第4讲电磁感应物理竞赛(课堂资料)

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高二物理竞赛课件：电磁感应

安培的分子电流假设：电与磁是同一体，它们的同一性在电流方面反映出来，即磁由电流产生。
Faraday认为电与磁是一对和谐的对称现象，若认为磁由电流产生，反而破坏了这种对称和谐，
因而Faraday推理：磁也可产生电流！
在什么条件下，磁场才能产生电流？感应电动势——动生电动势、感生电动势。
1831年夏， Faraday再次回到磁产生电的课题上来，终于获得突破，发现了期待已久的电磁感应现象。
向相同。
电磁感应现象：当穿过一个闭合导体回路的磁通量发生变
化时（不论这种变化是由什么原因引起的），在导体回路中就有感应电流产生。（感只产生确定的感应电动势
2)当回路不闭合时，没有感应电流，仍存在感应电动势。
电磁感应现象：当穿过一个闭合导体回路的磁通量发生变
化时，在导体回路中就有感应电动势产生。
1831年8月29日，Faraday改用磁铁插入和拉出。发现电流表的指针偏转。
电磁感应(Electromagnetic Induction)
1831年法拉第总结出以下五种情况都可产生感应电流：变化着的电流，运动着的恒定电流，在磁场中运动着的导体，变化着的磁场，运动着的磁铁。
电磁感应的共同规律
电动势的方向由楞次定理给出：闭合回路中感应电流的方向，总是使得它所激
发的磁场来阻止引起磁感应电流的磁通量的变化。
楞次定理的另一种表述：当导体在磁场中运动时，导体中由于出现感
应电流而受到的磁场力必然阻碍此导体的运动。阻碍的意思：（1）磁通增加时，感应电流的磁通与原来磁通
方向相反。（2）磁通减少时，感应电流的磁通与原磁通方
楞次定理的实质：能量守恒律
线圈中产生感应电流而产生焦耳热，能量何来？
感应电流的方向服从楞次定律是能量守恒和转化定律的必然结果

高二物理竞赛电磁感应定律课件(共14张PPT)

i ,电磁与感应反现向象(2)
R dt 引6．起磁导场体对回载路流中导产线生的感作应用电流的原因，是由于电磁感应在回路中建立了感应电动势，比感应电流更本质，即使由于回路中的电阻无限大而电流为零，感应电动势依然存在。
引第六起章导电体磁回感路应中与产暂态生过感程应电流的原因，是由于电磁感应在回路中建立了感应电动势，比感应电流更本质，即使由于回路中的电阻无限大而电流为零，感应电动势依然存在。
引18起20导年体，回奥路斯中特产(生丹感麦应) ，电电流流的磁原效因应，。是由于电磁感应在回路中建立了感应电动势，比感应电流更本质，即使由于回路中的电阻无限大而电流为零，感应电动势依然存在。
1 dΦ 13．顺电磁磁质感抗应磁定质律铁磁质
电第五磁章感应电现磁象感(应2和) 暂态过程
I 他1 是电电磁磁理感论应的定创律始人之一，于1831年发现电磁感应现象。
t t 2 1电线,1电（,法感第2．2磁拉圈磁生六）电感第法电不与与感感电章磁应（拉应磁动应动感现M电，电感电应i现势象动c同同磁h磁定应磁势(象a2向向感铁律大e感定感)(l小插生3F应律应与a)入电r定与磁a或场d通津暂a拔量y态,变出1化过时7的9程，1快-慢18有6关7；），伟大的英国物理学家和化学家。
v
v
D
导体切割磁力线运动时产生感应电流
结论：闭合回路磁通量变化时产生感应电动势
1 电磁感应定律
法拉第定律(1)
法拉第通过各种实验发现了电磁感应现象，并总结了电磁感应的共同规律：
（1）通过导体回路的磁通量随时间发生变化时，回路中就有感应电动势产生，从而产生感应电流。磁通量的变化可以是磁场变化引起的，也可以是导体在磁场中运动或导体回路中的一部分切割磁力线的运动产生的，

第4讲电磁感应物理竞赛市公开课获奖课件省名师示范课获奖课件

k
E(t) d B0l ( kv){cos[t k(x d )] cos(t kx)}
dt k
i(t) E B0l ( kv){cos[t k(x d )] cos(t kx)}
R kR
f (t) i(t)B(x,t)l i(t)B(x d,t)l
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注意到
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B 2k 0(a2a1)
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I ka3
(4)
R 3R
f Ai BIri kIriri
M i f Ai ri kIri2ri
M
n i 1
M i
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n i 1
ri2ri
1 kI 3
属框旳电阻为R，不计金属框旳电感。
解法二：通量法则
t
B B0 cos(t kr)
d B ds B0 cos(t kr)ldr

