高中物理选修-第四章电磁感应-电磁感应复习-ppt精品课件

电磁感应单元复习
电磁感应单元复习
一、本章知识网络
二、电磁感应现象
三、楞次定律
1、楞次定律的几种表述
2、利用楞次定律的一般步骤
3、右手定则
4、自感电动势的方向
四、感应电动势的大小
1、法拉第电磁感应定律
2、导体切割磁感线运动时
3、自感电动势的大小
五、电磁感应现象中的力学问题
六、电磁感应现象中的能量转换
铝环，线圈与电源、电键相连，如图所示．线圈上端
与电源正极相连，闭合电键的瞬间，铝环向上跳起．
若保持电键闭合，则 （ C D ） A．铝环不断升高 B．铝环停留在某一高度 C．铝环跳起到某一高度后将回落
铁芯
铝环
电
源
线圈
D．如果电源的正、负极对调，观察到的现象不变
A组能力训练题8 8．如图甲所示,长直导线与闭合金属线框位于同一平面
1、法拉第电磁感应定律：
（1）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： E n ΔΦ
（2）E
n
ΔΦ
计算的是Δt
Δt
时间内的平均电动势,这是最
普遍的表达式Δt，
（3）注意区分Φ、△Φ、 △Φ/△t ：
线圈在匀强磁场中匀速转动时，磁通量Φ最大时, 磁通 量的变化率为零， △Φ/△t =0。
3、右手定则
伸开右手让姆指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一 平面内，让磁感线垂直从手心进入， 大拇指指向导体运 动方向，其余四指的方向就是感应电流的方向。
应用右手定则时应注意：
①右三者互相垂直. ②当导体的运动方向与磁场方向不垂直时，拇指应指向 切割磁感线的分速度方向． ③若形成闭合回路，四指指向感应电流方向；若未形成 闭合回路，四指指向高电势．
A组能力训练题1 2 3 4 5 6
7 8 9 10 11 12
B组能力训练题1 2 3 4 5 6 7
8 9 10 11 12 13 14
电磁感 应现象
定义
一、本章知识网络
产生感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化
楞次 定律
适用范围：适用于由磁通量变化引起感应电流的各种情况
内容： 感应电流具有这样的方向，感应电流的磁场总要阻 碍引起感应电流的磁通量的变化
D．0~T/2时间内线框受安培力的合力向右，
T/2~T时间内线框受安培力的合力向左
A组能力训练题9 9、如图所示，线圈的直流电阻为10Ω， R=20Ω，线
圈的自感系数较大，电源的电动势为6 V,内阻不计．
则在闭合S瞬间，通过L的电流为__0___A，通过R的电
电 右手 磁 定则
适用范围：适用于导体切割磁感线而产生感应电流方向的判定
让磁感线垂直从右手手心进入，大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。
感
应 法 拉 第 大小
电磁感 应定律
E n ΔΦ Δt
感生 电动势
动生 电动势
由感生电场产生的感应电动势
大小 E=nSΔB/Δt 由于导体运动产生的感应电动势 大小 E= BLv
（3）导体平动切割时L用垂直于v 的有效长度；转动切 割时，速度v用切割部分的平均速度．
（ 4）线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴做匀速 转动时产生的最大电动势
Em =nBωS, n是线圈匝数。
（5）导体棒以端点为轴,在垂直于磁感 应线的匀强磁场中匀速转动时,
E 1 Bωl 2 2
（6）产生感应电动势的那部分导体相当于电源
PF=Fv F安v== B2L2v2/R∝v2
A组能力训练题2
2、如图所示，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 ）
A、向右运动 B、向左运动 C、保持静止 D、向上跳起
ca
R F db
解见下页
解：ab棒向右运动时，切割磁感线。根据右手定则，
4.电磁感应现象的实质是产生感应电动势，电路闭合才 有感应电流，若电路不闭合，虽没有电流，但感应电动 势可依然存在。
5．产生感应电动势的那部分导体相当于电源。
三、楞次定律 1、楞次定律的几种表述
