高三物理第一轮复习之电磁感应课件.ppt

1、电磁感应电磁感应 1.磁通量的定义：设在匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面，磁场的磁感应强度为 B，平面的面积为S，我们定义磁感应强度B与面积S的乘积，叫作穿过这个面的磁通量，简称磁通 如果平面跟磁场方向夹角为，我们可以作出它在垂直于磁场方向上的投影平面从图中可以看出，穿过斜面和投影面的磁感线条数相等，即磁通量 相等=BS 则 =BS sin 为平面跟磁场方向夹角 如果用表示磁通量，则有 一、磁通量 2.磁通量的单位-韦伯，简称韦，符号是 Wb。1Wb1T1m2 3.磁通密度:从=BS可以得出B=/S，这表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量，因此常把 磁感应强度叫做磁通密度，并且用Wb/m

2、2作单位。1T=1 Wb/m2=1N/A?m 4.磁通量是标量,但是有正负。如果将从平面某一侧穿入的磁通量为正,则从平面反一侧穿入的磁通量为负。练习：下列有关磁通量的论述中正确的是（）A磁感强度越大的地方，穿过线圈的磁通量也越大 B磁感强度越大的地方，线圈面积越大，则穿过线 圈的磁通量越大 C穿过线圈的磁通量为零的地方，磁感强度一定为零 D匀强磁场中，穿过线圈的磁感线越多，则磁通量越 大 D 如图所示，矩形线框如图所示，矩形线框 abcd，处于磁感应强度为，处于磁感应强度为 B=0.2T的匀强磁场中，线框面积为的匀强磁场中，线框面积为 S=0.3m2，线框从图示位置，线框从图示位置转过60，线

3、框中磁通量变化量为，线框中磁通量变化量为 ，线框在后来位置时磁通密度为位置时磁通密度为 。线框处于匀强磁场中，各处的磁感强度的大小、方向线框处于匀强磁场中，各处的磁感强度的大小、方向均相同，所以均相同，所以B=0.2T。磁通密度就是磁感应强度磁通密度就是磁感应强度 B.解析：线框在图示位置时、磁感强度解析：线框在图示位置时、磁感强度 B与线框平面与线框平面垂直，磁通量垂直，磁通量1=BS=0.20.3=0.06Wb，当线框转过当线框转过60时，线框在与磁感线垂直平面的投时，线框在与磁感线垂直平面的投影面积为影面积为Scos 60，此时磁量，此时磁量2=BScos 60=0.03Wb,所以=2

4、1=-0.03Wb。c a b d B O O 若转过若转过900,1800,磁通量的变化量分别为多少磁通量的变化量分别为多少?如图示，矩形线圈面积为如图示，矩形线圈面积为 S，放在匀强磁场中，开始处，放在匀强磁场中，开始处于水平位置于水平位置a，磁场与线圈平面夹角为，磁场与线圈平面夹角为，当线圈绕其，当线圈绕其一边顺时针转过一边顺时针转过90o到达竖直位置到达竖直位置b的过程中，线圈中的过程中，线圈中的磁通量改变了多少？的磁通量改变了多少？B a b 解：在位置a，1=BS cos 注意：磁通量有正负.如果将从平面某一侧穿入的磁通量为正,则从平面反一侧穿入的磁通量为负.=BS(cos+sin

5、)在位置b，2=-BS sin 如下图所示，在同一水平面内有三个闭合线如下图所示，在同一水平面内有三个闭合线圈圈 a、b、c，当 a 线圈中有电流通过时，它们的磁通量 分别为 a、b、与c,下列说法正确的是：的是：()A.a b c B.a b c C.a c b D.a c b I a b c B 感应电流方向的判定感应电流方向的判定 一一.电磁感应现象-产生感应电流的条件产生感应电流的条件 2.闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时,有感 应电流产生应电流产生.1.闭合电路中的磁通量发生变化时,有感应电流产生.二二.感应电流的方向:(1).右手定则:(判定导体切割磁感线时的感应电流方向判定

