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1、三教上人（A+版-Applicable Achives）电磁感应 复习与巩固编稿：张金虎 审稿：李勇康【学习目标】1电磁感应现象发生条件的探究与应用。2楞次定律的建立过程与应用：感应电流方向决定因素的探究，楞次定律的表述及意义。 3法拉第电磁感应定律的运用，尤其是导体棒切割磁感线产生感应电动势的计算是感应电动势定量计算的重点所在。在应用此公式时要特别注意导体棒的有效切割速度和有效长度。4利用法拉第电磁感应定律、电路知识、牛顿运动定律、能的转化和守恒定律进行综合分析与计算。【知识网络】【要点梳理】要点一、关于磁通量，磁通量的变化、磁通量的变化率1、磁通量磁通量，是一个标量，但有正、负之分。可以形
2、象地理解为穿过某面积磁感线的净条数。2、磁通量的变化磁通量的变化要点诠释：的值可能是、绝对值的差，也可能是绝对值的和。例如当一个线圈从与磁感线垂直的位置转动的过程中3、磁通量的变化率磁通量的变化率表示磁通量变化的快慢，它是回路感应电动势的大小的决定因素。，在回路面积和位置不变时（叫磁感应强度的变化率）；在B均匀不变时，与线圈的匝数无关。要点二、关于楞次定律（1）定律内容：感应电流具有这样的方向：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量发生变化。（2）感应电流方向的决定因素是：电路所包围的引起感应电流的磁场的方向和磁通量的增减情况。（3）楞次定律适用范围：适用于所有电磁感应现象。（4）应用楞次
3、定律判断感应电流产生的力学效果（楞次定律的变式说法）：感应电流受到的安培力总是阻碍线圈或导体棒与磁场的相对运动，即线圈与磁场靠近时则相斥，远离时则相吸。（5）楞次定律是能的转化和守恒定律的必然结果。要点三、法拉第电磁感应定律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，即要点诠释：对匝线圈有（1）是时间内的平均感应电动势，当时，转化为瞬时感应电动势。（2）适应于任何感应电动势的计算，导体切割磁感线时， 自感电动势都是应用而获得的结果。（3）感应电动势的计算，其中是磁感强度的变化率，是图线的斜率。要点四、电磁感应中电路问题的解题方法当闭合电路的磁通量发生变化或有部分导体切割磁感线
4、运动时，闭合电路中出现感应电流，对连接在闭合电路中的各种用电器供电，求电流、电压、电阻、电功率等，是一种基本的常见的习题类型电磁感应中的电路问题。解决这类问题的基本步骤是：（1）明确哪一部分导体或电路产生感应电动势，则该导体或电路就是电源。（2）用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向。（3）正确分析电路结构，并画出等效电路图。（4）综合应用电路的知识、方法解题。要点五、电磁感应中力学问题解题方法电磁感应中通过导体的感应电流，在磁场中将受到安培力的作用，从而影响其运动状态，故电磁感应问题往往跟力学问题联系在一起。解决此类问题要将电磁学知识和力学知识综合起来应用。其解题一般思路是
5、：（1）用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向。（2）根据欧姆定律求感应电流。（3）分析导体受力情况（包含安培力，用左手定则确定其方向）。（4）应用力学规律列方程求解。电磁感应中的力学问题比纯力学问题多一个安培力，处理方法与纯力学问题基本相同，但应注意安培力的大小和方向的确定。要点六、电磁感应中能量转化问题1、电磁感应中涉及的功能关系有：（1）克服安培力做功是将其他形式的能量转化为电能，且克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能量转化为电能。（2）感应电流通过电阻或者安培力做功，又可使电能转化为电阻的内能或机械能，且做多少功就转化多少能量。2、主要解题方法有：运用功的定义求解；
6、运用功能关系求解；运用能的转化及守恒定律求解。3、在电磁感应现象的问题中，常碰到这样的问题：外力克服安培力做功，就有其他形式的能量（如机械能）转化为电能，而电能又通过电路全部转化为内能（焦耳热），对这样的情形就有如下的关系：要点七、关于自感现象的研究1、在断电自感中，灯泡更亮一下的条件是什么？设开关闭合时，电源路端电压为，线圈的电阻为，灯泡的电阻为，则通过线圈的电流为。当开关断开后，线圈和灯泡组成的回路中的电流从开始减弱。若，有，在断开开关的瞬间，通过灯泡的电流会瞬时增大，灯泡会更亮一下。若有，断开开关后，通过灯泡的电流减小，灯泡不会更亮一下。 2、线圈对变化电流的阻碍作用与对稳定电流的阻碍作
7、用有何不同？两种阻碍作用产生的原因不同。线圈对稳定电流的阻碍作用，是由绕制线圈的导线的电阻决定的，对稳定电流阻碍作用的产生原因，是金属对定向运动电子的阻碍作用，具体可用金属导电理论理解。线圈对变化电流的阻碍作用，是由线圈的自感现象引起的，当通过线圈中的电流变化时，穿过线圈的磁通量发生变化，产生自感电动势。两种阻碍作用产生的效果不同在通电线圈中，电流稳定值为，由此可知线圈的稳态电阻决定了电流的稳定值。而越大，电流由零增大到稳定值的时间越长，也就是说，线圈对变化电流的阻碍作用越大，电流变化的越慢。总之，稳态电阻决定了电流所能达到的稳定值，对变化电流的阻碍作用决定了要达到稳定值所需的时间。【典型例题
