高考总结复习电磁感应典型例题总结复习

高中高考总结复习电磁感觉典型例题总结复习高中高考总结复习电磁感觉典型例题总结复习高中高考总结复习电磁感觉典型例题总结复习十五、电磁感觉一、知识网络二、点睛之笔见解1、磁通量设在匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面，磁场的磁感觉强度为B，平面的面积为S，以以下图。(1)定义：在匀强磁场中，磁感觉强

B与垂直磁场方向的面积

S的乘积，叫做穿过这个面的磁通量，简称磁通。(2)公式：Φ＝BS当平面与磁场方向不垂直时，以以下图。Φ＝BS⊥＝BScosθ(3)物理意义物理学中规定：穿过垂直于磁感觉强度方向的单位面积的磁感线条数等于磁感觉强度B。因此，穿过某个面的磁感线条数表示穿过这个面的磁通量。(4)单位：在国际单位制中，磁通量的单位是韦伯，简称韦，符号是Wb。1Wb＝1T·1m2＝1V·s。Φ磁通密度：B＝S⊥磁感觉强度B为垂直磁场方向单位面积的磁通量，故又叫磁通密度。2、电磁感觉现象(1)电磁感觉现象：利用磁场产生电流的现象，叫做电磁感觉现象。(2)感觉电流：在电磁感觉现象中产生的电流，叫做感觉电流。(3)产生电磁感觉现象的条件①产生感觉电流条件的两种不同样表述a．闭合电路中的一部分导体与磁场发生相对运动b．穿过闭合电路的磁场发生变化②两种表述的比较和一致a．两种情况产生感觉电流的根本源因不同样闭合电路中的一部分导体与磁场发生相对运动时，是导体中的自由电子随导体一同运动，碰到的洛伦兹力的一个分力使自由电子发生定向搬动形成电流，这类情况产生的电流有时称为动生电流。穿过闭合电路的磁场发生变化时，依照电磁场理论，变化的磁场周围产生电场，电场使导体中的自由电子定向搬动形成电流，这类情况产生的电流有时称为感生电流。b．两种表述的一致两种表述可一致为穿过闭合电路的磁通量发生变化。③产生电磁感觉现象的条件不论用什么方法，只需穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有电流产生。条件：a．闭合电路；b．磁通量变化3、电磁感觉现象中能量的转变能的转变守恒定律是自然界宽泛规律，同样也适用于电磁感觉现象。3、感觉电动势定义：在电磁感觉现象中产生的电动势，叫做感觉电动势。从低电势地址指向高电势地址。(2)产生感觉电动势的条件：穿过回路的磁通量发生变化。(3)物理意义：感觉电动势是反应电磁感觉现象实质的物理量。(4)方向规定：内电路中的感觉电流方向，为感觉电动势方向。规律1、法拉第电磁感觉定律(1)磁通量变化率：单位时间内磁通量的变化量，即ΔΦ反应磁通量变化的快慢。t(2)法拉第电磁感觉定律①内容：电路中感觉电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量变化率成正比。这就是法拉第电磁感觉定律。②公式：设t1时辰磁通量为Φ1，t2时辰磁通量为Φ2。在t＝t2－t1时间内磁通量变化量ΔΦ＝ΔΦΦ2－Φ1。t内磁通量的变化率为t。设感觉电动势为E，则有ΔΦE＝kt其中k为比率常数。在国际单位制中，上式中各量的单位都已确定：E的单位是伏特（V），Φ的单位是韦伯（Wb），t的单位是秒（s）。同学们能够自己证明1V＝1Wb/s，上式中的k＝1，因此ΔΦE＝t设闭合电路是一个n匝线圈，能够看作是由n个单匝线圈串联而成，因此整个线圈中的感觉电动势是单匝线圈的n倍，即ΔΦE＝nt磁通量改变的方式：①线圈跟磁体之间发生相对运动，这类改变方式是S不变而相当于B发生变化；②线圈不动，线圈所围面积也不变，但穿过线圈面积的磁感觉强度是时间的函数；③线圈所围面积发生变化，线圈中的一部分导体做切割磁感线运动，其实质也是B不变而S增大或减小；④线圈所围面积不变，磁感觉强度也不变，但两者之间夹角发生变化，如匀强磁场中转动的矩形线圈就是典型例子．3.对于磁通量变化在匀强磁场中，磁通量Φ=BSsinα（α是B与S的夹角），磁通量的变化ΔΦ=Φ2-Φ1有多种形式，主要有：①S、α不变，B改变，这时ΔΦ=BSsinα②B、α不变，S改变，这时ΔΦ=SBsinα③B、S不变，α改变，这时ΔΦ=BS(sinα2-sinα1)当B、S、α中有两个或三个一同变化时，就要分别计算Φ1、Φ2，再求Φ2-Φ1了。在非匀强磁场中，磁通量变化比较复杂。有几种情况需要特别注意：①以以下图，矩形线圈沿a→b→c在条形磁铁周边搬动，abcaMNSbc试判断穿过线圈的磁通量怎样变化？若是线圈M沿条形磁铁轴线向右搬动，穿过该线圈的磁通量怎样变化？（穿过上边线圈的磁通量由方向向上减小到零，再变成方向向下增大；右边线圈的磁通量由方向向下减小到零，再变成方向向上增大）②以以下图，环形导线a中有顺时针方向的电流，a环外有两个同心导线圈b、c，与环形导线a在同一平面内。当a中的电流增大时，穿过线圈b、c的磁通量各a怎样变化？在同样时间内哪一个变化更大？