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1、第四章电磁感应 章末总结 内容索引 知识网络 题型探究 知识网络 1 电磁感应 闭合电路中部分导体做运动闭合电路的发生变化 电磁感应现象 现象 产生感应电流的条件 电路且变化能量转化 其他形式的能转化为电能或电能的转移 切割磁感线 磁通量 闭合 磁通量 首先明确原磁场的和磁通量的 确定感应电流的磁场方向再用确定感应电流的方向 电磁感应 感应电流总要阻碍的变化感应电流总要阻碍的相对运动 楞次定律 感应电流的方向 理解 内容 感应电流具有这样的方向 即感应电流的磁场总要引起感应电流的磁通量的变化 应用步骤 适合判定产生的感应电流的方向右手定则 左手定则 安培定则的区别 右手定则 阻碍 磁通量 导体
2、和磁场 增减 安培定则 导体切割磁感线 方向 E 适合求E的值 法拉第电磁感应定律 感应电动势 电磁感应 定义 在电磁感应现象中产生的电动势产生的条件 发生变化 法拉第电磁感应定律 感应电动势的大小 磁通量的变化率 内磁通量的变化 E Blv 适合求E的值条件 B l v三者 切割公式 单位时间 磁通量 平均 互相垂直 瞬时 定义 块状金属在的磁场中产生的环形感应电流 涡流 自感现象 电磁感应 定义 发生变化而产生的电磁感应现象自感电动势 总是阻碍的变化自感系数L 与线圈的大小 形状 以及是否有等因素有关应用和防止 自感现象及其应用 特殊的电磁感应现象 互感现象 电磁阻尼电磁驱动 应用 匝数
3、自身电流 铁芯 变化 自身电流 2 题型探究 一 楞次定律的理解与应用1 感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化 感应电流的磁场方向不一定与原磁场方向相反 只有在磁通量增加时两者才相反 而在磁通量减少时两者是同向的 2 阻碍 并不是 阻止 而是 延缓 回路中的磁通量变化的趋势不变 只不过变化得慢了 3 阻碍 的表现 增反减同 来拒去留等 A 线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流B 穿过线圈a的磁通量变小C 线圈a有扩张的趋势D 线圈a对水平桌面的压力FN将增大 例1圆形导体线圈a平放在水平桌面上 在a的正上方固定一竖直螺线管b 二者轴线重合 螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图1所示
4、的电路 若将滑动变阻器的滑片P向下滑动 下列表述正确的是 答案 解析 图1 通过螺线管b的电流如图所示 根据安培定则判断出螺线管b所产生的磁场方向在线圈a中竖直向下 滑片P向下滑动 接入电路的电阻减小 电流增大 所产生的磁场的磁感应强度增大 根据楞次定律可知 a线圈中所产生的感应电流的磁场方向竖直向上 再由安培定则可得线圈a中的电流方向为俯视逆时针方向 A错误 由于螺线管b中的电流增大 所产生的磁感应强度增大 线圈a中的磁通量应变大 B错误 根据楞次定律可知 线圈a有缩小的趋势 线圈a对水平桌面的压力将增大 C错误 D正确 二 电磁感应中的图象问题对图象的分析 应做到 1 明确图象所描述的物理
5、意义 2 明确各种物理量正 负号的含义 3 明确斜率的含义 4 明确图象和电磁感应过程之间的对应关系 例2如图2所示 三条平行虚线位于纸面内 中间虚线两侧有方向垂直于纸面的匀强磁场 磁感应强度等大反向 菱形闭合导线框ABCD位于纸面内且对角线AC与虚线垂直 磁场宽度与对角线AC长均为d 现使线框沿AC方向匀速穿过磁场 以逆时针方向为感应电流的正方向 则从C点进入磁场到A点离开磁场的过程中 线框中电流i随时间t的变化关系可能是 图2 答案 解析 图2 导线框ABCD在进入左边磁场时 由楞次定律和安培定则可以判断出感应电流的方向应为正方向 选项B C不可能 当导线框ABCD一部分在左磁场区 另一部