6、导体切割磁感线时的感应电流方向)(2).楞次定律 表述一：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁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。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感应电流的效果总要阻碍产生感应电流的原因 1.对楞次定律的理解：从磁通量变化的角度看：感应电流总要阻碍磁通量的变化 从导体和磁体的相对运动的角度来看：感应电流总要阻碍相对运动 2、楞次定律中“阻碍”的含意：阻碍不是阻止；可理解为“增反、减同”3.应用楞次定律解题的步骤：（1）明确原磁场方向

7、（2）明确穿过闭合回路的磁通量如何变化 （3）由楞次定律确定感应电流的磁场方向 （4）利用安培定则确定感应电流的方向 开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直，且一半在开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直，且一半在磁场内，一半在磁场外，若要使线框中产生感应电 以ab边为轴转动（小于 90 以ad边为轴转动（小于边为轴转动（小于 60 以bc边为轴转动（小于边为轴转动（小于 60 A B C D A 产生的电流方向如何产生的电流方向如何?若要产生相反方向的电流即若要产生相反方向的电流即 adcba,则矩形线框该如何运动则矩形线框该如何运动?P174/例1.导线框abcd 与直导线在同一平面内，直导线中通

8、有恒定电流I，当线框自左向右匀速通过直导线的过程中，线框中感应电流如何流动？v I a b c d 解：画出磁场的分布情况如图示：开始运动到A位置，向外的磁通量增加，I 的方向为顺时针，A 当dc边进入直导线右侧，直到线框在正中间位置B时，向外的磁通量减少到0，I 的方向为逆时针，B 接着运动到C，向里的磁通量增加，I 的方向为逆时针，C 当ab边离开直导线后，向里的磁通量减少，I 的方向为顺时针。所以，感应电流的方向先是顺时针，接着为逆时针，然后又为顺时针。如图所示，在两根平行长直导线M、N中，通以同方向，同强度的电流，导线框 abcd和两导线在同一平面内，线框沿着与两导线垂直的方向，自右向

9、左在两导线间匀速移动，在移动过程中，线框中感应电流的方向：()(A)沿abcda 不变；(B)沿dcbad 不变；(C)由abcda 变成dcbad；(D)由dcbad 变成abcda。v M N I I a b c d 分析：画出磁感应线的分布情 况如图示，自右向左移动时，感应电流 的磁场向外，所以感应电流为逆时针方向。B 例2.如图所示，一水平放置的圆形通电线圈 I固定，有另一个较小的线圈 II从正上方下落，在下落过程中线圈II的平面保持与线圈 I的平面平行且两圆心同在一竖直线上，则线圈 II从正上方下落到穿过线圈 I直至在下方运动的过程中，从上往下看线圈 II：()(A)无感应电流；(B

10、)有顺时针方向的感应电流；(C)有先顺时针后逆时针的感应电流；(D)有先逆时针后顺时针的感应电流。II I C 来拒去留 如图所示，a、b、c、d为四根相同的铜棒，c、d固定在同一水平面上，a、b对称地放在 c、d棒上，它们接触良好，O点为四根棒围成的矩形的几何中心，一条形磁铁沿竖直方向向 O点 落下，则ab可能发生的情况是：()(A)保持静止；(B)分别远离O点；(C)分别向O点靠近；(D)无法判断。v c d a b O C 思考：1.下图中，若磁场不变，使 a 向右运动，则b将向 运动。c d a b B 右 2.若B 减少，ab将如何运动？答：分别向两边远离 在水平面上有一固定的 U形

11、金属框架，框架上置一金属杆ab，如图示（纸面即水平面），在垂直纸面方向有一匀强磁场，则以下说法中正确的是：（）a b A.若磁场方向垂直纸面向外并增加时，杆ab将向右移动。B.若磁场方向垂直纸面向外并减少时，杆ab将向右移动。C.若磁场方向垂直纸面向里并增加时，杆ab将向右移动。D.若磁场方向垂直纸面向里并减少时，杆ab将向右移动。点拨：=BS，杆ab将向右移动 ，S增大，增大，只有B减小，才能阻碍增大 B D 例例5.如图所示，两个相同的铝环套在一根无限长的光滑杆上，将一条形磁铁向左插入铝环(未穿出)的过程中，两环的运动情况是：()(A)同时向左运动，距离增大；(B)同时向左运动，距离不变；