cb（b、c线圈所围面积内的磁通量有向里的也有向外的，但向里的更多，因此总磁通量向里，a中的电流增大时，总磁通量也向里增大。由于穿过b线圈向外的磁通量比穿过c线圈的少，因此穿过b线圈的磁通量更大，变化也更大。）③以以下图，虚线圆a内有垂直于纸面向里的匀强磁场，虚线圆a外是无磁场空间。环外有两个同心导线圈b、c，与虚线圆a在同一平面内。当虚线圆a中的cb磁通量增大时，穿过线圈b、c的磁通量各怎样变化？在同样时间内哪一个变化更大？（与②的情况不同样，b、c线圈所围面积内都只有向里的磁通量，且大小同样。因此穿过它们的磁通量和磁通量变化都向来是同样的。）2、导体做切割磁感线运动时的感觉电动势(1)导体切割磁感线的速度方向与磁场方向垂直以以下图，闭合线圈中一部分导体ab处于匀强磁场中，磁感觉强度是B，ab以速度v匀速切割磁力线，求产生的感觉电动势。在t时间内，线框的面积变化量：S＝Lvt穿过闭合电路的的磁通量的变化量：ΔΦ＝BS代入公式E＝中，获取tE＝BLv(2)导体切割磁感线的速度方向与磁场方向有一个夹角θ当导体运动方向与磁感线方向有一个夹角θ时，能够把速度分解为两个重量：垂直于磁感线的重量v⊥＝vsinθ和平行于磁感线的重量v∥＝vcosθ。后者不切割磁感线，不产生感觉电动势。前者切割磁感线，产生感觉电动势。感觉电动势的表达式为：E＝BLv⊥＝BLvsinθ例题：以以下图固定于水平面上的金属框cdef，处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab搁在框架上，可无摩擦滑动。此时abed组成一个边长L的正方形，棒电阻r，其余电阻不计。开始时磁感觉强度为B。(1)若以t＝0时起，磁感觉强度平均增加，每秒增加量为k，同时保持棒静止，求棒中的感觉电流I；(2)在上述情况中，棒向来保持静止，当t＝t1时需加垂直于棒的水平外力F＝?(3)若从t＝0时起，磁感觉强度渐渐减小，当棒以恒定速度v向右匀速运动，可使棒中不产生感觉电流，则磁感觉强度怎样随时间变化?剖析：(1)E＝BL2＝kL2tI＝E＝kL2rr，逆时针方向。(2)F外＝BIL＝(B＋kt)kL2·L，方向向右。r(3)没有感觉电流，故ΔΦ＝0，则有B0L2＝BL(L＋vt)因此B＝B0L2Lvt例题：以以下图，长L1宽L2的矩形线圈电阻为R，处于磁感觉强度为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匀速拉出磁场的过程中，⑴拉力的大小F；⑵拉力的功率P；⑶拉力做的功W；⑷线圈中产生的电热Q；⑸经过线圈某一截面的电荷量q。解：这是一道基本练习题，要注意计算中所用的边长是L1仍是L2，还应当思虑一下这些物理量与速度v之间有什么关系。E,FBIL2,F22222⑴EBL2v,IBL2vv⑵PFvBL2vv2RRRB2L22L1v⑷QWv⑸qItE与v没关⑶WFL1vtRRR特别要注意电热Q和电荷q的差异，其中q与速度没关！R例题：以以下图，竖直放置的U形导轨宽为L，上端串有电阻R（其余导体部分的电阻都忽略不计）。磁感觉强度为B的匀强磁场方向垂直于纸面向外。金属棒ab的质量为m，与导轨接触优秀，不计摩擦。从静止释放后ab保持水平而下滑。试求ab下滑的最大速度vm解：释放瞬时ab只受重力，开始向下加速运动。随着速度的增大，感觉电动势E、感觉电流I、安培力F都随之增大，加速度随之减小。当F增大到F=mg时，加速度变成零，这时ab达到最大速度。B2L2vmmg，可得vmmgR由FB2L2R这道题也是一个典型的习题。要注意该过程中的功能关系：重力做功的过程是重力势能向动能和电能转变的过程；安培力做功的过程是机械能向电能转变的过程；合外力（重力和安培力）做功的过程是动能增加的过程；电流做功的过程是电能向内能转变的过程。达到牢固速度后，重力势能的减小所有转变成电能，电流做功又使电能所有转变成内能。这时重力的功率等于电功率也等于热功率。进一步讨论：若是在该图上端电阻的右边串联接一只电键，让ab下落一段距离后再闭合电键，那么闭合电键后ab的运动情况又将怎样？（不论何时闭合电键，ab可能先加速后匀速，也可能先减速后匀速，还可能闭合电键后就开始匀速运动，但最后牢固后的速度总是同样的）。(3)说明①依照E＝求出的一般是t时间内的平均感觉电动势。只有当t→0时，求出的t才是瞬时感觉电动势。②依照E＝BLv⊥＝BLvsinθ，若是用平均量代入，求出的平均感觉电动势。用对应的瞬时量代入，求出的是瞬时感觉电动势。③在B、L、v中若是有随意两个量平行，都不会切割磁感线，感觉电动势都等于零。3、楞次定律──感觉电流的方向(1)楞次定律①内容：感觉电流拥有这样的方向，即感觉电流的磁场总要阻截惹起感觉电流的磁通量的变化。这就是楞次定律。②“阻截”和“变化”的含义感觉电流的磁场总是要阻截惹起感觉电流的磁通量的变化，而不是阻截惹起感觉电流的磁场。因此，不能够以为感觉电流的磁场的方向和惹起感觉电流的磁场方向相反。磁通量变化

