电磁感应复习

电磁感应复习电磁感应复习20182018电磁感应电磁感应感应电流感应电流条件：闭合，磁通量变化条件：闭合，磁通量变化闭和有电流闭和有电流感应电动势感应电动势（电源）（电源）感生电感生电动势动势动生电动生电动势动势产生的原因产生的原因产生：产生：产生：产生：产生的原因产生的原因非静电力非静电力就是感生电场的就是感生电场的电场力电场力对自由电荷的作用对自由电荷的作用非静电力做功非静电力做功非静电力非静电力就是磁场的就是磁场的洛伦兹力洛伦兹力对自由电荷的作用对自由电荷的作用非静电力做功非静电力做功导体导体切割磁感线切割磁感线运动运动产生产生动生电动势动生电动势磁场磁场变化时会在空间变化时会在空间激发激发感应电场感应电场，闭合，闭合导体中的自由电子在导体中的自由电子在电场力电场力的作用下定向的作用下定向运动，产生运动，产生感应电流感应电流，即产生了即产生了感应电动势。感应电动势。一、法拉第电磁感应定律一、法拉第电磁感应定律1.法拉第电磁感应定律：电磁感应中感应电动势的大小，即法拉第电磁感应定律：电磁感应中感应电动势的大小，即跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，即：跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，即：2、特例、特例：当导体在匀强磁场中切割磁感线时，：当导体在匀强磁场中切割磁感线时，感应电动势感应电动势表表达式达式E=BLv 3、注意：、注意：产生感应电动势的那部分导体相当于产生感应电动势的那部分导体相当于电源电源，该电源的正负，该电源的正负极由楞次定律来确定，注意电源内部电流是由极由楞次定律来确定，注意电源内部电流是由负极负极流向流向正极正极.二、感应电流二、感应电流(电动势电动势)的方向的方向 楞次定律楞次定律aba相当于电源相当于电源正正极极b相当于电源相当于电源负负极极2 2、闭合电路磁通量变化而引起的感应电流方向判断方法：、闭合电路磁通量变化而引起的感应电流方向判断方法：楞次定律楞次定律1、闭合电路部分导体切割磁感线而引起的感应电流方向判、闭合电路部分导体切割磁感线而引起的感应电流方向判断方法：断方法：右手定则右手定则四指指向电源四指指向电源_极极正正楞次定律楞次定律1内内容容：感感应应电电流流具具有有这这样样的的方方向向，即即感感应应电电流流的的磁磁场场总总要要阻碍阻碍引起感应电流的磁通量的变化引起感应电流的磁通量的变化2适用范围：磁通量变化而产生感应电流方向判断适用范围：磁通量变化而产生感应电流方向判断3判断步骤：判断步骤：明确闭合回路范围内的磁场方向明确闭合回路范围内的磁场方向（原磁场）（原磁场）分析穿过闭合电路的磁通量的变化分析穿过闭合电路的磁通量的变化（增大、减小）（增大、减小）根据楞次定律判断感应电流的磁场的方向根据楞次定律判断感应电流的磁场的方向（新磁场）（新磁场）利用安培定则判定感应电流的方向利用安培定则判定感应电流的方向“增反减同增反减同”、“来拒去留来拒去留”、“增缩减扩增缩减扩”“阻碍但不阻止阻碍但不阻止”例例1：线圈在长直导线电流的磁场中，做如图的运动：线圈在长直导线电流的磁场中，做如图的运动：A A向右向右平动；平动；B B向下平动；向下平动；C C绕轴转动绕轴转动(边边bcbc向外向外)；D D从纸面向纸外做从纸面向纸外做平动，平动，E E向上平动向上平动(边边bcbc上有个缺口上有个缺口)；则线圈中有感应电流的；则线圈中有感应电流的是是()()答案：答案：BCD典型题型一、感应电流产生条件判断典型题型一、感应电流产生条件判断典型题型一、感应电流产生条件判断典型题型一、感应电流产生条件判断典型题型二、判断感应电流典型题型二、判断感应电流典型题型二、判断感应电流典型题型二、判断感应电流(感应电动势感应电动势感应电动势感应电动势)方向方向方向方向例例2：判断感应电流方向：判断感应电流方向P向右滑动向右滑动答案：从上往下看，先顺时针后逆时针答案：从上往下看，先顺时针后逆时针;顺时针顺时针-逆时针逆时针-顺时针顺时针;ABCD注：右手定则是楞次定律的一种特殊运用。