电磁感应物理竞赛课件

感应电动机结构简单、维护方便、成本低廉，广泛应用于工业、农业、交通运输等领域。
电磁炉
电磁炉是利用电磁感应原理加热食物的厨房电器，主要由加热线圈、铁磁性锅具和控制系统组成
。
当加热线圈中通入交变电流时，会在周围产生交变磁场，该磁场与铁磁性锅具的相互作用产生热
量，使食物加热。
电磁炉具有高效节能、安全环保、使用方便等优点，已成为现代
楞次定律
总结词
楞次定律是关于感应电流方向的规律，它指出感应电流的方向总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
详细描述
楞次定律是电磁感应中感应电流方向的判断依据。当磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；当磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同。这个定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体体现。
变压器在电力系统、电子设备和工业自动化等领域有广泛应用，是实现电能传输和分配的重要设备。
感应电动机
感应电动机是利用电磁感应原理实现电能和机械能转换的电动机，主要由定子、转子和气隙组成。
当定子绕组中通入三相交流电时，会在气隙中产生旋转磁场，该磁场与转子导体的相互作用产生转矩，使转子转动。
总结词
掌握解决物理竞赛中电磁感应问题的技巧
详细描述
解决物理竞赛中的电磁感应问题需要一定的技巧和经验。例如，利用楞次定律判断感应电流的方向、利用法拉第电磁感应定律计算感应电动势的大小等。通过多做练习和总结经验，提高解决这类问题的能力。
05
电磁感础题目主要考察学生对电磁感应基本概念的掌握情况，包括法拉第电磁感应定律、楞次定律等核心知识点。通过解答这些题目，学生可以加深对电磁感应现象的理解，为解决更复杂的问题打下基础。
厨房中不可或缺的电器之一。

高中物理竞赛讲义电磁感应

电磁感应【拓展知识】1．楞次定律的推广（1）阻碍原磁通量的变化；（2）阻碍（导体的）相对运动；（3）阻碍原电流的变化。

2.感应电场与感应电动势磁感应强度发生变化时，在磁场所在处及周围的空间范围内，将激发感应电场。

感应电场不同于静电场：（1）它不是电荷激发的，而是由变化的磁场所激发；（2）它的电场线是闭合的，没有起止点。

而静电场的电场线是从正电荷出发终止于负电荷；（3）它对电荷的作用力不是保守力。

如果变化的磁场区域是一个半径为R 的圆形，则半径为r 的回路上各点的感应电场的场强大小为⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧∆∆•≤∆∆•=.,2;,22R r tB r R R r tBr E φ方向沿该点的切线方向。

感应电场作用于单位电荷上的电场力所做的功就是感应电动势。

【试题赏析】1．如图所示，在一无限长密绕螺线管中，其磁感应强度随时间线性变化（tB∆∆=常数），求螺线管内横截面上直线段MN 的感应电动势。

已知圆心O 到MN 的距离为h 、MN 的长为L 以及tB∆∆的大小。

解:求感生电动势有两种方法。

(1)根据电动势的定义：某一线段上的感生电动势等于感生电场搬运单位正电荷沿此段运动时所做的功。

在MN 上任选一小段l ∆，O 点到l ∆距离为r ，l ∆处的感E ρ如图4-4-8所示，与l ∆的夹角为θ，感生电场沿l ∆移动单位正电荷所做的功为θ∆=∆cos l E A 感，而t B r E ∆∆=2感则θ∆⋅∆∆=∆cos 2l t Br A而 h r =θcos故 lt B h A ∆∆∆=∆2把MN 上所有l ∆的电动势相加，t Bhl l t B ∆∆=∆∆∆=ε∑2121(2)用法拉第定律求解。

连接OM ，ON ，则封闭回路三角形OMN 的电动势等于其所包围的磁通量的变化率。

lhBBS 21==Φ t B hlt ∆∆=∆∆Φ=ε21OM 和ON 上各点的感生电场感E ρ均各自与OM 和ON 垂直，单位正电荷OM 和ON上移动时，感生电场的功为零，故OM 和ON 上的感生电动势为零，封闭回路OMNO 的电动势就是MN 上的电动势。