感觉电流产生感觉电流的磁场发生电磁感觉现象的这部分电路就相当于电源，在电源的内部，电流的方向是从低电势流阻截产生向高电势。利用楞次定律判断感觉电流方向的一般步骤是：①明确闭合回路中惹起感觉电流的原磁场方向；②确定原磁场穿过闭合回路中的磁通量怎样变化(是增大仍是减小)；③依照楞次定律确定感觉电流的磁场方向．注意“阻截”不是阻拦，阻截磁通量变化指：磁通量增加时，阻截增加(感觉电流的磁场和原磁场方向相反，起抵消作用)；磁通量减少时，阻截减少(感觉电流的磁场和原磁场方向一致，起补偿作用)，简称“增反减同”．④利用安培定则确定感觉电流方向．例题：以以下图，有两个同心导体圆环。内环中通有顺时针方向的电流，外环中原来无电流。当内环中电流渐渐增大时，外环中有无感觉电流？方向怎样？解：由于磁感线是闭合曲线，内环内部向里的磁感线条数和内环外面向外的所有磁感线条数相等，所以外环所围面积内（这里指包括内环圆面积在内的总面积，而不能是环形地区的面积）的总磁通向里、增大，所以外环中感觉电流磁场的方向为向外，由安培定则，外环中感应电流方向为逆时针。例题：以以下图，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，导体环中的感觉电流方向怎样？解：从“阻截磁通量变化”来看，当条形磁铁的中心恰巧位于线圈M所在的水平面时，磁铁内部向上的磁感线都穿过了线圈，而磁铁外面向下穿过线圈的磁通量最少，因此此时辰穿过线圈M的磁通量最大。因此全过程中原磁场方向向上，先增后减，感觉电流磁场方向先下后上，感觉电流先顺时针后逆时针。从“阻截相对运动”来看，线圈对应当是先排挤（凑近阶段）后吸引（远离阶段），把条形磁铁等效为螺线管，该螺线管中的电流是从上向下看逆时针方向的，依照“同向电流互相吸引，反向电流互相排挤”，感觉电流方向应当是先顺时针后逆时针的，与前一种方法的结论同样。例题：以以下图，O1O2是矩形导线框abcd的对称轴，其左方有垂直于纸面向外的匀强磁场。以下哪些情况下abcd中有感觉电流产生？方向怎样？A.将

