人教版高中物理选修3-2高 二 《电磁感应》全章复习

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人教版 高 二 物 理《电磁感应》全章复习

【教学内容】

一、 知识框架

【方法指导与教材延伸】

一、分清磁通、磁通变化、磁通变化率

磁通⊥=ΦBS （单位Wb ），表示穿过垂直磁感线的某个面积的磁感线的多少。 磁通变化12Φ-Φ=∆Φ，是回路中产生电磁感应现象的必要条件，即只要有∆Φ，一定有感应电动势的产生。 磁通变化率)/(s Wb t

∆∆Φ

，反映了穿过回路的磁通变化的快慢，是决定感应电动势大小的因素。

因此，判断回路中是否发生电磁感应现象，应从∆Φ上着手；比较回路中产生的感应电动势大小，应从

t

∆∆Φ

上着手。 感应电动势

感应电流 自感现象

切割磁感线

特例

磁通变化

应该注意，当穿过回路的磁通按正弦（或余弦）规律变化时（如放在匀强磁场中匀速转动的线圈），穿过线圈的磁通量最大时，磁通的变化率恰最小。

二、从能的转化上理解电磁感应现象

电磁感应现象的实质是其它形式的能与电能之间的转化。因此，无论用磁体与线圈相对运动或是用导体切割磁感线，产生感应电流时都会受到磁场的阻碍作用，外力在克服磁场的这种阻碍作用下做了功，把机械能转化为电能。

所以，发生磁通变化的线圈、作切割运动的这一部分导体，都相当于一个电源，由它们可以对外电路供电。

在求解电磁感应问题时，认识电源，区分内外电路，画出等效电路十分有用。

三、认识一般与特殊的关系

磁通变化是回路中产生电磁感应现象的普通条件，闭合电路的一部分导体作切割磁感线运动仅是一个特例。深刻认识两者之间的关系，就不至于被整个线框在匀强磁场中运动时，其中部分导体的切割运动所迷惑。

磁通变化时产生感应电动势是一般现象，它跟电路的是否闭合、电路的具体组成等无关，而产生的感应电流则可以看成是电路闭合的一个特例，由感受电动势决定电流，所以感应电动势是更本质的、更重要的量。

同理，自感现象仅是电磁感应普遍现象中的一个特例，它所激起的电流方向同样符合“阻碍电流变化”的普遍结论。

【例题选讲】

例1、图1中PQRS为一正方形导线框，它以恒定速度向右进入以MN为边的匀强磁场，磁场方向垂直线框平面，MN线与线框的边成45°角。E、F分别为PS和PQ的中点。关于线框中的感应电流，正确的说法是（）

A、当E点经过边界MN时，线框中感应电流最大。

B、当P点经过边界MN时，线框中感应电流最大。

C、当F点经过边界MN时，线框中感应电流最大

D、当Q点经过边界MN时，线框中感应电流最大

ε。当B、v一定时，作切割运动的导线分析导线作切割运动时的感应电动势大小为Blv

=

越长，产生的感应电动势越大。

题中线框向右运动时，有效切割边是SR或PQ两竖边，另外的SP、QR两水平边不切割

磁感线。

当E 点经过边界MN 时，有效切割边长只是竖边SR 的一半； 当P 点经过边界MN 时，有效切割边长就是竖边SR ；

当F 点经过边界MN 时，由于竖边SR 和PF 部分都切割磁感线，但两者产生的电动势在框内引起方向相反的电流，等效于竖边SR 的一半作切割运动；

当Q 点经过边界MN 时，整个线框都在磁场内，有效切割边长为零。

由此可见，当P 点经过边界MN 时，有效切割边长最长，产生的感应电动势最大，框内的感应电流也最大。

答：B

例2、如图2所示，两水平平行金属导轨间接有电阻R ，置于匀强磁场中，导轨上垂直搁置两根金属棒ab 、cd 。当用外力F 拉动ab 棒向右运动的过程中，cd 棒将会（ ）

A 、向右运动

B 、向左运动

C 、保持静止

D 、向上跳起

分析 ab 棒向右运动时，切割磁感线。根据右手定则，电流方向从b 流向a 。这个感应电流从a 端流出后，分别流向cd 棒和电阻R 。cd 棒中由于通有从c 到d 的电流，会受到磁场力，根据左手定则，其方向向右。结果，使cd 棒跟着ab 棒向右运动。 答：A

例3、如图3所示，小灯泡的规格为“2V 、4W ”，接在光滑水平导轨上，轨距0.1m ，电阻不计，金属棒ab 垂直搁置在导轨上，电阻1Ω，整个装置处于磁感强度B=1T 的匀强磁场中，求：（1）为使小灯正常发光，ab 的滑行速度多大？ （2）拉动金属棒ab 的外力功率多大？

分析 要求小灯正常发光，灯两端电压应等于其额定值2V 。这个电压是由于金属棒滑动时产生的感应电动势提供的，金属棒移动时，外力的功率转化为全电路上的电功率。

解答：（1）根据小灯的标志是小灯的额定电流和电阻分别为Ω=Ω=====14

2,2242

2P U R A A U P I 设金属棒滑行速度为v ，它产生的感应电流为r

R Blv

I +=

感。式中r 为棒的

电阻。由I 感=I ，即

I r R Blv =+，得s m s m Bl r R I v /40/1

.01)11(2)(=⨯+=+=。 （2）根据能的转换，外力的机械功率等于整个电路中的电功率，所以拉动ab 作切割运动的功率为W W r R I P P 8)11(2)(22=+=+==电机

说明 第（1）题也可以不必算出感应电流，直接根据感应电动势分压得出，即由

Blv R R

r R R U 4

+=+=

ε ∴s m s m BlR r R U v /40/1

1.01)

11(2)(=⨯⨯+=+=

只是必须注意，此时灯两端电压，即ab 棒两端电压，指的是路端电压，并不是电动势，在电磁感应现象中，分清电源电动势和端电压十分重要。

【同步练习】 一、选择题：

1、如图1所示，当变阻器滑片向右移动时，用细线吊着的金属环将（ ） A 、向左运动

B 、向右运动

C 、不动

D 、无法判断

2、如图2所示，Q 是用毛皮摩擦过的橡校圆棒，由于它的转动，使得金属环P 中产生了如图所示的电流，那么Q 棒的转动情况是（ ）

A 、顺时针加速运动

B 、逆时针加速转动

C 、顺时针匀速转动

D 、逆时针减速转动

3、一个线圈中电流强度均匀增大，则这个线圈的（ ） A 、自感系数也将均匀增大

B 、磁通量也将均匀增大

C 、自感系数、自感电动势都均匀增大

D 、自感系数、自感电动势、磁通量都不变

4、如图3所示，匀强磁场中有一线框abcdef 匀速拉出磁场，其ab 、cd 、ef 的电阻均为r ，其它电阻不计，ab 拉出磁场后，流过ab 的电流强度为I ，则（ ）

A 、流过ab 棒的电流强度大小始终不变

B 、 ef 棒中感应电流所受安培力大小始终不变

C 、作用在金属框上外力的功率始终不变

图1

图2

图3