湖北省华中师大一附中高二国际板物理大小班、长短课重点班附加课件：电磁感应专题

1、电磁感应专题大小班、长大小班、长短课课件短课课件4040知识网络两种典型的电路两种典型的电路 一、电磁感应现象一、电磁感应现象1.感应电流产生的条件感应电流产生的条件穿过闭合电路的磁通量发生变化。2.感应电动势产生的条件感应电动势产生的条件 穿过电路的磁通量发生变化。 无论电路闭合与否，只要磁通量变化了，就一定无论电路闭合与否，只要磁通量变化了，就一定有感应电动势产生。这好比一个电源：不论外电路有感应电动势产生。这好比一个电源：不论外电路是否闭合，电动势总是存在的。但只有当外电路闭是否闭合，电动势总是存在的。但只有当外电路闭合时，电路中才会有电流。合时，电路中才会有电流。楞次定律：楞次定律：感

2、应电流具有这样的方向，即感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场感应电流的磁场总要总要阻碍阻碍引起感应电引起感应电流的流的磁通量的变化磁通量的变化 二、感应电流（感应电动势）的方向二、感应电流（感应电动势）的方向 1、磁通量变化的角度看，感应电流磁通量变化的角度看，感应电流总要总要阻碍阻碍引起感应电流的原磁通量的引起感应电流的原磁通量的变化变化a. 当磁通量增加时，感应电流的磁场方向当磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，阻碍原磁通的增加与原磁场方向相反，阻碍原磁通的增加b.当磁通量减少时，感应电流的磁场方向当磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，阻碍原磁通的减少与原磁

3、场方向相同，阻碍原磁通的减少 （增反减同）楞次定律的应用步骤：楞次定律的应用步骤：（1）明确原磁场的方向；（2）明确穿过闭合回路的磁通量是增加还是减少；（3）根据楞次定律，判定感应电流的磁场方向（增反减同）（4）利用安培定则判定感应电流的方向 例题例题1：闭合导体环固定。条形磁铁S极向下以初速度v0沿过导体环圆心的竖直线下落过程，导体环中的感应电流方向如何？（从上往下看）NSv0先顺时针，后逆时针先顺时针，后逆时针 例例2：如图，线圈：如图，线圈A中接有如图所示电源，线中接有如图所示电源，线圈圈B有一半面积处在线圈有一半面积处在线圈A中，两线圈平行但中，两线圈平行但不接触，则当开关不接触，则当

4、开关S闭和瞬间，线圈闭和瞬间，线圈B中的感应中的感应电流的情况是：（电流的情况是：（ ）A无感应电流无感应电流 B有沿顺时针的感应电流有沿顺时针的感应电流C有沿逆时针的感应电流有沿逆时针的感应电流 D无法确定无法确定C例例3：如图所示，固定于水平面上的光滑：如图所示，固定于水平面上的光滑平行导电轨道平行导电轨道AB、CD上放着两根细金属上放着两根细金属棒棒ab、cd，当一条形磁铁自上而下竖直穿，当一条形磁铁自上而下竖直穿过闭合电路时，两金属棒过闭合电路时，两金属棒ab、cd将如何运将如何运动？如果把动？如果把N、S极调一下呢？极调一下呢？ 相互靠拢例例4：如图所示装置中，：如图所示装置中，cd

5、杆原来静止。杆原来静止。当当ab 杆做如下那些运动时，杆做如下那些运动时，cd杆将向右杆将向右移动？移动？A.向右匀速运动向右匀速运动 B.向右加速运动向右加速运动C.向左加速运动向左加速运动 D.向左减速运动向左减速运动c a d b L2 L1BD二、从导体与磁体的相对运动角度二、从导体与磁体的相对运动角度 看看：感应电流总是要阻碍引起感应电流总是要阻碍引起感应电流的相对运动感应电流的相对运动 “阻碍相对运动阻碍相对运动”可以用能量守恒来解可以用能量守恒来解释：释： 电路中有感应电流产生，就有其它能电路中有感应电流产生，就有其它能转化为电能。又由于是由相对运动引起的，转化为电能。又由于是由

6、相对运动引起的，所以只能是机械能减少转化为电能，表现所以只能是机械能减少转化为电能，表现出的现象就是出的现象就是“阻碍阻碍”相对运动。相对运动。SNS线圈如何运动？线圈如何运动？abdcNFEMB2、如图所示，长度都是、如图所示，长度都是L、质量都为、质量都为m的的两金属杆两金属杆ab、cd放在水平放置的足够长的放在水平放置的足够长的光滑金属导轨光滑金属导轨MN、EF上，磁感应强度为上，磁感应强度为B的匀强磁场强度竖直向上，若的匀强磁场强度竖直向上，若ab以速度以速度V向右运动，向右运动，cd杆将向如何运动？杆将向如何运动？电源滑片向右滑动，线框将如何运动？强化训练1：如图甲所示，两个闭合圆形

