高二物理概要

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1、高二物理 （第四讲）,韩英 高级教师 大连一中,一、学习内容,电磁感应,二、学习要求,重点掌握法拉弟电磁感应定律，楞次定律，右手定则，突破感应电流方向判定及电学知识综合应用两难点。,三、学习指导,电磁感应现象,感应电流产生的条件,感应电流（电动势）的方向：楞次定律 右手定则,感应电动势的大小：,用牛顿定律，全电路欧姆定律解决力、电综合问题，用能量观点解决电磁感应问题。,自感现象,（一）知识结构,（二）专题导析,1、磁通量 （1）定义： （S为线圈垂直于磁场B 方向的面积）,（2）单位：韦伯（Wb） 1Wb=1Tm2 （3）磁通量是标量，但有正负之分，其正、 负表示磁场穿越平面时，与规定的正 面

2、相同还是相反。 （4）区别磁通量；磁通量的变化= 2-1（表示磁通量变化大小）；磁 通量的变化率 （表示磁通量 变化的快慢）,例： 两个同心放置的共面金属园环a、b，套在一条形磁铁上，环面与条形磁铁垂直，则穿过两环的磁通量a和b的大小关系为（ ）,A、 a=b B、 ab C、 ab D、 无法判断,N,S,S,a,b,B,2、感应电流,（1）定义：电磁感应现象中产生的电流。 （2）产生条件：穿过闭合回路的磁通量发 生变化，或闭合回路的一 部分做切割磁感线运动。,例,套在条形磁铁上有一根由金属丝绕制成的闭合环（如图），当闭合环收缩导致它的面积减小时，闭合环中是否有感应电流产生？_,有,N,S,

3、3、感应电动势大小法拉第电磁 感应定律,在闭合回路中，有了电源才能使电路中出现持续电流，在电磁感应现象中出现感应电流，表明必存在与此相对应的电动势，即感应电动势。,（1）定义：在电磁感应现象中产生的电动势 叫做感应电动势，产生感应电动 势的那部分导体相当于电源。 （2）感应电动势与感应电流关系：感应电动 势是形成感应电流的必要条件，有感应 电动势不一定存在感应电流（要看电路 是否闭合），有感应电流一定存在感应 电动势。,（3）法拉弟电磁感应定律： 实验表明：电路中，感应电动势大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，若线圈有n匝，相当于n个串联，所以，整个线圈的电动势为,（4）法拉弟电磁感应

4、定律的作用导体 做垂直切割磁感线运动。,（5） 与E=BLV关系 是计算感应电动势的一般式，而 E=BLV是 应用的特例 导体切割磁感线运动。 所得是t时间内电动势的平均值， 而E=BLV即可计算E的平均值（V是平均 速度时）也可计算E的瞬时值（V是瞬时 速度时）,例： 如图，一水平放置的平行导体框架宽度L=0.5m，接有电阻R=0.1，磁感应强度B=0.4T的匀强磁场垂直导轨平面方向向下，今有一导体棒ab跨放在框架上，并能无,摩擦地沿框架滑动，框架电阻均不计，导体ab电阻r=0.1，当ab以v=4m/s的速度向右匀速滑动时，求：导体ab上的感应电动势E=？电压表的读数U=？要维持ab向右匀速

5、运动，作用在ab上的水平外力多大？方向如何？电阻R上产生的焦耳热功率多大？,V,R,a,b,u,解析： 导体ab垂直切割磁感线，产生的电动势 大小：E=BLV=0.40.54= 0.8(V) 导体ab相当于电源，由闭合电路欧姆定 律得回路电流： 导体ab所受的安培力F=BIL=0.440.5= 0.8(N),由于ab匀速运动，所以水平拉力 F=F=0.8N,R上的焦耳热功率P=I2R=420.1=1.6(W) 注意：根据电磁感应现象中的能量守恒关 系知机械功率P0 =Fv=0.84=3.2(W) 机械功率转化成外电阻R与内电阻r所 产生的焦耳热功率。,4、感应电流（电动势）方向楞次定律， 右手