12、(C)同时向左运动，距离变小；(D)同时向右运动，距离增大。S N v C 例例4 .如图示，一闭合的铜环从静止开始由高处下落通过条形磁铁后继续下落，空气阻力不计，则在圆环的运动过程中，下列说法正确的是：（）A.圆环在磁铁的上方时，加速度小于g，在下方时大于g，B.圆环在磁铁的上方时，加速度小于g，在下方时也小于g，C.圆环在磁铁的上方时，加速度小于g，在下方时等于g，D.圆环在磁铁的上方时，加速度大于g，在下方时小于g.S N B 例例1.在同一铁芯上绕着两个线圈，单刀双掷开关原来接在点 1，现把它从 1扳向2，试判断在此过程中，在电阻R上的电流方向是：(如图所示)()(A)先由P?Q，再由

13、Q?P；(B)先由Q?P，再由P?Q；(C)始终由Q?P；(D)始终由P?Q。A 2 1 B P Q C 如图所示，发现放在光滑金属导轨上的ab导体向右移动，其可能的原因是()闭合S 断开S 闭合S后，减少电阻R 闭合S后，增大电阻R A B C D A 法拉第 电磁感应定律 1.法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律 a.如果磁感应强度B不变,磁通量的变化是由于闭合 电路的面积发生变化而引起的,则有 b.如果闭合电路的面积不变,磁通量的变化是由于磁 感应强度B发生变化而引起的,则有 c.如果磁通量的变化是由于磁感应强度 B和闭合电路的面积共同 发生变化而引起的,则有 电路中感应电动势的大小，跟

14、穿过这一电路的磁通 量的变化率成正比。-E=nBS/t E=n S B/t E=n(BS)/t E=n/t 2.切割磁感线运动时-a.导体平动时,E=Bl vsin 为B和v 之间的夹角,若B、v、l 三者两两垂直，则 E=Bl v b.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,E=1/2 B l 2 c.矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的任意轴匀速转动时,E=nBSsin.为线圈平面和中性面之间的夹角.产生感应电动势的那部分导体相当于电源.关于线圈中产生的感应电动势，下列叙述中正确的是 ()A.穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大。B.穿过线圈的磁通量增量越大，感应电动势越大

15、。C.磁通量减少得越快，感应电动势越大。D.磁通量为0 时，感应电动势也为 0。E.线圈中磁通量变化越大，感应电动势一定越大 F.线圈中磁通量变化越快，感应电动势越大 G.线圈放在磁感强度越强的地方，产生的感应电 动势一定越大 C F 注意:1.、/t 的区别:变化的物理量达到最大时,其对时间的变化率等于 0 矩形形线框abcd 绕OO?轴在磁感强度为0.2T的匀强磁场中以2 rs 的转速匀速转动，已知 ab=20cm，bd=40cm，匝数为100匝，当线框从如图示位置开始转 过90，则线圈中磁通量的变化量等于多少？磁通量平均变化率为多少？线圈中产生的平均感应电动势为多少？a b c d O?

16、O 解：转过90时，线圈中磁通量的变化量=BS-0=0.016Wb.周期为 T=1/2=0.5s t=1/4 T=0.125s /t=0.016/0.125=0.128 Wb/s，E=n/t=12.8V 有一边长为有一边长为l、匝数为、匝数为n、电阻为、电阻为R的正方形闭合的正方形闭合线框，处于磁感应强度为线框，处于磁感应强度为 B匀强磁场中，磁场方向垂直匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，若将线框在磁场中翻转于线圈平面，若将线框在磁场中翻转 180，求在这个，求在这个过程中通过导线横截面的电量。过程中通过导线横截面的电量。解：解：将线框转过将线框转过180，则穿过线框的磁通量的，则穿过线框的