高中物理竞赛《电磁感应》内容讲解

电磁感应全国物理竞赛知识要点：法拉第电磁感应定律。

楞次定律。

自感系数。

互感和变压器。

交流发电机原理。

交流电的最大值和有效值。

纯电阻、纯电感、纯电容电路。

整流和滤波。

一、感应电动势、感应电流的计算基本原理：法拉第电磁感应定律、麦克斯韦电磁场理论、电路分析的原理1、如图OC为一绝缘杆,C端固定着一金属杆ab,已知ac=cb,ab=oc=R,∠aco=600,此结构整体可绕O 点在纸面内沿顺时针方向以角速度ω匀速转动,设有磁感应强度为B,方向垂直于纸面向里的匀强磁场存在,则a、b间的电势差U ab是多少?2、如图所示，六根长度均为a的导线组成一个正三棱锥形，绕过O点且垂直于OBC所在平面的轴，以角速度ω匀速转动，匀强磁场B垂直于OBC平面向下，求导线AC中产生的电动势大小。

3、如图所示，在垂直与纸面向里磁感应强度为B的匀强磁场中，有一细金属丝环，环上A点有长度为L的很小缺口，环面与磁场垂直，当环作无滑动地滚动时，环心以速度v匀速向右运动，半径OA与竖直方向成的角θ不断增大，试求缺口处感应电动势与θ的关系。

（A即为缺口）4、如图所示，匀强磁场分布在半径为R 的圆形区域中，磁场以k tB=∆∆均匀增加，AC=CD=R ，如何求A 、C 间、A 、D 间的电压？5、圆abcd 的半径为圆形磁场区域的2倍，磁场以k tB=∆∆（常数）均匀增加，已知bad 、bd 、bcd 及电流计电阻均为R ，其余电阻不计磁场区域的直径为D ，。

求电流计中的感应电流（RkD 162π）将右半回路(bcd)以bd 为轴转900（与上述相同）、将右半回路以bd 为轴转1800（RkD 82π）6、一横截面积为矩形的水平金属板，宽为d，两侧由滑动接头e和f通过细金属杆与小伏特表相连，金属杆ab长为2d，位于水平位置，整个装置处在方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中，不计金属板和金属杆的电阻，在下列情况下，问伏特表的读数为多少？a点的电势比b点高多少？b点的电势比e点高多少？（1）若金属板以恒定的速度v向右运动，但伏特表和金属杆保持静止；（2）若金属杆和伏特表一起以恒定的水平速度v向左运动，但金属板保持静止；（3）若整个装置一起以恒定的水平速度v向右运动。

高二物理竞赛课件：电磁感应习题课件

0I r 2 cos(t)
2a
0I r 2 sin(t) / R
2a
aor rFra bibliotekI填空题3图
将等边三角形平面回路
ACDA放在磁感应强度为 B=Kt（其中K为常矢量）的均匀磁场中，回路平面垂直于磁场方向，如图6-9所示。
D
A
回路的CD段为滑动导线，
以匀速v远离A端运动，且始
终保持回路为等边三角形。设滑动导线CD到A端的垂直
在感应 i 电场L E中i d电l 磁感应S 定Bt 律dS可写成
这表明：
（A）闭合曲线L上的感应电场处处相等。（B）感应电场与 B 成右手螺旋关系。
t
（C）感应电场的场线不是闭合曲线。（D）在感应电场中不能像静电场那样引入电势的概念。
例圆柱形空间内有一磁感强度为B的均匀磁场，
B的大小以恒定速率变化.在磁场中有A、B两点,其间可放直导线或弯曲的导线:
v v解IB法二BM+：ad直l 接*oC计b算N半(圆v弧导BBdl)线d的2bl动d(生a2,电0b0(动IaIcv势odsl.b2cc)ooss )
令：a bcos t
dt bsind
Ei
π 0
0 Ivb 2
sin d (a b cos )
Ei
0Iv 2
abdt ab t
x
C
图6-9
距离为x，且初始x=0。试求
回路ACDA中的感应电动势
和时间t的关系。 1 2
3 Kv2t 2 2 3 Kv2t 2
3
3
3Kv2t 2
如图所示，一半径为r的很小的金属圆环，在初始时刻与一半径为a(a>>r)的大金属圆环共面且同心。在大圆环中通以恒定的电流I，方向如图，如果小圆环以角速度绕其任一方向的直径转动，并设小圆环的电阻为R，则任一时刻t通过小圆环的磁通量 = ；小圆环中的感应电流i = 。

