知识讲解电磁感应复习与巩固提高

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

sin EBLv??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t???

1、磁通量

磁通量cos BSBSBS???????，是一个标量，但有正、负之分。

可以形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21??????．

要点诠释：

??的值可能是2?、1?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180?的过程中21??????．

3、磁通量的变化率

磁通量的变化率t???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。

2121ttt????????，

在回路面积和位置不变时BStt??????（Bt??叫磁感应强度的变化率）；

在B均匀不变时SBtt??????，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Et????．

要点诠释：

对n匝线圈有Ent????．

（1）Ent????是t?时间内的平均感应电动势，当0t??时，Ent????转化为瞬时感应电动势。

（2）Ent????适应于任何感应电动势的计算，导体切割磁感线时sinEBLv??．，

自感电动势IELt???都是应用Ent????而获得的结果。

（3）感应电动势的计算BEnnStt???????，其中Bt??是磁感强

度的变化率，是Bt?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：

（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：

①运用功的定义求解；②运用功能关系求解；③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：==WWEQ??外克安电

．

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U，线圈的电阻为L R，灯泡的电阻为A R，则通过线

圈的电流为LL UIR?。当开关断开后，线圈和灯泡组成的回路中的电流从L I开始减弱。若AL RR＞，有AL II＜，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AL RR?有AL II?，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用有何不同？

①两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。

②两种阻碍作用产生的效果不同

在通电线圈中，电流稳定值为/L ER，由此可知线圈的稳态电阻决定了电流的稳定值。而L越大，电流由零增大到稳定值0I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】

类型一、电磁感应中的图象问题

电磁感应中常涉及磁感应强度B、磁通量Ф、感应电动势E和感应电流I随时间t变化的图象，即Bt?图象、Фt?图象、Et?图象和It?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E和感应电流I随线圈位移x变化的图象，即Ex?图象和Ix?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