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1、本章整合,电磁感应 电磁感应现象 磁通量:= 产生感应电流的条件 回路闭合 磁通量发生变化 感应电动势和电磁感应定律 感应电动势:在电磁感应现象中产生的电动势 电磁感应定律:电路中感应电动势的大小与穿过这一电路的磁通量变化率成正比 公式 = = 电磁感应定律的应用 涡流 产生原理 防止和应用 磁卡 动圈式话筒,专题一,专题二,专题三,专题一电磁感应电路中电荷量的计算 根据法拉第电磁感应定律,在电磁感应现象中,只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中就会产生感应电流。设在时间t内通过导线截面的电荷量为q,则根据I= 及法拉第电磁感应定律E= ,得q=It= t= t= 。 注意:(1)上式中
2、n为线圈的匝数,为磁通量的变化量,R为闭合电路的总电阻。 (2)如果闭合电路是一个单匝线圈(n=1),则q= 。,专题一,专题二,专题三,例题1如图所示,闭合导线框的质量可以忽略不计,将它从如图所示的位置匀速拉出匀强磁场。若第一次用时0.3 s拉出,外力所做的功为W1,通过导线截面的电荷量为q1;第二次用时0.9 s拉出,外力所做的功为W2,通过导线截面的电荷量为q2,则() A.W1W2,q1=q2 D.W1W2,q1q2,专题一,专题二,专题三,解析:设线框长为l1,宽为l2,第一次拉出速度为v1,第二次拉出速度为v2,因为l1=v1t1=v2t2,则v1=3v2。 匀速拉出磁场时,外力所
3、做的功恰等于克服安培力所做的功,有W1=F1l1=BI1l2l1= 2 2 2 1 1 同理,W2= 2 2 2 1 2 ,故W1W2; 又由于线框两次拉出过程中,磁通量的变化量相等,即1=2,由q= ,得q1=q2,故选项C正确。 答案:C,专题一,专题二,专题三,专题二电磁感应中的电路问题 电磁感应与电路问题的联系就是电源与电路的连接问题。解决问题的关键就是把电磁感应的问题等效转换成稳恒直流电路,其主要步骤是: 1.确定电源 应用闭合电路欧姆定律分析问题,应明确产生电动势的那部分导体相当于电源,该部分电路的电阻是电源的内阻,而其余部分电路则是用电器,是外电路。 2.分析电路结构,画出等效电
4、路图 这一步实施的本质是确定“分析”的到位与准确。承上启下,为下一步的处理做好准备。 3.利用电路规律求解 主要是欧姆定律、串并联电路、电功。,专题一,专题二,专题三,例题2 如图所示,半径为a的圆形区域内有匀强磁场,磁感应强度B=0.2 T,磁场方向垂直纸面向里,半径为b的金属圆环与磁场同心放置,磁场与环面垂直,其中a=0.4 m,b=0.6 m。金属环上分别接有灯L1、L2,两灯的电阻均为R=2 。一金属棒MN与金属环接触良好,棒与环的电阻均不计。 (1)若棒以v0=5 m/s的速率在环上向右匀速滑动,求棒滑过圆环直径OO的瞬间,MN中的电动势和流过L1的电流。 (2)撤去中间的金属棒MN
5、,将右面的半圆环OL2O以OO为轴向上翻转90,若此时开始磁场随时间均匀变化,其变化率为 =( 4 )T/s,求磁场变化的过程中L1的功率。,专题一,专题二,专题三,解析:(1)棒滑过圆环直径OO的瞬间,MN中的电动势E1=B2av0=0.20.85 V=0.8 V 等效电路如图所示,流过灯L1的电流I1= 1 = 0.8 2 A=0.4A。,专题一,专题二,专题三,(2),撤去中间的金属棒MN,将右面的半圆环OL2O以OO为轴向上翻转90,半圆环OL1O产生的电动势相当于电源,灯L2为外电路,等效电路如图,感应电动势E2= = 1 2 a2 =0.32V L1的功率P1= ( 1 2 2 )
6、 2 =1.2810-2W。 答案:(1)0.8 V0.4 A(2)1.2810-2W,专题一,专题二,专题三,专题三电磁感应中的能量问题 1.电磁感应过程伴随着不同形式能量的转化。因此,从功和能的观点入手,分清楚电磁感应过程中能量转化的关系,是解决电磁感应问题的重要途径之一。 2.要注意安培力的功与电能变化的对应关系,“外力”克服安培力做多少功,就有多少其他形式的能转化为电能;安培力做多少功,就有多少电能转化为其他形式的能。 3.电能的求解思路主要有三种: (1)利用电磁感应中产生的电能等于克服安培力做的功求解。 (2)利用能量守恒求解:产生的电能等于开始的机械能总和与最后的机械能总和之差。
7、 (3)利用电路特征求解:通过电路中所产生的电能计算公式(例如Q=I2Rt)求解。,专题一,专题二,专题三,例题3(多选)如图所示,在水平桌面上放置两条相距l,电阻不计的平行光滑金属导轨ab、cd,阻值为R的电阻与导轨的a、c端相连。质量为m、电阻不计的滑杆MN垂直于导轨并可在导轨上滑动。整个装置放置于竖直方向的匀强磁场中,磁感应强度的大小为B。滑杆的中点系一不可伸长的轻绳,绳绕过固定在桌边的光滑轻滑轮后,与另一质量也为m的物块相连,绳处于拉直状态。现从静止开始释放物块,若当物块下落高度h= 2 2 2 ( ) 4 时恰好达到最大速度,用g表示重力加速度,则(),A.物块最大速度为 2 ( ) 2 B.物块最大速度为 ( ) 2 C.在此过程中电阻R产生的热量为 3 2 2 ( ) 4 D.物块达到最大速度时刻,电阻R消耗的功率为 2 2 ( ) 2,专题一,专题二,专题三,解析:当绳上的拉力与物块的重力相等时,物块的速度最大,此时MN杆受到的安培力等于物块的重力,即 2 2 m =mg,所以vm= 2 2 ,此时R消耗的功率P=F安vm=mgvm= 2 2 2 2 ,选项A错误,选项B、D正确;根据能的转化与守恒定律得mgh=Q+ 1 2 2m m 2 ,则Q= 3 2 2 ( ) 4 ,选项C正确。 答案:BCD,