6、分在右磁场区时 回路中的最大电流要加倍 方向与刚进入时的方向相反 选项D可能 选项A不可能 电磁感应中图象类选择题的两个常见解法 1 排除法 定性地分析电磁感应过程中物理量的变化趋势 增大还是减小 变化快慢 均匀变化还是非均匀变化 特别是物理量的正负 排除错误的选项 2 函数法 根据题目所给条件定量地写出两个物理量之间的函数关系 然后由函数关系对图象作出分析和判断 这未必是最简捷的方法 但却是最有效的方法 三 电磁感应中的电路问题求解电磁感应中电路问题的关键是分清楚内电路和外电路 切割 磁感线的导体和磁通量变化的线圈都相当于 电源 该部分导体的电阻相当于内电阻 而其余部分的电阻则是外电阻 例3
7、如图3所示 面积为0 2m2的100匝线圈处在匀强磁场中 磁场方向垂直于线圈平面 已知磁感应强度随时间变化的规律为B 2 0 2t T 定值电阻R1 6 线圈电阻R2 4 求 图3 1 磁通量的变化率和回路中的感应电动势 0 04Wb s4V 解析 答案 由法拉第电磁感应定律可知回路中的感应电动势为 图3 2 a b两点间电压大小 2 4V 解析 答案 等效电路如图所示 a b两点间电压Uab等于定值电阻R1两端的电压 则 图3 3 2s内通过R1的电荷量q 0 8C 解析 答案 2s内的磁感应强度变化量为 通过R1的电荷量为 路端电压 电动势和某导体两端的电压三者的关系 1 某段导体作为外电
8、路时 它两端的电压就是电流与其电阻的乘积 2 某段导体作为电源时 它两端的电压就是路端电压 等于电流与外电阻的乘积 或等于电动势减去内电压 当其内阻不计时路端电压等于电源电动势 3 某段导体作为电源且电路断路时 导体两端的电压等于电源电动势 四 电磁感应中的力电综合问题此类问题涉及电路知识 动力学知识和能量观点 综合性很强 解决此类问题要注重以下三点 1 电路分析 1 找 电源 确定出由电磁感应所产生的电源 求出电源的电动势E和内阻r 2 电路结构分析弄清串 并联关系 求出相关部分的电流大小 为求安培力做好铺垫 2 力和运动分析 1 受力分析 分析研究对象 常为金属杆 导体线圈等 的受力情况
9、尤其注意安培力的方向 2 运动分析 根据力与运动的关系 确定出运动模型 根据模型特点 找到解决途径 3 功和能量分析 1 做功分析 找全力所做的功 弄清功的正 负 2 能量转化分析 弄清哪些能量增加 哪些能量减小 根据功能关系 能量守恒定律列方程求解 例4如 2016 平湖市联考 如图4所示 MN PQ为足够长的平行金属导轨 间距L 0 50m 导轨平面与水平面间夹角 37 N Q间连接一个电阻R 5 0 匀强磁场垂直于导轨平面向上 磁感应强度B 1 0T 将一根质量为m 0 050kg的金属棒放在导轨的ab位置 金属棒及导轨的电阻不计 现由静止释放金属棒 金属棒沿导轨向下运动过程始终与导轨垂
10、直 且与导轨接触良好 已知金属棒与导轨间的动摩擦因数 0 50 当金属棒滑行至cd处时 其速度大小开始保持不变 位置cd与ab之间的距离s 2 0m 已知g 10m s2 sin37 0 60cos37 0 80 求 图4 1 金属棒沿导轨开始下滑时的加速度大小 2 0m s2 解析 答案 设金属棒开始下滑时的加速度大小为a 则mgsin mgcos ma解得a 2 0m s2 2 金属棒到达cd处的速度大小 2 0m s 解析 答案 设金属棒到达cd位置时速度大小为v 电流为I 金属棒受力平衡 有mgsin BIL mgcos 图4 解得v 2 0m s 3 金属棒由位置ab运动到cd的过程中 电阻R产生的热量 0 10J 解析 答案 设金属棒从ab运动到cd的过程中 电阻R上产生的热量为Q 由能量守恒 图4 解得Q 0 10J