注：右手定则是楞次定律的一种特殊运用。右手定则适用于闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时产生感应电流右手定则适用于闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时产生感应电流的方向判断；而楞次定律适用于一切电磁感应现象中感应电流方向的判断，的方向判断；而楞次定律适用于一切电磁感应现象中感应电流方向的判断，更具有普遍性更具有普遍性.楞次定律的内涵楞次定律的内涵楞次定律的内涵楞次定律的内涵：内容：感应电流总是内容：感应电流总是反抗反抗反抗反抗产生它的那个产生它的那个原因原因原因原因。原因原因原因原因：（：（1 1）原磁通量变化）原磁通量变化 （2 2）物体间的相对运动）物体间的相对运动 （3 3）原电流的变化（自感）原电流的变化（自感）例例3 3、MNMN固定，固定，PQPQ可以自由移动，可以自由移动，当一条形磁铁从上方下落当一条形磁铁从上方下落(未达导轨平面未达导轨平面)的过程中的过程中，试判断，试判断PQPQ将如何运动？磁铁的加速将如何运动？磁铁的加速度大小如何？度大小如何？典型题型三、楞次定律的应用典型题型三、楞次定律的应用典型题型三、楞次定律的应用典型题型三、楞次定律的应用【讨论】如果磁体是向上提起的，则【讨论】如果磁体是向上提起的，则P、Q的运动将如何的运动将如何?或者说磁体已向下穿或者说磁体已向下穿过了回路并在向下落，则过了回路并在向下落，则P、Q的运动的运动如何如何?且此时磁体的加速度大小如何且此时磁体的加速度大小如何?答案：将互相靠拢；加速度小于答案：将互相靠拢；加速度小于g法拉第电磁感应定律综合运用习题法拉第电磁感应定律综合运用习题(1)(1)与闭合电路欧姆定律相结合与闭合电路欧姆定律相结合(2)(2)与牛顿运动定律、运动学相结合与牛顿运动定律、运动学相结合(3)(3)与做功、能量转化相结合与做功、能量转化相结合(4)(4)与图像问题相结合与图像问题相结合第一类问题：与闭合电路欧姆定律相结合第一类问题：与闭合电路欧姆定律相结合例题例题1：如图，边长为：如图，边长为L均匀的正方形金属框架均匀的正方形金属框架abcd总电阻为总电阻为R，框架以速度，框架以速度v向右匀速平动，经向右匀速平动，经过磁感强度为过磁感强度为B的匀强磁场。求下列三种情况的匀强磁场。求下列三种情况ab之间的电势差。之间的电势差。(1)只有只有ab进入磁场。进入磁场。(2)线框全线框全部进入磁场。部进入磁场。(3)只有只有ab边离开磁场。边离开磁场。(1)Uab=3BLv/4(2)Uab=BLv(3)Uab=BLv/4abcdv解决问题的方法、步骤：解决问题的方法、步骤：(1)找到找到“等效电源等效电源”，分清内外电路，分清内外电路(2)必要时画出等效电路图必要时画出等效电路图(3)运用闭合电路欧姆定律进行相关计算运用闭合电路欧姆定律进行相关计算w练习练习1、在移出过程中线框的一边、在移出过程中线框的一边a,b两点间电势差绝对值最大的是两点间电势差绝对值最大的是Bw例题例题2 2、(见书见书P P2121.)100.)100匝的线圈（为了表示线圈的匝的线圈（为了表示线圈的绕向，图中只画了绕向，图中只画了2 2匝）两端匝）两端ABAB与一个电压表相连，与一个电压表相连，线圈内有指向纸内方向的磁场，线圈中的磁通量在线圈内有指向纸内方向的磁场，线圈中的磁通量在按图乙所示规律变化。