7、线圈A、B的圆心重合，放在同一水平面内，线圈A中通以如图乙所示的变化电流，t0时电流方向为顺时针(如图中箭头所示)在t1t2时间内，对于线圈B，下列说法中正确的是()A线圈线圈B内有顺时针方向的电流，线圈有扩内有顺时针方向的电流，线圈有扩张的趋势张的趋势B线圈线圈B内有顺时针方向的电流，线圈有收内有顺时针方向的电流，线圈有收缩的趋势缩的趋势C线圈线圈B内有逆时针方向的电流，线圈有扩内有逆时针方向的电流，线圈有扩张的趋势张的趋势D线圈线圈B内有逆时针方向的电流，线圈有收内有逆时针方向的电流，线圈有收缩的趋势缩的趋势AA 法拉第电磁感应定律1.法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律 电路中感应电动势

8、的大小，跟穿过这一电路的电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，即磁通量的变化率成正比，即国际单位制中可以证明其中的国际单位制中可以证明其中的k=1，有，有 对于对于n匝线圈有匝线圈有 tkEtEtnE 导线切割磁感线产生感应电动势的情况下，由导线切割磁感线产生感应电动势的情况下，由法拉第电磁感应定律可推出感应电动势的大小是：法拉第电磁感应定律可推出感应电动势的大小是：E=BLvsin（是是B与与v之间的夹角）。之间的夹角）。 感应电流与感应电量感应电流与感应电量当闭合电路在时间发生磁通量变化当闭合电路在时间发生磁通量变化时，通过电路的感应电量为时，通过电路的感应电量为如

9、图所示，空间存在垂直于纸面的均匀磁如图所示，空间存在垂直于纸面的均匀磁场，在半径为场，在半径为a的圆形区域内、外，磁场的圆形区域内、外，磁场方向相反，磁感应强度的大小均为方向相反，磁感应强度的大小均为B。一。一半径为半径为b、电阻为、电阻为R的圆形导线放置在纸的圆形导线放置在纸面内，其圆心与圆形区域的中心重合，在面内，其圆心与圆形区域的中心重合，在内、外磁场同时由内、外磁场同时由B均匀地减小到零的过均匀地减小到零的过程中，通过导线截面的电量程中，通过导线截面的电量q_。 例、如图所示，长L1宽L2的矩形线圈电阻为R，处于磁感应强度为B的匀强磁场边缘，线圈与磁感线垂直。求：将线圈以向右的速度v匀

10、速拉出磁场的过程中： 电路中感应电流大小和方向电路中感应电流大小和方向（2）Uab=?（a 为为 极；极；b为为 极）极）（3）拉力）拉力F大小；大小；（4）拉力的功率）拉力的功率P；（电功率；（电功率=？）？）（5）拉力做的功）拉力做的功W；（6）线圈中产生的电热）线圈中产生的电热Q（7）通过线圈某一截面的电荷量）通过线圈某一截面的电荷量q （8）如果速度为）如果速度为2v，情况又如何？，情况又如何？FL1L2Bvab转动产生的感应电动势转动轴与磁感线平行。如图磁感应转动轴与磁感线平行。如图磁感应强度为强度为B的匀强磁场方向垂直于纸的匀强磁场方向垂直于纸面向外，长面向外，长L的金属棒的金属棒

11、oa以以o为轴在为轴在该平面内以角速度该平面内以角速度逆时针匀速转逆时针匀速转动。动。 在用导线切割磁感线产生感应在用导线切割磁感线产生感应电动势的公式时注意其中的速度电动势的公式时注意其中的速度v应该是平均速度，即金属棒中点的应该是平均速度，即金属棒中点的速度速度。 2212LBLBLEo av如图如图(甲甲)所示，圆形金属框与一个平行金属导轨所示，圆形金属框与一个平行金属导轨相连接，并置于水平桌面上圆形金属框面积为相连接，并置于水平桌面上圆形金属框面积为S，内有垂直于线框平面的磁场，磁感应强度内有垂直于线框平面的磁场，磁感应强度B1随时间随时间t的变化关系如图的变化关系如图(乙乙)所示，所

12、示，01s内磁场方向垂直线内磁场方向垂直线框平面向里长为框平面向里长为L，电阻为，电阻为R的导体棒置于平行金的导体棒置于平行金属导轨上，且与导轨接触良好导轨和导体棒处于属导轨上，且与导轨接触良好导轨和导体棒处于另一匀强磁场中，其磁感应强度恒定为另一匀强磁场中，其磁感应强度恒定为B2，方向垂，方向垂直导轨平面向里若不计其余各处的电阻，当导体直导轨平面向里若不计其余各处的电阻，当导体棒始终保持静止时，其所受的静摩擦力棒始终保持静止时，其所受的静摩擦力f(设向右为设向右为力的正方向力的正方向)随时间变化的图象为随时间变化的图象为( )答案：A 如图，如图，EOF和和EOF为空间一匀强磁场的边界，为空

