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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
2、则的区别,右手 定则,阻碍,磁通量,导体和磁场,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,EBlv，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,
3、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,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
4、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
5、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
6、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
7、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 如图3所示，面积为0.2 m2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(20.2t)T，定值电阻R16 ，线圈电阻R24 ，求：,图3,(1)磁通量的变化率和回路中的感应电动势；,0.04 Wb/s 4 V,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；,2.4 V,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
8、阻R1两端的电压，则,图3,(3)2 s内通过R1的电荷量q.,0.8 C,解析,答案,2 s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”
9、：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，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L0.50 m，导轨平面
10、与水平面间夹角37，N、Q间连接一个电阻R5.0 ，匀强磁场垂直于导轨平面向上，磁感应强度B1.0 T将一根质量为m0.050 kg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s2.0 m已知g10 m/s2，sin 370.60 cos 370.80.求：,图4,(1)金属棒沿导轨开始下滑时的加速度大小；,2.0 m/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a2.0 m/s2,(2)金属棒到达cd处的速度大小；,2.0 m/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 BILmgcos ,图4,解得v2.0 m/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,0.10 J,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Q0.10 J.,