abcd

向纸外平移

B.将

abcd向右平移C.将

abcd以

ab

为轴转动

60°

D.将abcd以

cd为轴转动

60°解：A、C两种情况下穿过abcd的磁通量没有发生变化，无感觉电流产生。

B、D

两种情况下原磁通向外，减少，感觉电流磁场向外，感觉电流方向为abcd。楞次定律的多种表述①从磁通量变化的角度：感觉电流的磁场总是阻截惹起感觉电流的磁通量的变化。②从导体和磁场的相对运动：导体和磁体发生相对运动时，感觉电流的磁场总是阻截相对运动。③从感觉电流的磁场和原磁场：感觉电流的磁场总是阻截原磁场的变化。(增反、减同)④楞次定律的特例──右手定则张开右手让拇指跟其余四指垂直，而且都跟手掌在一个平面内，让磁感线垂直众手心进入，拇指指导游体的运动方向，其余四指指的方向就是感觉电流的方向。应用右手定则时应注意：①右手定则仅在导体切割磁感线时使用，应用时要注意磁场方向、运动方向、感觉电流方向三者互相垂直．②当导体的运动方向与磁场方向不垂直时，拇指应指向切割磁感线的分速度方向．③若形成闭合回路，四指指向感觉电流方向；若未形成闭合回路，四指指向高电势．④“因电而动”用左手定则．“因动而电”用右手定则．导体切割磁感线产生感觉电流是磁通量发生变化惹起感觉电流的特例，因此判断电流方向的右手定则也是楞次定律的一个特例．用右手定则能判断的，必然也能用楞次定律判断，可是对导体在磁场中切割磁感线而产生感觉电流方向的判断用右手定则更加简略．例题：以以下图装置中，cd杆原来静止。当ab杆做以下那些运动时，cd杆将向右搬动？A.向右匀速运动B.向右加速运动C.向左加速运动D.向左减速运动解：.ab匀速运动时，ab中感觉电流恒定，L1中磁通量不变，穿过L2的磁通量不变化，L2中无感觉电流产生，cd保持静止，A不正确；ab向右加速运动时，L2中的磁通量向下，增大，经过可得C不正确，D正确。选B、D