6、定则。,在存在感应电动势的闭合电路中，感应电流具有一定的流向，感应电流的（流向）方向遵循楞次定律。,（1）楞次定律内容：感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。,注意：引起感应电流的磁通量是指原磁 通量。 “阻碍”不是“相反”，而是增加时 相反，减弱时相同。,（2）用楞次定律判断感应电流方向的 一般步骤。,确定穿过回路原磁场的方向。 确定穿过回路磁通量是增强还是减弱。 根据楞次定律确定感应电流磁场的方向 （增反，减同）。 应用安培定则，确定感应电流的方向。,（3）楞次定律与右手定则,右手定则是楞次定律应用中的特例。,在导体做切割磁感线运动时，可以用右手定则简单地判断出感应电流（或感

7、应电动势）的方向。,右手定则内容：伸开右手让拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内，让磁感线垂直从手心进入，拇指指向导体运动的方向，其余四指指的就是感应电流的方向。,（4）从导体和磁体的相对运动的角度来看，感应电流所受的安培力总要阻碍相对运动。,5、用牛顿定律，全电路欧姆定律解决力、电综合问题，用能量观点解决电磁感应问题。,（三）巩固练习,（1）如图装置中，判断下列各种情况下，A线圈中感应电流I的方向（相对R而言，填向上或向下）,断开K瞬间：_ 滑头P向下滑动过程:_,R,A,B,K,向上,向下,2、如图装置中，判断下列各种情况下，通过R的电流方向？（向上或向下）, ab棒向右加速_ a

8、b棒向右减速_ ab棒向右匀速_ ab棒向左加速_,a,b,R,向下,向下,向下,向上,3、关于感应电流，下列说法中正确的有（ ）,A、只要闭合电路内有磁通量，闭合电路就有 感应电流产生； B、穿过螺线管的磁通量发生变化时，螺线管 内部就一定有感应电流发生； C、线框不闭合时，即使穿过线圈的磁通量发 生变化，线圈中也没有感应电流； D、只要电路的一部分作切割磁感线运动，电 路中就一定有感应电流；,C,4、矩形闭合线圈平面跟磁感线方向平行，如图所示，下列哪种情况线圈中有感应电流（ ）,A、线圈绕ab轴转动； B、线圈垂直纸面向外平动； C、线圈沿ab轴下移； D、线圈绕cd轴转动。,a,b,d,

9、C,B,A,5、如图所示，当磁铁运动时，流过电阻R的电流是由A经R到B，则磁铁可能是（ ）,A、向下运动 B、向上运动 C、向左平移 D、以上都不可能,B、C,S,N,S,N,R,A,B,6、如图所示，当磁铁突然向闭合铜环运动 时，铜环的运动情况是（ ）,A、向右摆动； B、向左摆动； C、静止； D、不能判定,N,S,u,A,7、两个闭合铝环，挂在一根水平光滑的绝缘杆上，当条形磁铁N极向左插向圆环时，两圆环的运动是（ ）,A、边向左移边分开； B、边向左移边靠拢； C、边向右移边分开； D、边向右移边靠拢,N,S,B,8、如图所示，金属矩形线圈abcd用细线悬挂在U形磁铁中央，磁铁可绕OO轴

10、转动（从上向下看是逆时针转动），则当磁铁转动时，线圈abcd的运动情况是_,S,N,a,b,c,d,O,O,同方向转动（但不同步）,9、如图所示，MN、PQ为同一水平面的两平行导轨，导轨间有垂直于导轨平面的磁场，导体ab、cd与导轨有良好的接触并能滑动，当ab沿轨道向右滑时，则（ ）,A、cd右滑 B、cd不动 C、cd左滑 D、无法确定,A,M,N,P,Q,a,b,d,c,10、如图所示，在磁感应强度为0.2T的匀强磁场中，长为0.5m的导体AB在金属框架上，以10m/s的速度向右滑动，R1=R2= 20，其它电阻不计，则流过AB的电流是多少？_,0.1A,F,A,B,R1,R2,11、上题