13、间一匀强磁场的边界，其中其中EOEO，FOFO，且，且EOOF；OO为为EOF的角平分线，的角平分线，OO间的距离为间的距离为l；磁场方向；磁场方向垂直于纸面向里。一边长为垂直于纸面向里。一边长为l的正方形导线框沿的正方形导线框沿OO方向匀速通过磁场，方向匀速通过磁场，t=0时刻恰好位于图示位时刻恰好位于图示位置。规定导线框中感应电流沿逆时针方向时为正，置。规定导线框中感应电流沿逆时针方向时为正，则感应电流则感应电流i与时间与时间t的关系图线可能正确的是的关系图线可能正确的是 ( )B如图所示，两个垂直纸面的匀强磁场方向相反，磁如图所示，两个垂直纸面的匀强磁场方向相反，磁感应强度的大小均为感应

14、强度的大小均为B，磁场区域的宽度均为，磁场区域的宽度均为a，一，一正三角形正三角形(高度为高度为a)导线框导线框ABC从图示位置沿图示方从图示位置沿图示方向匀速穿过两磁场区域，以逆时针方向为电流的正方向匀速穿过两磁场区域，以逆时针方向为电流的正方向，在下图中感应电流向，在下图中感应电流I与线框移动距离与线框移动距离x的关系图象的关系图象正确的是正确的是( )C3.电磁感应中的能量守恒电磁感应中的能量守恒 只要有感应电流产生，电磁感应现象只要有感应电流产生，电磁感应现象中总伴随着能量的转化。电磁感应的中总伴随着能量的转化。电磁感应的题目往往与能量守恒的知识相结合。题目往往与能量守恒的知识相结合。

15、这种综合是很重要的。要牢固树立起这种综合是很重要的。要牢固树立起能量守恒的思想能量守恒的思想 无限长的平行金属轨道无限长的平行金属轨道M、N，相距，相距l0.5m，且，且水平放置；金属棒水平放置；金属棒b和和c可在轨道上无摩擦地滑动，可在轨道上无摩擦地滑动，两金属棒的质量均为两金属棒的质量均为0.1kg，电阻均为，电阻均为1，轨道的，轨道的电阻不计。整个装置放在磁感应强度电阻不计。整个装置放在磁感应强度B1T的匀强的匀强磁场中，磁场方向与轨道平面垂直，如图所示。磁场中，磁场方向与轨道平面垂直，如图所示。若使若使b棒以初速度棒以初速度v010m/s开始向左运动，求：开始向左运动，求： c棒的最大

16、加速度；棒的最大加速度；c棒的最大速度棒的最大速度c棒中产生的焦耳热。棒中产生的焦耳热。12.5m/s2；5m/s；1.25J 如图所示，位于同一水平面内的两根平行如图所示，位于同一水平面内的两根平行导轨间距为导轨间距为l，左端连接一个耐压足够大的，左端连接一个耐压足够大的电容器，电容为电容器，电容为C。导体杆。导体杆cd与导轨接触与导轨接触良好，在平行导轨平面的水平力作用下从良好，在平行导轨平面的水平力作用下从静止开始匀加速运动，加速度为静止开始匀加速运动，加速度为a。磁感应。磁感应强度为强度为B的匀强磁场垂直导轨平面竖直向下，的匀强磁场垂直导轨平面竖直向下，导轨足够长，不计导轨、导体杆、导

17、线的导轨足够长，不计导轨、导体杆、导线的电阻，忽略摩擦。求从导体杆开始运动经电阻，忽略摩擦。求从导体杆开始运动经过时间过时间t电容器获得的能量电容器获得的能量E？Uq 如图所示，将边长为如图所示，将边长为a、质量为、质量为m、电阻为、电阻为R的正方的正方形导线框竖直向上抛出，穿过宽度为形导线框竖直向上抛出，穿过宽度为b、磁感应强度为、磁感应强度为B的匀强磁场，磁场的方向垂直纸面向里线框向上离的匀强磁场，磁场的方向垂直纸面向里线框向上离开磁场时的速度刚好是进人磁场时速度的一半，线框离开磁场时的速度刚好是进人磁场时速度的一半，线框离开磁场后继续上升一段高度，然后落下并匀速进人磁开磁场后继续上升一段高度，然后落下并匀速进人磁场整个运动过程中始终存在着大小恒定的空气阻力场整个运动过程中始终存在着大小恒定的空气阻力f且线框不发生转动求：且线框不发生转动求： （1）线框在下落阶段匀速进人磁场时的速度）线框在下落阶段匀速进人磁场时的速度v2； (2）线框在上升阶段刚离开磁场时的速度）线框在上升阶段刚离开磁场时的速度v1； （3）线框在上升阶段通过磁场过程中产生的焦耳热）线框在上升阶段通过磁场过程中产生的焦耳热Q baBbaB(1)由于线框匀速进入磁场，由于线框匀速进入磁场，则合力为零。有则合力为零。有 mgf解得：解得：v2 22B