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1、第十三章电磁感应专题一 2008年高考电磁感应考点 了解电磁感应现象了解磁通量的概念理解并应用法拉第电磁感应定律理解并应用楞次定律了解自感现象和涡流现象 本章各年高考的知识点 高考命题导向 1 感应电流产生的条件 运用楞次定律和右手定则判定E感和I感的方向 2 运用E n t和E BLv分析和计算感应电动势的大小以及通电和断电过程中自感现象的分析 本章高考命题集中在以下四个方面 3 电磁感应现象与磁场 电路 力学 能量等知识相联系的综合题的分析与计算 4 电磁感应图象问题 知识网络 电磁感应 磁通量 电磁感应现象 电磁感应规律 电磁感应应用 感应电动势的大小 感应电流 电动势方向的判断 楞次定
2、律右手定则 自感现象 日光灯 一 磁通量 1 概念 穿过某一面积的磁感线条数 简称磁通 2 磁通量的计算 公式 BS 适用条件 匀强磁场 磁感线与线圈平面垂直 在匀强磁场B中 若磁感线与平面不垂直 公式 BS中的S应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积 若对同一平面 磁感线有穿入 穿出 则磁通量等于穿过平面的磁感线的净条数 1 2 即穿入 穿出要相互抵消 单位 韦伯 Wb 1Wb 1T m2 1V s 1kg m2 A s2 由于B S B亦可称为磁通密度 可以认为磁通量就是穿过某个面的磁感线条数 二 电磁感应现象 感应电流产生的条件1 利用磁场产生电流的现象称为所产生的电动势称为 所产生的电
3、流称为 2 产生感应电流的条件 电磁感应现象的实质是产生感应电动势 电路闭合才有感应电流 若电路不闭合 虽没有电流 但只要磁通发生变化感应电动势依然存在 而产生感应电动势的那部分导体相当于电源 电磁感应现象 感应电动势 感应电流 闭合电路 穿过闭合电路的磁通量发生变化 回路面积不变 而磁感应强度发生变化 磁场不变 而回路面积发生变化 磁场和回路面积均不变 但回路平面与磁场的方向发生了变化 闭合电路的一部分做切割磁感线的运动 3 磁通发生变化的几种基本情况 例1 关于磁通量 下列说法中正确的是 A 磁通量是反映磁场强弱和方向的物理量B 穿过某个面积的磁感线的条数越多 则磁通量越大C 穿过某一面积
4、的磁通量等于面积S与该处的磁感应强度B的乘积D 若穿过某一面积的磁通量为0 则该处的磁感应强度B也一定为0 B 例2 下列关于电磁感应的说法中正确的是 A 只要导线做切割磁感线的运动 导线中就产生感应电流B 只要闭合金属线圈在磁场中运动 线圈中就产生感应电流C 闭合金属线圈放在磁场中 只要磁感应强度发生变化 线圈中就产生感应电流D 闭合金属线圈放在磁场中 只要线圈中磁通量发生变化 线圈就产生感应电流 D 例3 线圈在长直导线电流的磁场中 做如图1的运动 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 图1 BCDE 2
5、下列图中能产生感应电流的是 A B C D E F BCF 例4 如图所示 线圈M和线圈P绕在同一铁芯上 则 A 当合上开关S的一瞬时 线圈P里没有感应电流B 当合上开关S的一瞬时 线圈P里有感应电流C 当断开开关S的一瞬时 线圈P里没有感应电流D 当断开开关S的一瞬时 线圈P里有感应电流 正确选项 B D 例5 如图所示 在垂直于纸面范围足够大的匀强磁场中 有一矩形线圈abcd 线圈平面与磁场垂直 o1o2与o3o4都是线圈的对称轴 应使线圈怎样运动才能使其中产生感应电流 A 向左或向右平动B 向上或向下平动C 绕o1o2转动D 绕o3o4转动 正确选项 C D 三 感应电流的方向 右手定则
6、导体切割磁感线时 感应电流的方向 可以用右手定则来判断 如图所示 四 感应电动势 感应电动势的大小服从法拉第电磁感应定律 电路中的感应电动势的大小 跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比 公式表达为 公式中 是闭合电路导线的匝数 是穿过电路所围的面积内的磁通量的变化率 也可以说成变化的快慢 在一段导体垂直切割磁感线的情况中 导体中产生的感应电动势为 公式中是切割速度 产生感应电动势的那部分导体相当于电源 该电源的正负极右手定则来确定 注意电源内部电流是由负极流向正极 例6 如图所示 在磁感应强度B 0 5T的匀强磁场中 让导体PQ在U形导轨上以速度v 10m s向右匀速滑动 两导轨间距离L 0
7、8m 则产生的感应电动势的大小和PQ中的电流方向分别是 A 4V 由P向QB 0 4V 由Q向PC 4V 由Q向PD 0 4V 由P向Q 正确选项 C 例7 下列说法中正确的是 感应电动势的大小 A 跟穿过闭合电路的磁通量有关系B 跟穿过闭合电路的磁通量的变化大小有关系C 跟穿过闭合电路的磁通量的变化快慢有关系D 跟电路的电阻大小有关系 C 五 电磁感应综合问题 1 在电磁感应现象中 产生了感应电动势E 这个电动势就是电路中的电源 所以 在分析电磁感应问题时 首先要考虑感应电动势在一个什么样的电路中 给电路带来怎样的电流分配 在解决电流问题的过程中 就会用到欧姆定律 分流 分压等规律 2 感应
8、电动势在电路中引起的感应电流 通过电路电阻时 可以发热 产生电热功率 体现了在电磁感应过程中的能量转化 3 感应电动势在闭合回路中产生了电流 而通电的导线在磁场中 又会受到安培力的作用 所以 电磁感应的问题中 会有与力学综合的部分 电磁感应与电路的综合问题 电磁感应与能量转化问题 电磁感应与牛顿定律综合问题 例8 均匀直导线ab 质量为m 电阻为R 跨接在 n 形金属架上 组成闭合电路 框架两竖直平行金属导线相距为L 位于磁感应强度为B的水平匀强磁场中 框架电阻不计 释放ab使之由静止滑下 若框架对导线ab的摩擦力为f 求 ab下滑的最大速度 例8 均匀直导线ab 质量为m 电阻为R 跨接在
9、n 形金属架上 组成闭合电路 框架两竖直平行金属导线相距为L 位于磁感应强度为B的水平匀强磁场中 框架电阻不计 释放ab使之由静止滑下 若框架对导线ab的摩擦力为f 求 ab下滑的最大速度 分析 解 对直导线ab下滑过程受力分析如图 由牛顿第二定律得 其中安培力大小为 ab产生的感应电动势为 由闭合电路的欧姆定律可得 联立以上各表达式得 当a 0时 速度达到最大 为 例9 1820年丹麦的物理学家发现了电流能够产生磁场 之后 英国的科学家经过十年不懈的努力终于在1831年发现了电磁感应现象 并发明了世界上第一台感应发电机 奥斯特 法拉第 例10 固定在匀强磁场中的正方形导线框abcd 各边长为L 其中ab是一段电阻为R的均匀电阻丝 其余3边均为电阻可忽略的铜线 磁场的磁感应强度为B 方向垂直纸面向里 现有一与ab段的材料 粗细 长度都相同的电阻丝PQ架在导体框上 如图所示 PQ以恒定速度 从ad滑向bc 当滑过L 3的距离时 通过aP段电阻丝的电流强度是多大 方向如何 分析和解 通过分析我们知道 金属丝PQ切割磁感线产生感应电动势 相当于电路中的电源 画出等效电路