表述一：感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场 总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化. 表述二：感应电流总要阻碍导体和磁体间的相对运动. 表述三：感应电流的效果总要阻碍产生感应电流的原 因
自感现象: 由于导体本身的电流发生变化产生的电磁感应现象
自感
自感电动势:在自感现象中产生的感应电动势
自感系数
二、电磁感应现象
1.不论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量发生变 化，闭合电路中就有感应电流。
2.另一种说法：闭合电路的一部分导体在磁场中切割磁 感线运动时，导体中会产生感应电流。
3.由于导体本身的电流发生变化产生自感电动势。
4、自感电动势的方向
自感电动势的方向总是阻碍导体中电流的变化（增 反减同）。即电流增大时，自感电动势阻碍电流增大 ；当电流减小时，阻碍电流减小，因此自感电动势总 是起着延缓电流变化的作用。自感现象中引起自感电 动势产生的电流变化，只能是逐渐变化而不可能发生 突变，即通过线圈中的电流不能突变 。
四、感应电动势的大小
F
（2）电阻R上消耗的最大功率。
a b
解：（1）当F=F安时,ab杆可能达到最大速度vmax
即 F=F安=BIL = B2L2vmax / R
所以 vmax=FR / B2L2 = 5 m/s 。 （2）当速度有最大值时,电阻R上消耗的功率最大
即：PR= E2 / R = B2L2v v2max / R =0.2 W 。
①阻碍原磁通量的变化或原磁场的变化(增反减同 ) ②阻碍相对运动，可理解为“来拒去留”； ③使线圈面积有扩大或缩小的趋势； ④阻碍原电流的变化(自感现象)．
2、利用楞次定律判定感应电流方向的一般步骤
① 明确闭合回路中引起感应电流的原磁场方向; ② 确定原磁场穿过闭合回路中的磁通量如何变化(是增 大还是减小)； ③ 根据楞次定律确定感应电流的磁场方向． ④ 利用安培定则(右手螺旋定则)确定感应电流方向.
电压的大小，则 （ A ）
A. U=Blv /2 ,流过固定电阻R的感应电流由b到d
B. U=Bl v/2 ,流过固定电阻R的感应电流由d到b
C. U=Blv ,流过固定电阻R的 b 感应电流由b到d
D. U=Blv ,流过固定电阻R的 R 感应电流由d到b 解见下页 d
Ma
v
B
N
c
解： MN沿导轨方向以速度v做匀速运动，MN中产生 感应电动势，E=Blv,
A组能力训练题6
如图所示,竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值
电阻R，质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直
并良好接触且无摩擦, 棒与导轨的电阻均不计，整个装
置放在匀强磁场中, 磁场方向与导轨平面垂直，棒在竖
直向上的恒力F作用下加速上升的一段时间内，力F做
的功与安培力做的功的代数和等于（ A ）
由于电路的内阻和外电阻相等，
MN两端电压的大小为
b
Ma
U 1 Blv , 2
v R
B
d
N
c
由右手定则，感应电流方向为逆时针，
选项A正确。
A组能力训练题4
如图所示,接有灯泡L的平行金属导轨水平放置在匀强磁 场中,一导体杆与两导轨良好接触并做往复运动，其运动 情况与弹簧振子做简谐运动的情况相同。图中O位置对
3、自感电动势的大小
自感电动势的大小跟线圈中电流强度的变化率成正比
E自nΔΔΦ t LΔ ΔIt
L为自感系数—简称自感或电感。
自感的单位是亨利（H）, 1享=1伏·秒/安 L是反映线圈本身特征的物理量，L的大小跟线圈的形状 、长短、匝数及有无铁芯有关，线圈越长,横截面越大， 单位长度上匝数越多，自感系数就越大，有铁芯时比无 铁芯时L要增大很多倍。 注意L的大小与电流的大小、有无以及电流变化的快慢 都无关。
内,长直导线中的电流i 随时间t的变化关系如图乙所示。
在0~T/2时间内, 直导线中电流
i0 i
T
向上, 则线框中感应电流的方
i
0 T/2 t
向与所受安培力情况是 （A ）
甲 -i0 乙
