感應問題應用能的轉(zhuǎn)化合守恒定律解決電磁感應問題tnEsinBLvE 電磁感應期末復習電磁感應期末復習 穿過電路的磁通量發(fā)生變化穿過電路的磁通量發(fā)生變化。無論電路閉合與否，只要磁通量變化了，就一定有感應電無論電路閉合與否，只要磁通量變化了，就一定有感應電動勢產(chǎn)生。動勢產(chǎn)

2、生。 一、電磁感應現(xiàn)象一、電磁感應現(xiàn)象 穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化。1.感應電流產(chǎn)生的條件：感應電流產(chǎn)生的條件：2.感應電動勢產(chǎn)生的條件感應電動勢產(chǎn)生的條件:例題例題1：如圖所示，閉合矩形銅框的兩條邊與一閉合銅環(huán)相切，如圖所示，閉合矩形銅框的兩條邊與一閉合銅環(huán)相切，環(huán)可沿矩形框的長邊滑動，整個裝置處于勻強磁場中，磁場方環(huán)可沿矩形框的長邊滑動，整個裝置處于勻強磁場中，磁場方向垂直它們所在的平面向里，當環(huán)向右運動時，下列說法中正向垂直它們所在的平面向里，當環(huán)向右運動時，下列說法中正確的是確的是 ( )（A）因銅環(huán)內(nèi)磁通量不變，銅環(huán)中無電流因銅環(huán)內(nèi)磁通量不變，銅環(huán)中無電

3、流（B）矩形銅框中有順時針方向的電流矩形銅框中有順時針方向的電流（C）矩形銅框中有逆時針方向的電流矩形銅框中有逆時針方向的電流（D）銅環(huán)中一定有電流銅環(huán)中一定有電流 D例題例題2： 如圖所示，圓形線圈與條形磁鐵位于同一平面內(nèi)，欲如圖所示，圓形線圈與條形磁鐵位于同一平面內(nèi)，欲使線圈產(chǎn)生如圖所示的感應電流，條形磁鐵可作下述哪一種使線圈產(chǎn)生如圖所示的感應電流，條形磁鐵可作下述哪一種運動運動 ( ) A繞過繞過O點的軸圖示平面內(nèi)順時針方向轉(zhuǎn)動點的軸圖示平面內(nèi)順時針方向轉(zhuǎn)動 B垂直紙面向外平動垂直紙面向外平動 C繞過繞過O點的軸點的軸N極垂直紙面向里、極垂直紙面向里、S極垂直極垂直紙面向外轉(zhuǎn)動紙面向外轉(zhuǎn)

4、動 D繞過繞過O點的軸，轉(zhuǎn)動方向與點的軸，轉(zhuǎn)動方向與C相反相反 D1 1、楞次定律：、楞次定律：二、感應電流的方向：二、感應電流的方向：表述一：表述一：感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。阻礙引起感應電流的磁通量的變化。（增反減同） 表述二：表述二：感應電流的效果，總是要感應電流的效果，總是要反抗反抗引起感應電流的原因。引起感應電流的原因。 應用步驟：應用步驟：明確原磁場方向。明確原磁場方向。 明確穿過閉合電路的磁通量是增加還是減少。明確穿過閉合電路的磁通量是增加還是減少。 根據(jù)楞次定律確定感應電流的磁場方向。

5、根據(jù)楞次定律確定感應電流的磁場方向。 利用安培定則確定感應電流的方向。利用安培定則確定感應電流的方向。感應電流的效果總是要阻礙導體和磁體間的相對運動。感應電流的效果總是要阻礙導體和磁體間的相對運動。表述三：表述三：例題例題1、如圖所示裝置中，如圖所示裝置中，cd桿原來靜止。當桿原來靜止。當ab 桿做如下那些運動時，桿做如下那些運動時，cd桿將向右移動（桿將向右移動（ ）A. 向右勻速運動向右勻速運動 B. 向右加速運動向右加速運動C. 向左加速運動向左加速運動 D. 向左減速運動向左減速運動c a c a d bd b L L2 2 L L1 1BD例題例題2、如圖為兩組同心閉合線圈如圖為兩組