按图乙所示规律变化。w（1 1）按图乙所示的规律，电压表的读数应该等于多）按图乙所示的规律，电压表的读数应该等于多少？少？w（2 2）请在线圈位置上标出感应电场的方向。）请在线圈位置上标出感应电场的方向。w（3 3）ABAB两端，哪端应该与电压表标两端，哪端应该与电压表标+号的接线柱连号的接线柱连接？接？A端端练习练习2 2、如图，棒如图，棒abab长为长为2 2L L，轨道间距为，轨道间距为L L，匀强，匀强磁场为磁场为B B，电阻为，电阻为R R。求。求abab棒转过棒转过9090时通过时通过R R的的电量。电量。注：注：平均电流平均电流I I与相应与相应时间时间t t 的乘积为通的乘积为通过过R R 的电量。的电量。第二类问题：与牛顿运动定律相结合第二类问题：与牛顿运动定律相结合例题例题3 3、如图所示导线框、如图所示导线框abcdabcd固定在竖直平面内，固定在竖直平面内，bcbc段段的电阻为的电阻为R R，其他电阻不计，其他电阻不计，efef是一个不计电阻的水平是一个不计电阻的水平放置的导体杆，杆长为放置的导体杆，杆长为l l，质量为质量为m m，杆的两端与导线框杆的两端与导线框良好接触，又能无摩擦地滑动。整个装置放在磁感强度良好接触，又能无摩擦地滑动。整个装置放在磁感强度为为B B的匀强磁场中，磁场方向与框面垂直，现在用一个的匀强磁场中，磁场方向与框面垂直，现在用一个恒力恒力F F竖直向上拉竖直向上拉efef使其开始上升，分析使其开始上升，分析efef的运动过程的运动过程并求并求efef的最大速度。的最大速度。fabcdeF模型模型1：单杆受恒单杆受恒力作用的模型力作用的模型mgF安安总结：总结：F外外恒定，恒定，F安安变大，变大，a变小变小的变加速运动到匀速为止。的变加速运动到匀速为止。匀速时匀速时F外外=F安安，V达到最大值达到最大值练习练习3、水平放置于匀强磁场中的光滑导轨上，有一根导体棒水平放置于匀强磁场中的光滑导轨上，有一根导体棒ab，用恒力，用恒力F作用在作用在ab上，由静止开始运动，回路总电阻为上，由静止开始运动，回路总电阻为R，分析分析ab 的运动情况，并求的运动情况，并求ab的最大速度。的最大速度。abBR分析：分析：ab 在在F作用下向右加速运动，切割磁感应线，产生感应作用下向右加速运动，切割磁感应线，产生感应电流，感应电流又受到磁场的作用力电流，感应电流又受到磁场的作用力f，画出受力图：，画出受力图：F f1a=(F-f)/m v E=BLv I=E/R f=BIL F f2 Ff最后，当最后，当f=F 时，时，a=0，速度达到最大，速度达到最大，F=f=BIL=B2 L2 vm/R vm=FR/B2 L2vm称为收尾速度称为收尾速度.又解：匀速运动时，拉力又解：匀速运动时，拉力所做的功使机械能转化为所做的功使机械能转化为电阻电阻R R上的内能。上的内能。F vm=I2 R=B2 L2 v2 m/R vm=FR/B2 L2练习练习4 4、如图光滑的金属框架与水平面成、如图光滑的金属框架与水平面成=30=30o o角，匀角，匀强磁场的强磁场的B B=0.5T=0.5T，方向与框架平面垂直向上，金属导，方向与框架平面垂直向上，金属导体体abab长为长为L L=0.1m0.1m，质量，质量m m=0.01kg=0.01kg，具有的电阻为，具有的电阻为R R=0.1=0.1，其余电阻不计，则稳定后，其余电阻不计，则稳定后，abab导线的最大速导线的最大速度是多少？度是多少？)abB)FNmgFBv=2m/s思考：如果磁思考：如果磁场竖直向上呢场竖直向上呢？