A．0~T时间内线框中感应电流方向为顺时针方向
B．0~T时间内线框中感应电流方向为先顺时针方向后
逆时针方向
C．0~T时间内线框受安培力的合力向左
a
匀强磁场中,下列叙述正确的是 R B
v
（ABCD ）
a
A．ab杆中的电流与速率v成正比
b
B．磁场作用于ab杆的安培力与速率v成正比
C．电阻R上产生的电热功率与速率v的平方成正比
D．外力对ab杆做功的功率与速率v的平方成正比
解见下页
解： E=BLv， I=E/R= BLv/R∝v， F安=BIL = B2L2v / R ∝v， P热=I2R= B2L2v2/R∝v2，
A.棒的机械能增加量
R
B.棒的动能增加量
F
C.棒的重力势能增加量
D.电阻R上放出的热量
解见下页
解：
棒受重力G、拉力F和安培力FA的作用。 由动能定理：
W FW GW 安 ΔK E
得
W FW 安ΔK Emgh
即力F做的功与安培力做功的代数和等于机械能的 增加量。选A。
A组能力训练题7
绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上，铁芯上套着一个
由E=BLv，I=E/R，知选项A、B错，D正确。
杆通过O处时，速度的方向不变，电路中电流方向 不变，选项C错。
LB
P OQ
A组能力训练题5
5、如图示，匀强磁场磁感强度B=0.8T,方向垂直轨道
平面，导轨间距L=0.5m，拉力F=0.2N，电阻R= 4Ω ,
一切摩擦不计,求：
a
（1）ab杆可能达到的最大速度。 R B
电流方向从b流向a。
ca
这个感应电流从a端流出后，分别 流向cd棒和电阻R.
R F
db
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。
又解：
感应电流的效果总要阻碍产生感应电流的原因, ab、cd
有相对运动，感应电流的效果要阻碍相对运动，因此 cd棒将会向右运动。
六、电磁感应现象中的能量转换
从能量转化的角度来看，电磁感应现象的本质是通过克 服磁场力作功，把机械能或其他形式的能转化为电能的 过程，即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。
A组能力训练题1
1．如图所示，金属杆ab以恒定的速率v在光滑平行导
轨上向右滑行.设整个电路中总电阻为R（恒定不变）,
整个装置置于垂直纸面向里的
（反4之），可Φ以=推0导时出, △电Φ量/△的t计为算最式大值q。IΔtE RΔtnΔR Φ
2、导体切割磁感线运动时
E = BLv sinθ．
（1）式中θ为导体运动速度v与磁感应强度B的夹角。此
式只适用于匀强磁场，若是非匀强磁场则要求L很短。
（2）v 恒定时，产生的E恒定；v发生变化时，求出的E 是与v对应的瞬时值；v为某段时间的平均速度时，求出 的E为该段时间内的感应电动势的平均值.
应于弹簧振子的平衡位置, P、Q两位置对应于弹簧振子
的最大位移处.若两导轨的电阻不计，则 ( D )
A. 杆由O到P的过程中，电路中电流变大
B. 杆由P到Q的过程中，电路中电流一直变大
C. 杆通过O处时，电路中
电流方向将发生改变 • 杆通过O处时，电
LB
路中电流最大
解见下页
P OQ
解： 由简谐运动的特点知，在最大位移处的速度为0， 在平衡位置的速度最大，
A组能力训练题3
如图所示,两根相距为l的平行直导轨ab、cd, b、d间连有
一固定电阻R,导轨电阻可忽略不计。MN为放在ab和cd
上的一导体杆,与ab垂直,其电阻也为R。整个装置处于匀
强磁场中，磁感应强度的大小为B,磁场方向垂直于导轨
所在平面（指向图中纸面内）。现对MN施力使它沿导
轨方向以速度v（如图）做匀速运动。令U表示MN两端
五、电磁感应现象中的力学问题
1、此类问题总可以分解为电磁感应问题和力学问题两 部分，前者可以用电磁感应的规律处理，后者则可以 用力学知识予以解决。
2、此类问题中的电磁感应和力学问题两者联系的桥梁 通常是磁场对感应电流的作用力。
3、对此类问题中的动态分析的一般方法是：从导体在 磁场中的受力情况和运动状态着手进行分析，分析物体 受的磁场力、合外力的变化，进而导致加速度、速度的 变化，反过来又引起感应电流、磁场力及合外力的变化 ，最终可使导体达到稳定状态。