cd的电流方向向下，

cd向右搬动，

B正确；同理例题：以以下图，当磁铁绕O1O2轴匀速转动时，矩形导线框（不考虑重力）将怎样运动？解：此题剖析方法好多，最简单的方法是：从“阻截相对运动”的角度来看，导线框必然会跟随条形磁铁同方向转动起来。若是不计所有摩擦阻力，最后导线框将和磁铁转动速度无量接近到能够以为同样；若是考虑摩擦阻力，则导线框的转速总比条形磁铁转速小些（线框向来碰到安培力矩的作用，大小和摩擦力的阻力矩相等）。若是用“阻截磁通量变化”来剖析，结论是同样的，可是表达要复杂得多。可见这类定性判断的题要灵便运用楞次定律的各样表达方式。例题：以以下图，水平面上有两根平行导轨，上边放两根金属棒a、b。当条形磁铁如图向下搬动时（不抵达导轨平面），a、b将怎样搬动？解：若按老例用“阻截磁通量变化”判断，则需要依照下端磁极的极性分别进行讨论，比较繁琐。而且在判断a、b所受磁场力时。应当以磁极对它们的磁场力为主，不能够以a、b间的磁场力为主（由于它们的搬动方向由所受的合磁场的磁场力决定，而磁铁的磁场显然是起主要作用的）。若是注意到：磁铁向下插，经过闭合回路的磁通量增大，由Φ=BS可知磁通量有增大的趋势，因此S的相应变化应当是阻截磁通量的增加，因此a、b将互相凑近。这样判定比较起来就简略得多。例题：以以下图，绝缘水平面上有两个离得很近的导体环a、b。将条形磁铁沿它们的正中向下搬动（不抵达该平面），a、b将怎样搬动？解：依照Φ=BS，磁铁向下搬动过程中，B增大，因此穿过每个环中的磁通量都有增大的趋势，由于S不能改变，为阻截增大，导体环应当尽量远离磁铁，因此a、b将互相远离。例题：以以下图，在条形磁铁从图示地址绕O1O2轴转动90°的过程中，放在导轨右端周边的金属棒ab将怎样搬动？解：不论条形磁铁的哪个极为N极，也不论是顺时针转动仍是逆时针转动，在转动90°过程中，穿过闭合电路的磁通量总是增大的（条形磁铁内、外的磁感线条数同样但方向相反，在线框所围面积内的总磁通量和磁铁内部的磁感线方向同样且增大。而该地址闭合电路所围面积越大，总磁通量越小，因此为阻截磁通量增大金属棒ab将向右移动。4、楞次定律是能量守恒定律在电磁感觉现象中的详细表现能量转变与守恒定律是自然界宽泛适用的定律，在电磁感觉现象中同样依照这条规律。例题：以以下图，用丝线将一个闭合金属环悬于O点，虚线左边有垂直于纸面向外的匀强磁场，而右边没有磁场。金属环的摇动会很快停下来。试讲解这一现象。若整个空间都有垂直于纸面向外的匀强磁场，会有这类现象吗？解：只有左边有匀强磁场，金属环在穿越磁场界线时（不论是进入仍是穿出），由于磁通量发生变化，环内必然有感觉电流产生。依照楞次定律，感觉电流将会阻截相对运动，因此摆动会很快停下来，这就是电磁阻尼现象。还能够用能量守恒来讲解：有电流产生，磁通量不变化，无感觉电流，不会阻截相对运动，摇动就不会很快停下来。就必然有机械能向电能转变，摆的机械能将不断减小。若空间都有匀强磁场，穿过金属环的5、(1)自感现象：这类由于导体自己的电流发生变化而产生的电磁感觉现象，叫做自感现象。自感电动势①见解：在自感现象中产生的感觉电动势，叫做自感电动势。②公式自感电动势也依照法拉第电磁感觉定律。对于线圈，Φ＝BS，Φ∝B，B∝I，得出∝Itt由法拉第电磁感觉定律E＝NIE＝Lt