6、同心閉合線圈a、b的俯視的俯視圖，若內(nèi)線圈圖，若內(nèi)線圈a通有圖示的方向的電流通有圖示的方向的電流I1 ，則則當當I1增大時外線圈增大時外線圈b中的感應電流中的感應電流I2 的方向及的方向及I2 受到的安培力受到的安培力F 的方向分別是：的方向分別是： ( ) (A) I2順時針方向，順時針方向，F(xiàn) 沿半徑指向圓心；沿半徑指向圓心； (B) I2順時針方向，順時針方向，F(xiàn) 沿半徑背離圓心向外；沿半徑背離圓心向外； (C) I2逆時針方向，逆時針方向，F(xiàn) 沿半徑指向圓心；沿半徑指向圓心； (D) I2逆時針方向，逆時針方向，F(xiàn) 沿半徑背離圓心向外。沿半徑背離圓心向外。I1ObaD例題例題3：圖圖6

7、中中A、B為兩個相同的環(huán)形線圈，共軸并靠近放為兩個相同的環(huán)形線圈，共軸并靠近放置置A線圈中通有如圖線圈中通有如圖(a)所示的交流電所示的交流電i，則則 A在在t1到到t2時間內(nèi)時間內(nèi)A、B兩線圈相吸兩線圈相吸 B在在t2到到t3時間內(nèi)時間內(nèi)A、B兩線圈相斥兩線圈相斥 Ct1時刻兩線圈間作用力為零時刻兩線圈間作用力為零 Dt2時刻兩線圈間吸力最大時刻兩線圈間吸力最大 ABC例題例題4 4：一閉合線圈固定在垂直于紙面的勻強磁場中一閉合線圈固定在垂直于紙面的勻強磁場中, ,設向里為設向里為磁感強度磁感強度B B的正方向，線圈中的箭頭方向為電流的正方向，線圈中的箭頭方向為電流I I的正方向如的正方向如

8、左圖所示已知線圈中感應電流左圖所示已知線圈中感應電流I I隨時間變化的圖像如右圖所隨時間變化的圖像如右圖所示，則磁感強度示，則磁感強度B B隨時間變化的圖像可能是下圖中的（隨時間變化的圖像可能是下圖中的（ ）CD電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變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，即：化率成正比，即：tnE三、法拉第電磁感應定律：三、法拉第電磁感應定律：注意：注意：該式只能求平均值，而在計算電功率這該式只能求平均值，而在計算電功率這一類時不能用平均值！一類時不能用平均值！例題例題1 1：一勻強磁場，磁場方向垂直紙面，規(guī)定向里的一勻強磁場，磁場方向垂直紙

9、面，規(guī)定向里的方向為正在磁場中有一細金屬圓環(huán)，線圈平面位于方向為正在磁場中有一細金屬圓環(huán)，線圈平面位于紙面內(nèi)，如圖紙面內(nèi)，如圖1 1所示現(xiàn)令磁感強度所示現(xiàn)令磁感強度B B隨時間隨時間t t變化，先變化，先按圖按圖2 2中所示的中所示的OaOa圖線變化，后來又按圖線圖線變化，后來又按圖線bcbc和和cdcd變化，變化，令令E E1 1、E E2 2、E E3 3分別表示這三段變化過程中感應電動勢的分別表示這三段變化過程中感應電動勢的大小，大小，I I1 1，I I2 2，I I3 3分別表示對應的感應電流，則分別表示對應的感應電流，則 ( ) ( )A AE E1 1E E2 2，I I1 1沿

10、逆時針方向，沿逆時針方向，I I2 2沿順時針方向沿順時針方向B BE E1 1E E2 2，I I1 1沿逆時針方向，沿逆時針方向，I I2 2沿順時針方向沿順時針方向C CE E1 1E E2 2，I I2 2沿順時針方向，沿順時針方向，I I3 3沿逆時針方向沿逆時針方向D DE E2 2E E3 3，I I2 2沿順時針方向，沿順時針方向，I I3 3沿順時針方向沿順時針方向BD例題例題2：半徑為半徑為a a的圓形區(qū)域內(nèi)有均勻磁場，磁感應強度為的圓形區(qū)域內(nèi)有均勻磁場，磁感應強度為B B=0.2T=0.2T，磁場方向垂直紙面向里，半徑為磁場方向垂直紙面向里，半徑為b b的金屬圓環(huán)面垂直，

