电磁感应复习2018

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,电磁感应,产生感应电流的条件,感应电动势的大小,感应电流的方向,现象,综合应用,楞次定律,右手定则,自感,涡流,用牛顿第二定律解决导体切割磁感线的运动问题,应用能的转化合守恒定律解决电磁感应问题,知 识 体 系,电磁感应,感应电流,条件：闭合，磁通量变化,闭和有电流,感应电动势,（电源）,感生电动势,动生电动势,产生的原因,产生：,产生：,产生的原因,非静电力,就是感生电场的,电场力,对自由电荷的作用,非静电力做功,非静电力,就是磁场的,洛伦兹力,对自由电荷的作用,非静电力做功,导体,切割磁感线,运动,产生,动生电动势,磁场,变化时会在空间激发,感应电场,，闭合导体中的自由电子在,电场力,的作用下定向运动，产生,感应电流,，即产生了,感应电动势。,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，即跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，即：,2,、特例,：当导体在匀强磁场中切割磁感线时，,感应电动势,表达式,E,=BLv,3,、注意：,产生感应电动势的那部分导体相当于,电源,，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,负极,流向,正极,.,二、感应电流,(,电动势,),的方向 楞次定律,a,b,a,相当于电源,正,极,b,相当于电源,负,极,2,、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,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断方法：,右手定则,四指指向电源,_,极,正,楞次定律,1,内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要,阻碍,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,3,判断步骤：,明确闭合回路范围内的磁场方向,（原磁场）,分析穿过闭合电路的磁通量的变化,（增大、减小）,根据楞次定律判断感应电流的磁场的方向,（新磁场）,利用安培定则判定感应电流的方向,“,增反减同”、“来拒去留”、“增缩减扩”,“,阻碍但不阻止”,例,1,：,线圈在长直导线电流的磁场中，做如图的运动：,A,向右平动；,B,向下平动；,C,绕轴转动,(,边,bc,向外,),；,D,从纸面向纸外做平动，,E,向上平动,(,边,bc,上有个缺口,),；则线圈中有感应电流的是,( ),答案：,BCD,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,(,感应电动势,),方向,例,2,：判断感应电流方向,P,向右滑动,答案：从上往下看，先顺时针后逆时针,;,顺时针,-,逆时针,-,顺时针,;,ABCD,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,.,楞次定律的内涵,：,内容：感应电流总是,反抗,产生它的那个,原因,。,原因,：（,1,）原磁通量变化,（,2,）物体间的相对运动,（,3,）原电流的变化（自感）,例,3,、,MN,固定，,PQ,可以自由移动，,当一条形磁铁从上方下落,(,未达导轨平面,),的过程中,，试判断,PQ,将如何运动？磁铁的加速度大小如何？,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,P,、,Q,的运动将如何,?,或者说磁体已向下穿过了回路并在向下落，则,P,、,Q,的运动如何,?,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,g,法拉第电磁感应定律综合运用习题,(1),与闭合电路欧姆定律相结合,(2),与牛顿运动定律、运动学相结合,(3),与做功、能量转化相结合,(4),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,例题,1,：如图，边长为,L,均匀的正方形金属框架,abcd,总电阻为,R,，框架以速度,v,向右匀速平动，经过磁感强度为,B,的匀强磁场。求下列三种情况,ab,之间的电势差。,(1),只有,ab,进入磁场。,(2),线框全部进入磁场。,(3),只有,ab,边离开磁场。,(1),U,ab,=3BLv,/4,(2),U,ab,=BLv,(3),U,ab,=BLv,/4,a,b,c,d,v,解决问题的方法、步骤：,(1),找到“等效电源”，分清内外电路,(2),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,练习,1,、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,B,例题,2,、,(,见书,P,21,.)100,匝的线圈（为了表示线圈的绕向，图中只画了,2,匝）两端,AB,与一个电压表相连，线圈内有指向纸内方向的磁场，线圈中的磁通量在按图乙所示规律变化。