17、磁通量的 变化量大小是变化量大小是 =2BS=2B l 2 这个过程中产生的感应电动势为 E=n /t 感应电流 I=E/R 所以电量 q=I t=n /R=2nB l 2/R 如图，一圆环与外切正方形线框均由相同的绝缘如图，一圆环与外切正方形线框均由相同的绝缘导线制成，并各自形成闭合回路，匀强磁场布满整个方形线框，当磁场均匀变化时，线框和圆环中的感应电动势之比是多大？感应电流之比等于多少？解：设正方形边长为2a，则圆环半径为a，两者面积之比为 S1/S2=4a2/a2=4/,电阻之比为 R1/R2=8a/2 a=4/E=/t=SB/t S E1/E2=S1/S2=4a2/a2=4/,1122

18、121?RREEII 在一磁感应强度 B=0.5T的匀强磁场中,垂直于磁场方向水平放置着两根相距为 h=0.1m的平行金属导轨MN与PQ,导轨的电阻忽略不计,在两根导轨的端点 N、Q之间连接一阻值R=0.3的电阻，导轨上跨放着一根长为L=0.2m,每米长电阻r=2.0/m的金属棒 ab。金属棒与导轨正交放置，交点为 c、d。当金属棒以速度 v=4.0m/s向右做匀速运动时，试求：（1）电阻R中的电流强度大小和方向 （2）使金属棒做匀速运动的外力 （3）金属棒ab两端点间的电势差 d N Q R a b c M P h v 0.4A R中电流方向从N流向Q 0.02N 0.32V 切割型：用同样

19、材料和规格的导线做成的圆环 a和b，它们的半径之比ra：rb2：1，连接两圆环部分的两根直导线的电阻不计，均匀变化的磁场具有理想的边界如图所示，磁感应强度以恒定的变化率变化.那么当a环置于磁场中与 b环置于磁场中两种情况下，A、B两点电势差之比U1/U2为 .B A B A 解:设小圆电阻为R,则大圆电阻为2R,小圆面积为S,大圆面积为4S.分别画出等效电路如图:E1 2R R B A E2 2R R B A E=/t=S B/t S 由闭合电路欧姆定律 对上图 U1=E 1/3 对下图 U2=2E 2/3 U1/U2=E 1/2E 2=4S/2S=2 2：1 例例2.单匝矩形线圈在匀强磁场中

20、匀速转动，转轴垂直于磁场，若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示,则线圈中 A0时刻感应电动势最大 BD时刻感应电动势为零 CD时刻感应电动势最大 DO至D时间内平均感生 电动势为0.4V A B D 1 t/s/10-3 Wb A 0 B D 2 0.01 例5.一个N 匝圆线圈，放在磁感强度为B 的匀强磁场中，线圈平面跟磁感强度方向成30角，磁感强度随时间均匀变化，线圈导线规格不变，下列方法中可使线圈中感应电流增加一倍的是 A将线圈匝数增加一倍 B将线圈面积增加一倍 C将线圈半径增加一倍 D适当改变线圈的取向 30 B 解：E=N /t=NSB/t=sin 30 NS B/t I=

21、E/R 线圈匝数增加一倍，E 和电阻R 都增大一倍，I 不变。线圈面积增加一倍，E 增大到2 倍，R增大到 倍，I 增大 到 倍 22线圈半径增加一倍，E 增大到4倍，R增大到2倍，I 加倍.改变线圈的取向，使线圈平面跟磁感强度垂直。E 增大一倍，R 不变，I 加倍。C D 如图所示，面积为 0.2m2的100匝线圈A处的磁场中，磁场方向垂直于线圈平面。磁感应强度随时间变化的规律是B=（6-0.2t)T，已知电路中的 R1=4，R2=6，电容C=30F，线圈A的电阻不计，求：（1）闭合S后，通过R2的电流强度大小及方向。（2）闭合S一段时间后，再断开 S，S断开后通过R2的电荷量是多少？A C

22、 S R1 R2（1）0.4A 由上而下 （2）7.210-5C 例4.如图所示，线圈内有理想边界的磁场，当磁场均匀增加时，有一带电粒子静止于平行板(两板水平放置)电容器中间，则此粒子带 _ 电，若线圈的匝数为n，平行板电容器的板间距离为 d，粒子的质量为m，带电量为q，则磁感应强度的变化率 为 。(设线圈的面积为S)解：分析粒子的受力情况如图：mg qE 由平衡条件得 qE=qU/d=mg 由楞次定律，上板带正电，E向下,粒子带 负电 由法拉第电磁感应定律 U=n /t=nS B/t B/t=U/nS=mgd/nqS 负 mgdnqS R B a b 例例2.如图示，匀强磁场竖直向下，一根直

