高中物理选修3-2优质课件2：电磁感应

3．要注意区分左手定则和右手定则．左手定则 用来判断电流或运动电荷在磁场中的受力情况；右 手定则用来判断导体在磁场中切割磁感线产生的感 应电流的方向． 4．在电源内部，感应电流的方向由电源的负极 指向正极，这是确定产生感应电动势的导体两端电 势高低的依据．
例1 如图4-T-1所示，在磁感应强度大小为B、方向 竖直向上的匀强磁场中，有一个质量为m、阻值为R的闭 合矩形金属线框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在O点，并可绕 O点摆动．金属线框从右侧某一位置由静止开始释放，在 摆动到左侧最高点的过程中，细杆和金属线框平面始终 处于同一平面，且垂直纸面，则线框中感应电流的方向 是( )
(3)设电路中的感应电流为 I，感应电动势为 E，由法拉第电磁 感应定律，有 E＝BLv＝0.4×1×10 V＝4 V， 电阻 R 两端的电压 U＝E＝4 V， 由 P＝UR2得 R＝UP2＝482 Ω＝2 Ω.
[点评] 金属棒在切割磁感线的过程中产生感应电流， 故其要受到安培力的作用，安培力总是阻碍金属棒的 切割运动，因此，安培力做负功，其他形式的能转化 为电能．
例2 如图4-T-3所示，两平行金属导轨电阻不计，相 距L＝1 m，导轨平面与水平面的夹角θ＝37°，导轨的下端 连接一个电阻R.匀强磁场的方向垂直于导轨平面向上，磁 感应强度为B＝0.4 T．质量为0.2 kg、电阻不计的金属棒 垂直放在两导轨上且保持良好接触，金属棒和导轨间的动 摩擦因数为μ＝0.25.金属棒沿导轨由静止开始下滑，当金 属棒下滑的速度达到稳定时，其速度的大小为10 m/s.g取 10 m/s2，已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，求：
A．a→b→c→d→a B．d→c→b→a→d C．先是d→c→b→a→d，后是a→b→c→d→a D ．先是a→b→c→d→a，后是d→c→b→a→d
图4-T-1
B [解析] 线框从右侧开始由静止释放，穿过线框平 面的磁通量逐渐减少，由楞次定律可得，感应电流的方向 为d→c→b→a→d；线圈经过竖直面继续向左摆动的过程 中，穿过线框平面的磁通量逐渐增大，由楞次定律可得， 感应电流的方向仍为d→c→b→a→d，故选项B正确．
2．导体在安培力及其他力的共同作用下做非匀变速 直线运动，最终趋于稳定状态，这类问题的基本分析方法： 做好受力情况、运动情况的动态分析，导体运动产生 感应电动势→产生感应电流→通电导体受安培力→合外力 变化→加速度变化→速度变化→感应电动势变化，周而复 始循环，最终加速度等于零，导体达到稳定的状态； 导体达到稳定状态时的平衡方程往往是解答该类问题 的突破口．
图4-T-2
A．当导线L向左平移时，导体框abcd中感应电流的 方向为a→b→c→d→a B．当导线L向左平移时，导体框abcd中感应电流的 方向为a→d→c→b→a C．当导线L向右平移时(始终在ad边左侧)，导体框 abcd中感应电流的方向为a→b→c→d→a D．当导线L向右平移时(始终在ad边左侧)，导体框 abcd中感应电流的方向为a→d→c→b→a
► 类型二 电磁感应与力学的综合 1．由于通有感应电流的导体在磁场中受安培力作用， 电磁感应问题往往和力学问题联系在一起，基本分析方法 是： (1)用法拉第电磁感应定律求感应电动势的大小； (2)用楞次定律或右手定则判断感应电流的方向； (3)用闭合电路的欧姆定律求解回路中的电流大小； (4)分析研究导体的受力情况； (5)列动力学方程或平衡方程求解．
(1)金属棒沿导轨开始下滑时的加速度大小； (2)当金属棒下滑的速度达到稳定时电阻R消耗的功率； (3)电阻R的阻值．
图4-T-3
(1)4 m/s2 (2)8 W (3)2 Ω [解析] (1)设金属棒开始下滑时的加速度为 a，根据牛顿第二定律， 有 mgsin θ－μmgcos θ＝ma， 解得 a＝4 m/s2. (2)当金属棒下滑的速度达到稳定时，设金属棒所受到的安培力为 F，金属棒沿导轨方向受力平衡，根据平衡条件，有 mgsin θ－μmgcos θ－F＝0， 解得 F＝0.8 N， 此时金属棒克服安培力做功的功率等于电路中电阻 R 消耗的电功 率，故 P＝Fv＝0.8×10 W＝8 W.
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
AD [解析] 当导线L向左平移时，闭合导体框abcd中 磁场减弱，磁通量减少，abcd回路中产生的感应电流的磁 场将阻碍磁通量的减少，由于导线L在abcd中磁场方向垂 直纸面向里，所以abcd中感应电流的磁场方向应为垂直纸 面向里，由安培定则可知感应电流的方向为 a→b→c→d→a，选项A正确；当导线L向右平移时，闭合 回路abcd中磁场增强，磁通量增加，abcd回路中产生的感 应电流的磁场将阻碍磁通量的增加，可知感应电流的磁场 为垂直纸面向外，再由安培定则可知感应电流的方向为 a→d→c→b→a，选项D正确．
【变式】 如图4-T-4所示，电阻r＝0.3 Ω、质量m＝0.1 kg的金属棒CD静止在位于水平面上的两条平行光滑的金 属导轨上，棒与导轨垂直且接触良好，导轨的电阻不计， 导轨的左端接有阻值为R＝0.5 Ω的电阻，有一个理想电压 表接在电阻R的两端，垂直导轨平面的匀强磁场向下穿过 导轨平面．现给金属棒加一个水平向右的恒定外力F，观 察到电压表的示数逐渐变大，最后稳定在1.0 V，此时导 体棒的速度为2 m/s.
[点评] 应用楞次定律判断感应电流方向的关键是确 定原磁场的方向及磁通量的变化．四个步骤可灵活运用， 可以逆过来根据感应电流的方向确定引起感应电流的原 因．
【变式】 (多选)如图4-T-2所示，通电直导线L通有 向上的电流，闭合导体框abcd与直导线L在同一平面内， 当通电导线L运动时，以下说法正确的是( )
第四章 电磁感应
本章小结
单元回眸
整合创新 ► 类型一 感应电流方向的判断 1．楞次定律是判断感应电流方向的普遍规律， 右手定则主要适用于导体切割磁感线的特殊情况． 2．感应电流的“效果”总是要“阻碍”引起感 应电流的“原因”，常见的有阻碍原磁通量的变化— —增反减同；阻碍导体的相对运动——来拒去留；改 变线圈的面积来“反抗”磁通量的变化——增缩减扩； 阻碍原电流的变化(自感现象)．利用以上楞次定律的 扩展含义，可帮助我们对问题作出快速判断．