w例题例题4、如图所示，一水平放置的平行导体框宽度、如图所示，一水平放置的平行导体框宽度L=0.50m，接有电阻，接有电阻R=0.20，磁感应强度，磁感应强度B=0.40T的匀强磁场垂直于导轨平面方向向下，今有的匀强磁场垂直于导轨平面方向向下，今有一导体棒一导体棒ab跨放在框架上，并能无摩擦地沿框架滑跨放在框架上，并能无摩擦地沿框架滑动，框架及导体动，框架及导体ab电阻均不计，当电阻均不计，当ab以以v=4.0m/s的速度向右匀速滑动时，试求：的速度向右匀速滑动时，试求：（1）导体）导体ab上的感应电动势的大小；上的感应电动势的大小；（2）要维持）要维持ab向右匀速运动作用在向右匀速运动作用在ab上的水平外上的水平外力多大，方向怎样；力多大，方向怎样；（3）电阻）电阻R上产生的上产生的w焦耳热功率多大。焦耳热功率多大。第三类问题：与做功、能量转化相结合第三类问题：与做功、能量转化相结合模型模型3w【解析】（【解析】（1）导体）导体ab垂直切割磁感线，产生的电垂直切割磁感线，产生的电动势大小：动势大小：E=BLv=0.400.504.0V=0.80V（2）导体）导体ab相当于电源，由闭合电路欧姆定律相当于电源，由闭合电路欧姆定律得回路电流：得回路电流：A导体导体ab所受的安培力：所受的安培力：F=BLI=0.400.504.0=0.8N，由于由于ab匀速运动所以水平拉力匀速运动所以水平拉力F=F=0.8N，方向，方向水平向右（拉力必须平衡安培力维持水平向右（拉力必须平衡安培力维持ab向右匀速运向右匀速运动）动）（3）R上的焦耳热功率：上的焦耳热功率：W或根据电磁感应现象中能量的守恒关系得：或根据电磁感应现象中能量的守恒关系得：P=Fv=0.80.4W=3.2W例题例题6 6、匀强磁场磁感应强度、匀强磁场磁感应强度B B=0.1T,=0.1T,宽度宽度D D=0.6m,=0.6m,由粗细均匀的电阻丝制成的正方形线由粗细均匀的电阻丝制成的正方形线框框abcdabcd边长边长L L=0.20m,=0.20m,电阻电阻R R=2=2,以速度以速度v v=0.2m/s=0.2m/s匀速通过该区域，以线框匀速通过该区域，以线框abab边刚好边刚好与磁场左边界重合时为与磁场左边界重合时为t t=0=0。(1)(1)以逆时针电流为正，作以逆时针电流为正，作I-tI-t图象图象.(2)(2)以以x x轴正向为正，作安培力轴正向为正，作安培力F-tF-t图象图象.第四类问题：与图像问题相结合第四类问题：与图像问题相结合itFt例例7、如图所示，在、如图所示，在O点正下方有一个具有理想边界的磁场，将点正下方有一个具有理想边界的磁场，将铜环从铜环从A点由静止释放，向右摆至最高点点由静止释放，向右摆至最高点B，不计空气阻力，则，不计空气阻力，则以下说法正确的是以下说法正确的是（）（）AA、B两点等高两点等高BA点高于点高于B点点CA点低于点低于B点点D铜环最后将做等幅摆动铜环最后将做等幅摆动答案答案:BD思考：若将铜环改为铜片或球，答案不同吗？思考：若将铜环改为铜片或球，答案不同吗？电磁阻尼电磁阻尼电磁阻尼电磁阻尼 应用：应用：磁电式仪表磁电式仪表磁电式仪表磁电式仪表中，为防止仪表通电后指针偏转到某处后来中，为防止仪表通电后指针偏转到某处后来回振动，就利用了这种电磁阻尼原理反之，若不希望振动的回振动，就利用了这种电磁阻尼原理反之，若不希望振动的机械能由于电磁阻尼而损失，则需采取使钢环不闭合（留有小机械能由于电磁阻尼而损失，则需采取使钢环不闭合（留有小缺口），将铜片上开许多缺口以使之不产生感应电流，或产生缺口），将铜片上开许多缺口以使之不产生感应电流，或产生的感应电流很小的措施的感应电流很小的措施