高中物理竞赛电学教程第三讲磁场第四讲电磁感应

高中物理比赛电学教程第四讲电磁感觉第三磁 § 3。

1基本磁象因为自然界中有磁石 ( Fe 3O 4) 存在，人很早从前就开始了磁象的研究。

人把磁石能吸引 ` ` 等物的性称磁性。

条形磁或磁是两头吸引屑的能力最，我把吸引屑能力最的地区称之磁极。

将一条形磁挂起来，两极是分指向南北方向，指北的一端称北极 (N 表示 ) ；指南的一端称南极(S 表示 ) 。

磁极之有相互作使劲，同性磁极相互排挤，异性磁极相互吸引。

磁静止沿南北方向取向明地球是一个大磁体，它的N 极位于地理南极邻近，S 极位于地理北极邻近。

1820 年，丹麦科学家奥斯特了流的磁效。

第一个揭露了磁与存在着系。

直通能磁作用；通直螺管与条形磁作用就好像条形磁一般；两根平行通直之的相互作用⋯⋯，所有些都启我一个: 磁和流能否在本源上一致 ? 1822 年，法国科学家安培提出了成磁的最小元就是形流，些分子流定向摆列，在宏上就会示出N 、 S 极的分子流假。

近代物理指出，正是子的原子核运以及它自己的自旋运形成了“分子流”，就是物磁性的基本本源。

全部磁象的本源是流，以下我只研究流的磁象。

§ 3。

2 磁感觉强度3．2． 1、磁感度、奥伐定律将一个 L ，I 的流元放在磁中某一点，流元遇到的作使劲F 。

当流元在某一方向，个力最大，个最大的力 F m和 IL 的比，叫做点的磁感度。

将一个能自由的小磁放在点，小磁静止N 极所指的方向，被定点磁感度的方向。

真空中，当生磁的流回路确立后，那空的磁就确立了，空各点的B 也就确定了。

依据流回路而求出空各点的 B 要运用一个称奥— 伐定律的定律。

— 定律告我：一个流元IL( 如 3-2-1)在相流元的地点矢量r 的 P 点所KI L sinr 2L 的方向与 r 方向的角，生的磁的磁感度B 大小，着流 IB 的方向可用右手螺旋法确立，即伸出右手，先把四指放在 I L 的方向上，着小于的角向 r 方向大拇指方向即 B 的方向。

高中物理竞赛——电磁感应共60页

高中物理竞赛——电磁感应
1、合法而稳定的权力在使用得当时很少遇到抵抗。 ——塞 ·约翰逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感；权力不易确定之处始终存在着危险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金子可以拉着它的鼻子走。— —。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根