11、的金屬圓環(huán)面垂直，其中其中a a0.4m0.4m，b b0.6m.0.6m.金屬環(huán)上分別接有燈金屬環(huán)上分別接有燈L L1 1、L L2 2，兩燈的電兩燈的電阻均為阻均為R R0 022，一金屬棒一金屬棒MNMN與金屬環(huán)接觸良好，棒與環(huán)的電阻與金屬環(huán)接觸良好，棒與環(huán)的電阻均忽略不計均忽略不計. .（1 1）若棒以）若棒以v v0 05m/s5m/s的速率在環(huán)上向右勻速滑動，求棒滑過的速率在環(huán)上向右勻速滑動，求棒滑過圓環(huán)直徑圓環(huán)直徑OOOO的瞬時（如圖），的瞬時（如圖），MNMN中的電動勢和流過燈中的電動勢和流過燈L L1 1的電的電流流. .（2 2）撤去中間的金屬棒）撤去中間的金屬棒MNMN，

12、將右面的半圓環(huán)將右面的半圓環(huán)OLOL2 2OO以以OOOO為為軸向上翻轉(zhuǎn)軸向上翻轉(zhuǎn)9090o o，若此時磁場隨時間均勻變化，其變化率為若此時磁場隨時間均勻變化，其變化率為4/4/ T/ST/S，求求L L1 1的功率的功率. . 答案：答案：(1) 0.4A; (2) 1.28102W特例特例1導線切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢的情況下，由法拉導線切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢的情況下，由法拉第電磁感應定律可推出感應電動勢的大小是：第電磁感應定律可推出感應電動勢的大小是：E=BLvsin（是是B與與v之間的夾角）。之間的夾角）。 例題：例題：如圖所示，垂直紙面向里的勻強磁場寬度為如圖所示，垂直紙面向里的勻

13、強磁場寬度為L L，磁感應磁感應強度為強度為B B一個單匝線圈一個單匝線圈abcdefabcdef的電阻為的電阻為R R，以恒定速度以恒定速度v v垂直垂直于于B B的方向穿過磁場區(qū)，的方向穿過磁場區(qū)，abab邊長為邊長為l l1 1，bcbc、cdcd、dede各邊邊長依各邊邊長依次為次為l l2 2, , l l3 3, , l l4 4，以以abab進入磁場區(qū)為計時的起點進入磁場區(qū)為計時的起點t=0t=0，試求：試求： (1) (1) 畫出線圈中感應電流畫出線圈中感應電流( (以逆時針方向為電流的正正向以逆時針方向為電流的正正向) )I I隨隨時間時間t t 變化的函數(shù)圖像；變化的函數(shù)圖

14、像； (2) (2) 畫出對線圈所施加的水平拉畫出對線圈所施加的水平拉力力( (以向右為拉力的正向以向右為拉力的正向) )F F隨隨t t變變化的函數(shù)圖像；化的函數(shù)圖像； (3) (3)計算拉力計算拉力F F所做的功所做的功Lf abcdev解：解：(1)(1)線圈以線圈以v v勻速穿過磁場區(qū)時，線圈內(nèi)感應電勻速穿過磁場區(qū)時，線圈內(nèi)感應電流流I I隨時間隨時間t t變化的圖像如圖變化的圖像如圖(2)(2)所示圖中各量為所示圖中各量為t4tI0-I3I2I1-I4t3t2t1圖圖(2)t5t1 1=(=(l2- -l4)/)/vt2 2= =l2/ /vt3 3= =L / /vt4 4=(=(

15、L+ +l2- -l4)/)/vt5 5=(=(L+ +l2)/)/vI1= I4= Bl1 v/RI2= I3= Bl3 v/RLf abcdev(2)(2)對線圈所施加的水平拉力對線圈所施加的水平拉力F F隨時間隨時間t t 變化的圖像變化的圖像如圖所示圖中橫坐標各量如圖所示圖中橫坐標各量與與(1)(1)同，縱坐標各量為同，縱坐標各量為(3)(3)在線圈進、出磁場過程中，水平拉力在線圈進、出磁場過程中，水平拉力F F始終做始終做正功，即正功，即R)+-(v2B=vBvB2=)SFS(F2W42342122122322122211lllllllRlllRl442)(F1=B2l12v/RF2

16、=B2l32v/Rt4tF0F2F1t3t2t1t5特例特例2轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的感應電動勢轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的感應電動勢 轉(zhuǎn)動軸與磁感線平行。如圖磁感應強度為轉(zhuǎn)動軸與磁感線平行。如圖磁感應強度為B的勻強磁場方向的勻強磁場方向垂直于紙面向外，長垂直于紙面向外，長L的金屬棒的金屬棒oa以以o為軸在該平面內(nèi)以角速為軸在該平面內(nèi)以角速度度逆時針勻速轉(zhuǎn)動。求金屬棒中的感應電逆時針勻速轉(zhuǎn)動。求金屬棒中的感應電動勢。在用導線切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢動勢。在用導線切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢的公式時注意其中的速度的公式時注意其中的速度v應該是平均速度，應該是平均速度，即金屬棒中點的速度。即金屬棒中點的速度。2212LBLBLEo