23、导线 ab在水平桌面上，以匀速率 v向右垂直磁感应线滑入匀强磁场中，做切割磁感应线运动，不考虑空气阻力，直导线ab在下落过程中产生的感应电动势将会：()A.逐渐增大 B.逐渐减小 C.为0 D.保持不变 v vt vx vy 解：E=Bl vt sin=Bl vx ab做平抛运动，水平速度保持不变，感应电动势保持不变。D A 自感自感 5.自感线圈的作用：通过线圈中的电流不能突变 6.自感现象的应用：日光灯电路、LC振荡电路等，7.自感现象的危害与防止：在切断自感系数很大、而电流又很强的电路瞬间形成电弧，必须采用特制的安全开关；精密线绕电阻为了消除使用过程中电流变化引起的自感现象，采用双线绕法

24、。电路如图所示，A A1和A A2是完全相同的灯泡，线圈 L L的电阻可以忽略下列说法中正确的是（）A B A K A A B K A A 2 1 1 2 合上开关 接通电路时，先亮，后亮，最后一样亮 合上开关 接通电路时，和 始终一样亮 C K A A D K A A 2 1 1 2、断开开关 切断电路时，立刻熄灭，过一会儿才熄灭 断开开关 切断电路时，和 都要过一会儿才熄灭 R2 L R1 S A1 A2 例、如图示电路，合上 S时，发现电流表A1向右偏，则当断开S的瞬间，电流表 A1、A2指针的偏转情况是：（）A.A1向左，A2向右 B.A1向右，A2向左 C.A1、A2都向右 D.A1

25、、A2都向左 解：合上S后稳定时，R2和L中电流方向向右 断开S的瞬间，L中电流不能突变，仍然向右，通过闭合回路中的电流为逆时针方向，A1中电流方向与原来相反。所以 A1向左，A2向右 A 例例4.如图14所示的电路，L1和L2是两个相同的小电珠，L是一个自感系数相当大的线圈，其电阻与R相同，由于存在自感现象，在电键S接通时，_灯先亮；S断开时，_灯先熄灭。L2 L1 L R S L1 L2 例例2.如图所示，多匝电感线圈的电阻和电池内阻都忽略不计，两个电阻的阻值都是R，电键S原来打开，电流为I0，今合上电键将一电阻短路，于是线圈有自感电动势产生，这电动势（）A.有阻碍电流的作用，最后电流由

26、I0 减少到零 B.有阻碍电流的作用，最后电流总小于 I0 C.有阻碍电流增大的作用，因而电流 I0保持不变 D.有阻碍电流增大的作用，但电流最后还是增大到2 I0 S R R I0 L 线圈中的电流不能突变线圈中的电流不能突变 D 如图示如图示a、b的电路中，电阻的电路中，电阻R和自感线圈和自感线圈L的电阻的电阻值都很小，且小于灯值都很小，且小于灯 A的电阻，接通的电阻，接通S，使电路达到稳，使电路达到稳定，灯泡定，灯泡A发光，则发光，则 （）A.在电路在电路a中，断开中，断开S后，后，A将逐渐变暗将逐渐变暗 B.在电路在电路a中，断开中，断开S后，后，A将先变得更亮，然后渐暗将先变得更亮，然后渐暗 C.在电路在电路b中，断开中，断开S后，后，A将逐渐变暗将逐渐变暗 D.在电路b中，断开S后，A将先变得更亮，然后渐暗 A L R S（a）A L R S（b）A D 如图所示，是测量自感系数如图所示，是测量自感系数 L很大的线圈直流电阻很大的线圈直流电阻的电路，L两端并联一只电压表，用来测量自感线圈的电压，在测量完毕后，将电路解体时应电压，在测量完毕后，将电路解体时应 （）A.先断开S1 B.先断开S2 C.先拆除电流表 D.先拆除电阻R L R S1 A V S2 B