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1、高中物理选修3-2复习 峡江二中于红平,电磁感应,电磁感应现象,产生感应电流的条件,闭合电路的部分导体切割磁感线,穿过闭合电路的磁通量发生变化,感应电流方向的判定,右手定则,楞次定律,感应电动势的大小,法拉第电磁感应定律,推论=BLvsin,切割磁感线导体的平衡和变速运动问题,切割磁感线的导体充当电源引起恒定电流的问题,电磁感应现象中的能的转化和守恒问题,自感,日光灯,电磁感应,二、磁通量,四、电磁感应现象,=BSCOS,三、磁通量的变化,只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合回路中就有电流产生，这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应，产生的电流叫做感应电流,.引起磁通量变化的常见情况 闭合电
2、路中的部分导线做切割磁感线运动导致变化; 线圈在磁场中转动导致变化 磁感应强度随时间或位置变化,或闭合回路变化导致变化 注意: 磁通量的变化，应注意方向的变化，如某一面积为S的回路原来的感应强度垂直纸面向里，如图所示，后来磁感应强度的方向恰好与原来相反，则回路中磁通量的变化最为2BS，而不是零,一、物理学史：,奥斯特：,电流的磁效应,应用:,电磁继电器,法拉第:,电磁感应现象,应用：,发电机,楞次:,楞次定律,应用：,判断感应电流方向,=2-1,五、产生感应电流的条件：,闭合电路的部分导体切割磁感线,闭合回路中磁通量发生变化,上述第二种说法反映了电磁感应的本质，更具一般性，因而感应电流的产生条
3、件可只用第二种说法如果电路不闭合，只产生感应电动势而不产生感应电流，也发生了电磁感应现象,解析：A向右平移，穿过线圈的磁通量没有变化，故A线圈中没有感应电流；B向下平动，穿过线圈的磁通量减少，必产生感应电动势和感应电流；C绕轴转动穿过线圈的磁通量变化（开始时减少），必产生感应电动势和感应电流；D离纸面向外，线圈中磁通量减少，故情况同BC；E向上平移，穿过线圈的磁通量增加，故产生感应电动势，但由于线圈没有闭合电路，因而无感应电流 因此，判断是否产生感应电流关键是分清磁感线的疏密分布，进而判断磁通量是否变化,答案：BCD中有感应电流,【例1】线圈在长直导线电流的磁场中，作如图所示的运动：A向右平动
4、；B向下平动，C、绕轴转动（ad边向外），D、从纸面向纸外作平动，E、向上平动（E线圈有个缺口），判断线圈中有没有感应电流？,（3）难点释疑 正确理解楞次定律中“感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化”. (1)简单地说是“阻碍” “变化”,而不是阻碍原磁场.具体地说是:当原磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反-以阻碍增加;当原磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同-以阻碍减少. (2) “阻碍”并不是阻止. 如果原来的磁通量增加,感应电流的磁场只能阻碍它增加的速率,而不能阻止它的增加,即原来的磁通量还是要增加.,六、感应电流方向的判定：,闭合电路部分导体切割磁
5、感线时,（1）右手定则：,伸开右手,使大拇指跟其余四指垂直,并且都与手掌在同一平面内,让磁感线垂直穿入手心,大拇指指向导体运动的方向,那么其余四个手指所指的方向就是感应电流的方向.,适用范围:,定律内容:,(2)楞次定律:,内容:感应电流具有这样的方向,就是感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化.,适用范围:穿过闭合电路的磁通量变化时.,d.利用安培定则,判定感应电流的方向。,判定步骤:,a.明确闭合电路范围内的原磁场的方向。,b.分析穿过闭合电路的磁通量变化情况。,c.根据楞次定律(增异减同),判定感应电流磁场的方向。,【例2】如图所示，当导线MN中通以向右方向电流的瞬间，则cd中