11、中，若AB棒电阻为10，则在AB棒运动过程中，AB两端电压为_；_点电势较高,0.5V,B,12、如图所示，线圈面积S=110-5m2，匝 数n=100，两端点连接一电容器C= 20F，线圈中的匀强磁场的磁感强度 按 增加，则电容器所带电 量为多少 _；_板 带正电。,210-9,b,B,a,b,13、如图甲，螺线管的导线两端A、B通过一个电阻相接，若条形磁铁突然从螺线管中拔出，则此时A、B两点哪一点的电势较高（ ）,N,S,A,B,R,B点,14、在竖直平面内有一平行光滑导轨MN、PQ，轨宽0.2m，在导轨间连接电阻R=0.2，导轨间有一匀强磁场，B=0.5T，方向如图所示，有一导体棒AB质

12、量m=0.01 kg，电阻不计，能与导体始终保持良好接触并能沿导轨滑动，AB从静止开始下滑，它能达到的最大速度是多少？,R,P,B,Q,N,A,M,（四）课外拓展阅读,（一）物理学家楞次 楞次（1804-1865）是俄国物理学家，1804年2月14日诞生于爱沙尼亚，他在中学时就酷爱物理学，1820年，以优异成绩考入家乡的杰普特大学，学习自然科学，在他读三年级时（1823年）就因为物理成绩突出被校方选中，以物理学家的身份参加了环球考察，1830年当选为科学院候补院士，30岁时（1934年）成为正式院士，后任彼得堡大学物理系主任，1862年任彼得堡大学校长。,楞次在物理学上的主要成就在电磁学方面。

13、1833年，他总结了自己的实验结果，提出了确定感应电流方向的定律，后人把这个定律称为“楞次定律”。这一定律说明电磁感应现象也是符合能量守恒和转化定律的。 1833年后，楞次独立地进行电流热效应的研究，与焦耳几乎同时各自独立地发现了电流通过导体时的热效应定律，被称为“焦耳楞次”定律。 他还对发电机和电动机的可逆性，电流在分支电路中的分布等问题做了认真的研究。 楞次于1865年2月10日在罗马逝世，享年61岁。,（二）法拉第及其成就,法拉第是英国著名的物理学家和化学家。1791年9月22日生于英格兰一个铁匠家庭，由于家境贫苦，他只在7岁至9岁读过两年小学，12岁上街卖报，13岁到一家图书装订店当学

14、徒。他被书报吸引住，利用业余时间刻苦学习。 1812年，22岁的法拉第有机会听了伦敦皇学会会长、化学家戴维的一次化学讲座，更激起他参加科学工作的热切愿望，事后，他把听讲记录寄给报告人，得到戴维的称赞，第二年，在戴维的帮助下，法拉第进入皇家学院实验室，做戴维的助手，1861年发表了第一篇有关化学方面的论文，1824年，当选为英国皇家学会会员，1825年任皇家学院实验室主任，1864年，他荣获伦福德奖章和皇家勋章，他还是法国科学院院士。,1820年奥斯特关于电流磁效应的发现，引起了法拉第的深思：既然电流能产生磁，那么磁能否产生电呢？他反复研究和实验，在1831年发现了电磁感应现象，确立了电磁感应的基本定律，为经典的电磁理论和现代电工学打下了基础，他创造了电磁学史上第一台感应发电机，成为今天多种复杂电机的始祖。 18331834年，他由实验得出了电解定律，这是电荷不连续性的最早的、最有力的证据（但在当时还没有做出这一结论）。,法拉第是一位靠自学成材的伟大科学家，他自小爱思考问题，学习非常勤奋，他在科学的征途上走过了半个多世纪，始终如一地实践了自己“献身于科学”的诺言，他热爱科学，不求名利，曾多次拒绝了任命和封爵，辞去了一些报酬很高的聘请，以专心从事科学研究。 法拉第在1858年从皇家学院退休，1867年8月25日在伦敦去世，终年