17、av四、電磁感應中的能量守恒：四、電磁感應中的能量守恒： 只要有感應電流產(chǎn)生，電磁感應現(xiàn)象中總伴隨著能量的轉(zhuǎn)化。只要有感應電流產(chǎn)生，電磁感應現(xiàn)象中總伴隨著能量的轉(zhuǎn)化。電磁感應的題目往往與能量守恒的知識相結(jié)合。在處理電磁感電磁感應的題目往往與能量守恒的知識相結(jié)合。在處理電磁感應問題，要牢固樹立起能量守恒的思想。應問題，要牢固樹立起能量守恒的思想。 例題：例題：正方形金屬線框正方形金屬線框abcdabcd，每邊長每邊長L=0.1mL=0.1m，總質(zhì)量總質(zhì)量m m=0.1kg=0.1kg，回路總電阻回路總電阻R=0R=0.02.02，用細線吊住，線的另一端跨過兩個定滑用細線吊住，線的另一端跨過兩個定

18、滑輪，掛著一個質(zhì)量為輪，掛著一個質(zhì)量為M M=0.14kg=0.14kg的砝碼。線框上方為一磁感應強的砝碼。線框上方為一磁感應強度度B B=0.5T=0.5T的勻強磁場區(qū)，如圖，線框的勻強磁場區(qū)，如圖，線框abcdabcd在砝碼在砝碼M M的牽引下做的牽引下做加速運動，當線框上邊加速運動，當線框上邊abab進入磁場后立即做勻速運動。接著線進入磁場后立即做勻速運動。接著線框全部進入磁場后又做加速運動（框全部進入磁場后又做加速運動（g g=10m/s=10m/s2 2）。）。問：問： （1 1）線框勻速上升的速度多大？此時磁場對）線框勻速上升的速度多大？此時磁場對 線框的作用力多大？線框的作用力多

19、大？ （2 2）線框勻速上升過程中，重物）線框勻速上升過程中，重物M M做功多少？做功多少？其中有多少轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?？其中有多少轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽?答案：答案：（1）v v=3.2m/s =3.2m/s F=F=0.4N0.4N； （2 2）W=W=0.14J0.14J， 0.04J. 0.04J. 在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應電動勢叫做在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應電動勢叫做自感電動勢。自感電動勢。 由于導體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的由于導體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應現(xiàn)象叫做自感現(xiàn)象。電磁感應現(xiàn)象叫做自感現(xiàn)象。自感電動勢的自感電動勢的 大小跟線圈中電流變化的快慢有關，大小跟線圈中電流變化的快慢有關， 即跟即

20、跟線圈中電流強度的變化率成正比：線圈中電流強度的變化率成正比： E=n/t =LI /t 自感系數(shù)自感系數(shù)L簡稱自感或電感。簡稱自感或電感。L是反映線圈本身特征是反映線圈本身特征的物理量，的物理量，L的大小跟線圈的形狀、長短、匝數(shù)及有無鐵的大小跟線圈的形狀、長短、匝數(shù)及有無鐵芯有關，與電流的大小、有無以及電流變化的快慢都無關。芯有關，與電流的大小、有無以及電流變化的快慢都無關。通過線圈中的電流不能突變。通過線圈中的電流不能突變。日光燈電路。日光燈電路。2、自感電動勢：、自感電動勢：1、自感現(xiàn)象：、自感現(xiàn)象：3、自感線圈的作用：、自感線圈的作用：4、自感現(xiàn)象的應用：、自感現(xiàn)象的應用：五、自感五、自感例題例題1：如圖如圖13所示，所示，A、B、C為三只相同的燈泡，額定電壓為三只相同的燈泡，額定電壓均大于電源電動勢，電源內(nèi)阻不計，均大于電源電動勢，電源內(nèi)阻不計，L是一個直流電阻不計、是一個直流電阻不計、自感系數(shù)較大的電感器先將自感系數(shù)較大的電感器先將K1、K2合上，然后突然打開合上，然后突然打開K2已知在此后過程中各燈均無損壞，則以下說法中正確的已知在此后過程中各燈均無損壞，則以下說法中正確的是是 AC燈亮度保持不變燈亮度保持不變BC燈閃亮一下后逐漸恢復到原來的亮度燈閃亮一下后逐漸恢復到原來的亮