6、电流的方向（ ）,当MN中通以如图方向电流的瞬间，闭合回路abcd中磁场方向向外增加，则根据楞次定律，感应电流产生磁场的方向应当垂直纸面向里，再根据安培定则可知， cd中的电流的方向由d到C，所以B结论正确,A由 C向d B由d向C C无电流 产生 DAB两情况都有可能,解析：,B,例2 如图132所示，光滑固定导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放于导轨上，形成一个闭合回路当一条形磁铁从高处下落接近回路时（ ） AP、Q将互相靠拢 B.P、Q将互相远离 C磁铁的加速度仍为g D. 磁铁的加速度小于g,解析：本题考查楞次定律及和相关知识的综合运用 方法1 设磁铁下端为N极，如图133所示，
7、根据楞次定律可判断出PQ中的感应电流方向，再根据左手定则可判断P、Q所受安培力的方向如图可见，P、Q将互相靠拢又由于回路所受安培力的合力向下，由牛顿第三定律知，磁铁将受到向上的反作用力，从而加速度小于g当磁铁下端为S极时，根据类似的分析可得到相同的结果，本题应选A、D,小结： 方法1是依赖力-运动的关系，分析求得结果，是分析问题的基本方法 方法2是应用楞次定律的第二种表述，思路较简单常见的安培力的效果表现为： （1）阻碍相对运动，可理解为“来拒去留”； （2）使线圈面积有增大或缩小的趋势 利用上述规律分析问题可以独辟蹊径，取得快速准确的效果凡涉及相对运动引起的电磁感应现象的题目，均可用此方法求
8、解,法2 根据楞次定律的另一表述-安培力的效果也是阻碍磁通量的变化本题中为阻碍回路中磁通量的增加，安培力应使P、Q互相靠近，且对磁铁产生向上的力，因此磁铁的加速度要小于g应选A、D,1如图13-4所示，关于闭合导线框中产生感应电流的下列说法中正确的是 （ ） A只要闭合导线框在磁场中作切割磁感线运动，线框中就会产生感应电流 B只要闭合导线框处于变化的磁场中，线框中就会产生感应电流 C图13-4中矩形导线框以其任何一条边为轴在磁场中旋转，都可以产生感应电流 D图13-4中，闭合导线框以其对称轴OO在磁场中匀速转动，当穿过线圈的磁通量最大时，线框内不产生感应电流；当穿过线框内的磁通量为零时，线框中
9、有感应电流产生,B,2如图13-5所示，把有孔的金属圆环与轻质弹簧连接起来，穿在一根水平杆上，杆与金属圆环的摩擦可忽略不计金属圆环静止时位于O点，O点右侧的空间存在一个垂直纸面的匀强磁场，将金属圆环由平衡位置O向右拉至M点后放开，金属圆环的运动情况是（设金属圆环所在平面始终垂直于磁场的方向） （ ） A金属圆环将作简谐运动 B金属圆环将作振幅逐渐增大的振动 C金属圆环将作振幅逐渐减小的振动 D金属圆环将作振动，其振幅时而增大时而减小,C,3.如图136所示，一均匀的条形磁铁的轴线与一圆形线圈在同一平面内，磁铁中心与圆心重合，为了在磁铁开始运动时在线圈中得到逆时针方向的感应电流，磁铁的运动方式应
10、是（ ） A、N极向纸内，S极向纸外，使磁铁绕O点转动 B、N极向纸外，S极向纸内，使磁铁绕O点转动 C、使磁铁在线圈平面内绕O点顺时针转动 D、使磁铁垂直线圈平面向外平动,A,4.如图137所示，导线框abcd与导线AB在同一平面内，直导线中通有恒定电流I，当线框由左向右匀速通过直导线过程中，线框中感应电流的方向是 （ ） A先abcda,再dcbad,后abcda. B.先abcda, 再dcbad. C.始终是dcbad. D. 先dcbad, 再abcda, 后dcbad,D,6如图138所示，1982年美国物理学家卡布莱设计了一个寻找磁单极子的实验，他设想，如果一个只有S极的磁单极子
11、从上向下穿过图示的超导线圈，那么从上向下看，超导线圈上将出现（ ） A.先是逆时针方向，然后是顺时针方向的感应电流 B.先是顺时针方向，然后是逆时针方向的感应电流 C.顺时针方向持续流动的感应电流 D.逆时针方向持续流动的感应电流,C,7如图139所示，当直导线中的电流不断增强时， A、B两环的运动情况是（ ）,AA向左，B向右 B. A向右，B向左 C均向左 D均向右,A,8如图1310所示，闭合电路中一定长度的螺线管可自由伸缩，通电时灯泡有一定的亮度，若将一软铁棒从螺线管一端迅速插入螺线管内，则在插入过程中，灯泡的亮度将 （填变亮、不变或变暗），螺线管的长度将 (填伸长、不变或缩短),变暗