,（,1,）按图乙所示的规律，电压表的读数应该等于多少？,（,2,）请在线圈位置上标出感应电场的方向。,（,3,）,AB,两端，哪端应该与电压表标,+,号的接线柱连接？,A,端,练习,2,、,如图，棒,ab,长为,2,L,，轨道间距为,L,，匀强磁场为,B,，电阻为,R,。求,ab,棒转过90时通过,R,的电量。,注：,平均电流,I,与相应时间,t,的乘积为通过,R,的电量。,第二类问题：与牛顿运动定律相结合,例题,3,、如图所示导线框,abcd,固定在竖直平面内，,bc,段的电阻为,R,，,其他电阻不计，,ef,是一个不计电阻的水平放置的导体杆，杆长为,l,，,质量为,m,，,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为,B,的匀强磁场中，磁场方向与框面垂直，现在用一个恒力,F,竖直向上拉,ef,使其开始上升，分析,ef,的运动过程并求,ef,的最大速度。,f,a,b,c,d,e,F,模型,1,：,单杆受恒力作用的模型,mg,F,安,总结：,F,外,恒定，,F,安,变大，,a,变小的变加速运动到匀速为止。,匀速时,F,外,=F,安,，,V,达到最大值,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,ab,，用恒力,F,作用在,ab,上，由静止开始运动，回路总电阻为,R,，分析,ab,的运动情况，并求,ab,的最大速度。,a,b,B,R,分析：,ab,在,F,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,f,，画出受力图：,F,f,1,a=(F-f)/m v E=BLv I= E/R f=BIL,F,f,2,F,f,最后，当,f=F,时，,a=0,，速度达到最大，,F=f=BIL=B,2,L,2,v,m,/R,v,m,=FR / B,2,L,2,v,m,称为收尾速度,.,又解：匀速运动时，拉力,所做的功使机械能转化为,电阻,R,上的内能。,F v,m,=I,2,R= B,2,L,2,v,2,m,/R v,m,=FR / B,2,L,2,练习,4,、如图光滑的金属框架与水平面成,=30,o,角，匀强磁场的,B,=0.5T,，方向与框架平面垂直向上，金属导体,ab,长为,L,=,0.1m,，质量,m,=0.01kg,，具有的电阻为,R,=0.1,，其余电阻不计，则稳定后，,ab,导线的最大速度是多少？,),),a,b,B,),F,N,mg,F,B,v,=2m/s,思考：如果磁场竖直向上呢？,例题,4,、如图所示，一水平放置的平行导体框宽度,L,=0.50 m,，接有电阻,R,= 0.20,，磁感应强度,B,= 0.40 T,的匀强磁场垂直于导轨平面方向向下，今有一导体棒,ab,跨放在框架上，并能无摩擦地沿框架滑动，框架及导体,ab,电阻均不计，当,ab,以,v,=4.0 m/s,的速度向右匀速滑动时，试求：（,1,）导体,ab,上的感应电动势的大小；（,2,）要维持,ab,向右匀速运动作用在,ab,上的水平外力多大，方向怎样；（,3,）电阻,R,上产生的,焦耳热功率多大。,第三类问题：与做功、能量转化相结合,模型,3,【解析】（,1,）导体,ab,垂直切割磁感线，产生的电动势大小：,E,=,BLv,= 0.400.504.0 V=0.80V,（,2,）导体,ab,相当于电源，由闭合电路欧姆定律得回路电流：,A,导体,ab,所受的安培力：,F=BLI=,0.400.504.0 = 0.8N,，,由于,ab,匀速运动所以水平拉力,F,=,F,=0.8N,，方向水平向右（拉力必须平衡安培力维持,ab,向右匀速运动）,（,3,）,R,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：,P=Fv=,0.80.4W,=,3.2W,例题,6,、匀强磁场磁感应强度,B,=0.1T,宽度,D,=0.6m,由粗细均匀的电阻丝制成的正方形线框,abcd,边长,L,=0.20m,电阻,R,=2,以速度,v,=0.2m/s,匀速通过该区域，以线框,ab,边刚好与磁场左边界重合时为,t,=0,。,(1),以逆时针电流为正，作,I-t,图象,.,(2),以,x,轴正向为正，作安培力,F-t,图象,.,第四类问题：与图像问题相结合,i,t,F,t,例,7,、如图所示，在,O,点正下方有一个具有理想边界的磁场，将铜环从,A,点由静止释放，向右摆至最高点,B,，不计空气阻力，则以下说法正确的是 （）,A,A,、,B,两点等高,B,A,点高于,B,点,C,A,点低于,B,点,D,铜环最后将做等幅摆动,答案,:BD,思考：若将铜环改为铜片或球，答案不同吗？,电磁阻尼,应用：,磁电式仪表,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，或产生的感应电流很小的措施,