Φt因此，自感电动势的大小与线圈中电流变化的快慢相关。③自感电动势方向由楞次定律得，自感电动势的方向要阻截原电流的变化。(3)自感对于同一个线圈来说，电流变化得快，穿过线圈的磁通量也就变化得快，线圈中产生的自感电动势就大。对于不同样的线圈，在电流变化快慢同样的情况下，产生的自感电动势是不同样的。①见解：电学中用自感系数来表示线圈的这类特点，自感系数简称自感或电感。②意义：L的大小表示了线圈对电流变化的阻截作用大小，反应了线圈对电流变化的延时作用的强弱。③单位：自感系数的单位是亨利，简称亨，符号是H。若是经过线圈的电流在1s内改变1A时，产生的自感电动势是1V，这个线圈的自感系数就是1H。亨利这个单位较大，常用的较小单位有毫亨（mH）和微亨（μH）。1mH＝10－3H－6H1μH＝10④决定因素线圈的自感系数跟线圈的形状、长短、匝数等因素相关系。线圈的横截面积越大，线圈越长，匝数越密，它的自感系数就越大。其余，有铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯时大得多。例题：以以下图，a、b灯分别标有“36V40W”和“36V25W”，闭合电键，调治R，使a、b都正常发光。这时断开电键后重做实验：电键闭合后看到的现象是什么？牢固后那只灯较亮？再断开电键，又将看到什么现象？解：从头闭合瞬时，由于电感线圈对电流增大的阻截作用，a将慢慢亮起来，而b立刻变亮。这时L的作用相当于一个大电阻；牢固后两灯都正常发光，a的额定功率大，因此较亮。这时L的作用相当于一只一般的电阻（就是该线圈的内阻）；断开瞬时，由于电感线圈对电流减小的阻截作用，经过a的电流将渐渐减小，a渐渐变暗到熄灭，而abRL组成同一个闭合回路，因此b灯也将渐渐变暗到熄灭，而且开始还会闪亮一下（由于原来有Ia>Ib），而且通过b的电流方向与原来的电流方向相反。这时L的作用相当于一个电源。（若将a灯的额定功率小于b灯，则断开电键后b灯不会出现“闪亮”现象。）3、自感的应用和防备(1)应用自感现象在各样电器设施和无线电设施中有着宽泛的应用。自感线圈是交变电流路中的重要元件。在无线电设施中，用它和电容器组成振荡电路，以发射电磁波。日光灯电路中的镇流器，也是利用自感现象制成的。(2)防备自感现象也有不利的一面。自感系数很大而电流又很强的电路（如大型电动机的定子绕组）中，在切断电路的瞬时，由于电流在很短时间内发生很大变化，会产生很高的自感电动势，使开关的闸刀和固定的夹片之间的空气电离而变成导体，形成电弧。这会烧坏开关，甚至危及工作人员的安全。因此，切断这类电路时必定采用特制的安全开关。常有的安全开关是将开关放在绝缘性能优秀的油中，防备电弧的产生，保证安全。制造精巧电阻时，为了除去使用过程中因电流变化惹起的自感现象，往往采用双线绕法，以以下图。由于两根平行导线的电流方向相反，它们的电流互相抵消，进而能够使自感现象的影响减弱到能够忽略的程度。6、电磁感觉规律的综合应用(1)电磁感觉规律与电路在电磁感觉现象中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感觉电动势，该导体或回路就相当于电源，将它们接上电容器，即可使电容器充电，将它们接上电阻等用电器，即可对用电器供电，在回路中形成电流．因此电磁感觉问题又经常跟电路问题联系起来，解决这类问题，一方面要考虑电磁学中的相关规律，另一方面又要考虑电路中的相关规律，一般解此类问题的基本思路是：①明确哪一部分电路产生电磁感觉，则这部分电路就是电源．②正确剖析路的构，画出等效路．③合相关的路律成立方程求解．(2)磁感和力学磁感与力学合中，又分两种情况：①与力学、运学合的剖析，思虑方法是：磁感象中感→感流→通受安培力→合外力化→加速度化→速度化→感动→⋯⋯循环往复地循，循束，加速度等于零，体达到定状．②与功、能、量守恒的适用．从能量化的点求解此可使解化．例：合路的部分体做切割磁感运惹起的磁感象中，都有安培力做功．正是体通战胜安培力做功将机械能化能，个功是与做功程中化能的数相等．在无摩擦的情况下，又与机械能的减少许相等，在只有阻的路中，能又在流流的程中战胜阻化Q热，可获取关系式E机＝E电＝Q热，依照个关系式解，经常来很大方便．例：如所示，U形框固定在水平面上，右端放有量m的金属棒ab，ab与的摩擦因数μ，它成的矩形分L1、L2，回路的阻R。从t=0刻起，在直向上方向加一个随平均化的匀磁B=kt，（k>0）那么在t多大，金属棒开始移？解：由E=kL1L2可知，回路中感是恒定的，流大小也是恒定的，但由于安t培力F=BIL∝B=kt∝t，因此安培力将随而增大。当安培力增大到等于最大静摩擦力，ab将开始向左移。有：ktkL1L2mg,tmgRL1k2L12L2R例：如所示，xoy坐系y左和右分有垂直于面向⑵圈的与磁感垂直。如，矩形圈的、分L1、L2，所面S，向右的匀磁的磁感度B，圈示的以角速度ω匀速。圈的ab、cd两切割磁感，生的感相加可得E=BSω。若是圈由n匝制而成，E=nBS