12、,伸长,9.在水平面上放置两个完全相同的带中心轴的金属圆盘，两金属圆盘可绕竖直中心轴转动，它们彼此用导线把中心轴和对方圆盘的边缘相连接，组成电路如图13-11所示，一沿竖直方向的匀强磁场穿过两金属圆盘，若不计一切摩擦，当a盘在外力作用下做逆时针转动时，b盘 （ ） A，不转动 B沿顺时针方向转动 C沿逆时针方向转动 D转动方向不明确，因不知磁场具体方向,B,如图所示，用一种新材料制成一闭合线圈，当它浸入液氮中时，会成为超导体，这时手拿一永磁体，使任一磁极向下，放在线圈的正上方，永磁体便处于悬浮状态，这种现象称为超导体磁悬浮，可以用电磁感应及有关知识来解释这一现象,解析：当磁体放到线圈上方的过程
13、中穿过线圈的磁通量由无到有发生变化于是超导线圈中产生感应电流，由于超导线圈中电阻几乎为零，产生的感应电流极大，相应的感应磁场也极大；由楞次定律可知感应电流的磁场相当于永磁体，与下方磁极的极性相同，永磁体将受到较大的向上的斥力，当永磁体重力与其受到磁场力相平衡时，永滋体处于悬浮状态,感应电动势大小的计算,1.感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势,2.内容: 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 =n/t,上式适用于回路磁通量发生变化的情况，回路不一定要闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，就会产生感应电动势；若电路是闭合的就会有感应电流产生,不能决定E的大
14、小， 才能决定E的大小，而 与之间无大小上的必然联系,注意：,公式只表示感应电动势的大小，不涉及方向,当仅由S引起时，则 ；当仅由S引起时，则,公式 ，若t取一段时间，则E为t这段时间内感应电动势的平均值当磁通量的变化率 不随时间线性变化时，平均感应电动势一般不等于初态与末态电动势的平均值若t趋若t趋近于零，则表示瞬时值,3.另一种特殊情况:回路中的一部分导体做切割磁感线运动时,其感应电动势=BLvsin,式中是B与v正方向之间的夹角,式中若V、L与B两两垂直，则E=BLV，此时，感应电动势最大；当V、L与B中任意两个量的方向互相平行时，感应电动势E=0,注意：,若导体是曲折的，则L应是导体的
15、两端点在V、B所决定的平面的垂线上投影间的即L为导体切割磁感线的等效长度,公式E=BLV中若V为一段时间的平均值，则E应是这段时间内的平均感应电动势；若V为瞬时值，则E应是某时刻的瞬时值,4.定律的几种表示式： =n/t =BLvsin =SB/t =BL2,5.几点说明:,=n/t是定律的表达式，在B不变而面积发生变化时推导出=BLvsin， 当B、l、v三者不垂直或其中的二者不垂直时，乘sin即是找出垂直的分量.,公式=SB/t是在面积不变的情况下磁感应强度发生变化而推出的公式,导出式=BL2的推导如下：如图所示，长为L的金属棒在磁感应强度为B的匀强磁场中绕O点以角速度转动，设在t时间内棒
16、的端点由P运动到Q，则OP两点的电势差=/t=BS/t=BLPQ/t=BL2,这实际上是B不变而面积发生变化的情况,例1：穿过闭合回路的磁通量随时间t变化的图像分别如下图所示。下列关于回路中产生的感应电动势的论述中正确的是： ( ) A图中回路产生的感应电动势恒定不变 B图中回路产生的感应电动势一直在变大 C图中回路0t1时间内产生的感应电动势小于在t1t2时间内产生的感应电动势 D图中回路产生的感应电动势先变小再变大,D,例1 有一面积为S=100cm2的金属环，电阻为R=0.1,环中磁场变化规律如图13-13所示，且磁场方向垂直环面向里，在t1到t2时间内，环中感应电流的方向如何？通过金属环的电量为多少？ 环中的电流是稳定的，还是变化的？（ ）,解析：,（1）由楞次定律可以判断出金属环中感应