高中物理竞赛讲义：电磁感应

高中物理竞赛讲义：电磁感应
电磁感应是许多物理现象的基础，广泛应用于工业和科研技术领域。

电磁感应的概念和法则，有助于理解电的电压、电流的方向，以及电场和磁场的作用机理，熟练掌握电磁感应知识，对于物理高考也是十分重要。

电磁感应可以分为对磁场的电磁感应和对电场的电磁感应。

1. 对磁场的电磁感应：
当某一磁体中有磁通时，如果将该磁体放置于一外加的磁场中，该磁体会在引起的力作用下产生电流。

这种现象叫磁感应电流。

它的磁场特征可由于各种不同原因而改变，其磁通的力正比于外加磁场的强度，反比于磁体的两端的磁电阻（非导体类型的磁电阻），并且受其体积影响。

因此，当一磁体移动到另一外加磁场中时，这种磁感应电流产生的电动势就是电磁感应势。

电磁感应的概念和法则可以帮助学生全面了解电的基本原理和机理，加深学生对电的理解。

在高考中，电磁感应也是一个重要的考试知识点，学生在复习中要认真掌握，提高自己的成绩。

高中物理竞赛辅导教程电磁感应

电磁感应§3。

1 基本磁现象由于自然界中有磁石(43OFe )存在，人类很早以前就开始了对磁现象的研究。

人们把磁石能吸引铁`钴`镍等物质的性质称为磁性。

条形磁铁或磁针总是两端吸引铁屑的能力最强，我们把这吸引铁屑能力最强的区域称之为磁极。

将一条形磁铁悬挂起来，则两极总是分别指向南北方向，指北的一端称北极(N 表示)；指南的一端称南极(S 表示)。

磁极之间有相互作用力，同性磁极互相排斥，异性磁极互相吸引。

磁针静止时沿南北方向取向说明地球是一个大磁体，它的N 极位于地理南极附近，S 极位于地理北极附近。

1820年，丹麦科学家奥斯特发现了电流的磁效应。

第一个揭示了磁与电存在着联系。

长直通电导线能给磁针作用；通电长直螺线管与条形磁铁作用时就如同条形磁铁一般；两根平行通电直导线之间的相互作用……，所有这些都启发我们一个问题:磁铁和电流是否在本源上一致? 1822年，法国科学家安培提出了组成磁铁的最小单元就是环形电流，这些分子环流定向排列，在宏观上就会显示出N 、S 极的分子环流假说。

近代物理指出，正是电子的围绕原子核运动以及它本身的自旋运动形成了“分子电流”，这就是物质磁性的基本来源。

一切磁现象的根源是电流，以下我们只研究电流的磁现象。

§3。

2 磁感应强度3．2．1、磁感应强度、毕奥∙萨伐尔定律将一个长L ，I 的电流元放在磁场中某一点，电流元受到的作用力为F 。

当电流元在某一方位时，这个力最大，这个最大的力m F和IL 的比值，叫做该点的磁感应强度。

将一个能自由转动的小磁针放在该点，小磁针静止时N 极所指的方向，被规定为该点磁感应强度的方向。

真空中，当产生磁场的载流回路确定后，那空间的磁场就确定了，空间各点的B 也就确定了。

根据载流回路而求出空间各点的B 要运用一个称为毕奥—萨伐尔定律的实验定律。

毕—萨定律告诉我们：一个电流元I ∆L(如图3-2-1)在相对电流元的位置矢量为r的P 点所产生的磁场的磁感强度B ∆大小为2sin r L I K θ∆=，θ为顺着电流I ∆L 的方向与r方向的夹角，B∆的方向可用右手螺旋法则确定，即伸出右手，先把四指放在I ∆L 的方向上，顺着小于π的角转向r 方向时大拇指方向即为B ∆的方向。

电磁感应物理竞赛50页PPT

电磁感应物理竞赛
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们就不再配享受自由了。—— 毕达哥拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的利益，而是为了公共的利益；一部分靠有害的强制，一部分靠榜样的效力。 ——格老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话，那么法律作为一件无用之物自己就会消灭。— —洛克
60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞罗
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
Hale Waihona Puke

中学物理竞赛培训讲义第四讲电磁感应

又根据电磁感应规律, 有 ε动= Blu,
因此求得磁感应强度为 B=1 (T) (或 0.5 T)
(用已知量字母表示: B=-[mgD(R+r)+qεR]/(qlur)=1 T 或 0.5T)
有两个上下放置相距D=0.2m的平行金属板M和N(D远
小于板面的线度), 导轨上有电阻R=8Ω的金属杆ab(=l),
整个系统垂直放在均匀磁场B中(见图). 当ab以u=5m/s
的速度向右运动时, MN间有一质量m=2×10-6kg、电荷
q=－4×10-7C的质点可在竖直平面内作直径d=0.1m的
匀速圆周运动, 求磁感应强度B的量值和粒子运动的速
则 0 , 能量、振幅均减小，维持振荡外加源提供能量，受迫振荡
2. 电磁辐射、电磁波开放电路→电磁场辐射→电磁波

3. 平面电磁波的性质:
a. 电磁波是横波，电场和磁场方向均垂直传播方向
b.
电场与磁场方向互相垂直，E

B的方向沿波矢k
的方向
c. 与同相位, 振幅满足 E v , v是波速，真空中波速为
三. 感生电动势和感生电场
3. 感生电动势的计算:
(1) 法拉第定律直接计算:

-
ΔΦ Δt
B(t) → Φ=Φ(t) → △t内的△Φ →
由楞次定律确定 ‫ع‬的方向.

ΔΦ Δt
(2) 由感生电场计算: 通常感生电场不易求的, 仅在长直
载流螺线管情形下磁场变化产生的感生电场方便求得.
r < R,
率v . (重力加速度取g=10 m/s2) a
解：设平行金属板M和N电压为UMN, 则其间电场为 E=UMN/D, 方向向 ‫ع‬, r l