8、】类型一、安培定则、左手定则、右手定则的区别及楞次定律的另一种表述 1适用于不同现象 安培定则又叫右手螺旋定则，适用于运动电荷或电流产生的磁场；左手定则判定磁场对运动电荷或电流作用力的方向；右手定则判定部分导体切割磁感线产生的感应电流的方向。楞次定律判断电磁感应中感应电动势和感应电流的方向。 2左手定则和右手定则的因果关系不同 左手定则是因为有电，结果是受力，即因电而动；右手定则是因为受力运动，而结果是有电，即因动而电。 3记忆方法：左手定则与右手定则在使用时易混淆，可采用“字形记忆法”。“力”字最后一笔向左，用左手定则判断力，“电”字最后一笔向右，用右手定则，总之可简记为力“左”、电“右”。
9、（也可以：手摇发电机习惯上使用右手摇的，发电时用右手判断） 4楞次定律的另一种表达为：感应电流的效果总是阻碍引起感应电流产生的原因。从感应电流所受安培力出发的分析方法，物理过程明确，但比较麻烦；若问题不涉及感应电流的方向，则从楞次定律的另一种表述出发的分析方法较为简便。例1如图所示，是一根固定的通电长直导线，电流方向向上，今将一金属线框放在导线上，让线框的位置偏向导线的左边，两者彼此绝缘，当导线中的电流突然增大时，线框整体受力情况为（ ） A受力向右 B受力向左 C受力向上 D受力为零【思路点拨】由安培安则判断出通电直导线周围磁场的特点，由楞次定律判断出感应电流的方向，再由左手定则判断出各边的
10、受力情况，最后求合力。【答案】A 【解析】本题综合考查运用安培定则、楞次定律、左手定则等判断有关方向。解题思路是：由安培安则判断出通电直导线周围磁场的特点，由楞次定律判断出感应电流的方向，再由左手定则判断出各边的受力情况，最后求合力。 由安培定则可知通电直导线周围的磁场分布如图所示。当直导线上电流突然增大时，穿过矩形回路的合磁通量（方向向外）增加，回路中产生顺时针方向的感应电流，因两边分布对称，所受的安培力合力为零，而两边虽然通过的电流方向相反，但它们所处的磁场方向也相反，由左手定则可知它们所受的安培力均向右，所以线框整体受力向右。选项A正确。 【总结升华】本题还有另一种较为简单的解法：感应电
11、流是由穿过线圈的磁通量增加引起的，只有线圈向右移动才能阻碍磁通量的增加，因此线框所受安培力的合力向右。举一反三【高清课堂：恒定电流复习与巩固例1】【变式】现将电池组、滑线变阻器、带铁芯的线圈、线圈、电流计及开关如下图连接。在开关闭合、线圈放在线圈中的情况下，某同学发现当他将滑线变阻器的滑动端向左加速滑动时，电流计指针向右偏转。由此可以判断 （ ） A线圈向上移动或滑动变阻器的滑动端向右加速滑动都能引起电流计指针向左偏转B线圈中铁芯向上拔出或断开开关，都能引起电流计指针向右偏转C滑动变阻器的滑动端匀速向左或匀速向右滑动，都能使电流计指针静止在中央 D因为线圈、线圈的绕线方向未知，故无法判断电流计
12、指针偏转的方向 【答案】B类型二、电磁感应中的图象问题电磁感应中常涉及磁感应强度、磁通量、感应电动势和感应电流随时间变化的图象，即图象、图象、图象和图象。对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况，还常涉及感应电动势和感应电流随线圈位移变化的图象，即图象和图象。 图象问题大体可分两类：由给定的电磁感应过程选出或画出正确图象，或由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量。不管是何种类型，电磁感应中的图象问题常需利用右手定则、楞次定律和法拉第电磁感应定律等规律分析解决。 例2一个圆形闭合线圈固定在垂直纸面的匀强磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，如图甲所示。设垂直于纸面向内的磁感应强度方向为
13、正，垂直于纸面向外的磁感应强度方向为负。线圈中顺时针方向的感应电流为正，逆时针方向的感应电流为负。已知圆形线圈中感应电流随时间变化的图象如图乙所示，则线圈所在处的磁场的磁感应强度随时间变化的图象可能是选项中的（ ） 【答案】CD【解析】本题考查了楞次定律，由感应电流情况逆向推导磁感应强度的变化规律。因为C、D中前磁感应强度正向增加，感应电流的磁场向外，电流为逆时针，符合乙图前的情况，以后可以类推知，C、D正确。 【总结升华】图象问题既要注意物理量的大小，又要注意物理量的方向。举一反三【高清课堂：恒定电流复习与巩固例2】【变式】某学生设计了一个验证法拉第电磁感应定律的实验，实验装置如图甲所示。在
14、大线圈中放置一个小线圈，大线圈与多功能电源连接。多功能电源输入到大线圈的电流的周期为，且按图乙所示的规律变化，电流将在大线圈的内部产生变化的磁场，该磁场磁感应强度与线圈中电流的关系为（其中为常数）。小线圈与电流传感器连接，并可通过计算机处理数据后绘制出小线圈中感应电流随时间变化的图象。若仅将多功能电源输出电流变化的频率适当增大，则图丙所示各图象中可能正确反映图象变化的是（图丙中分别以实线和虚线表示调整前、后的图象） （ ） 【答案】D例3矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直。规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间变化的规律如图所示。若规定顺时针方向为感应电流i的正方向，下列i-t图中正确的是【思路点拨】由磁感应强度的随时间变化的图象确定磁通量变化是否均匀，根据楞次定律确定电流方向。【答案】D【解析】由图可知，01s内，线圈中磁通量的变化率相同，故01s内电流的方向相同，由楞次定律可知，电路中电流方向为逆时针，即电流为负方向；同理可知，12s内电路中的电流为顺时针，23s内，电路中的电流为顺时针，34s内，电路中的电流为逆时针，由可知，电
