1、电磁感应专题复习电磁感应专题复习F F=BS一、磁通量（一、磁通量（）：单位单位:韦伯韦伯(Wb)1Wb=1T1m2=1Vs1、磁通量定义：、磁通量定义：S2、F F表示穿过某面的磁感线表示穿过某面的磁感线 条数的代数和。条数的代数和。3、磁通量的变化量：、磁通量的变化量：初初末末F F F F FF4、磁通密度：、磁通密度：穿过单位面积的磁通量穿过单位面积的磁通量 SBF F（磁感应强度（磁感应强度B）说明：说明：B与与、S无关由磁场本身决定。无关由磁场本身决定。例例1：如图所示，两个同心放置的同平面的金属圆：如图所示，两个同心放置的同平面的金属圆环，条形磁铁穿过圆心且与两环平面垂直，则通过
2、环，条形磁铁穿过圆心且与两环平面垂直，则通过两圆环的磁通量两圆环的磁通量F Fa、F Fb比较：（比较：（）AF Fa F Fb；B F Fa F Fb；CF Fa F Fb；D不能比较不能比较A二、电磁感应现象：二、电磁感应现象：1、产生条件：、产生条件：F F 发生变化发生变化有有E感感有有I感感闭合回路闭合回路利用利用磁场磁场产生产生电流电流的现象。的现象。引起磁通量引起磁通量F F 变化的因素：变化的因素：B 变化变化S 变化变化B与与S夹角夹角变化变化B 例例2：在长直导线电流的磁场中，线圈做如图在长直导线电流的磁场中，线圈做如图的运动，判断线圈中有没有感应电流？的运动，判断线圈中有
3、没有感应电流？A、向右平动向右平动 B、向下平动向下平动 C、绕轴转动（绕轴转动（ad边向外）边向外）D、从纸面里向纸外作平动从纸面里向纸外作平动 E、向上平动（线圈有个缺口）向上平动（线圈有个缺口）B、C、D2、感应电流方向的判定：、感应电流方向的判定：右手定则：右手定则：仅适用于仅适用于“切割切割”楞次定律：楞次定律：普遍适用普遍适用说明：阻碍不是阻止，是延缓；说明：阻碍不是阻止，是延缓；阻碍的表现为：阻碍的表现为：“增增”反，反，“减减”同；同；内容：感应电流的磁场总是要内容：感应电流的磁场总是要阻碍阻碍 引起感应电流的磁通量的变化引起感应电流的磁通量的变化 3.应用楞次定律解题的步骤：
4、应用楞次定律解题的步骤：（1）明确原磁场方向）明确原磁场方向（2）明确穿过闭合回路的磁通量如何变化）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利用安培定则确定感应电流的方向例例3：一平面线圈用细杆悬于一平面线圈用细杆悬于P点，开始时细杆处于点，开始时细杆处于水平位置，释放后让它在如图所示的匀强磁场中运水平位置，释放后让它在如图所示的匀强磁场中运动已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次动已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置通过位置和位置和位置时，顺着磁场的方向看去，线时，顺着磁场的方向看
5、去，线圈中感应电流的方向分别为：（圈中感应电流的方向分别为：（）A.逆时针方向逆时针方向(位置位置)逆时针方向逆时针方向(位置位置)；B.逆时针方向逆时针方向(位置位置)顺时针方向顺时针方向(位置位置)；C.顺时针方向顺时针方向(位置位置)顺时针方向顺时针方向(位置位置)；D.顺时针方向顺时针方向(位置位置)逆时针方向逆时针方向(位置位置)B例例4：如图如图所示，导线框所示，导线框abcd与导线在同一平面内，与导线在同一平面内，直导线通有恒定电流直导线通有恒定电流I，当线框由左向右匀速通过，当线框由左向右匀速通过直导线时，线框中感应电流的方向是：直导线时，线框中感应电流的方向是：A先先abcd
6、，后，后dcba，再，再abcd；B先先abcd，后，后dcba；C始终始终dcba；D先先dcba，后，后abcd，再，再dcba；D与感应电流方向相关问题与感应电流方向相关问题 例例6：两个大小不同的绝缘圆环，如图所示叠放在两个大小不同的绝缘圆环，如图所示叠放在一起，小圆环有一半面积在大圆内。当大圆环通上一起，小圆环有一半面积在大圆内。当大圆环通上顺时针方向电流的瞬间，小圆环中感应电流的方向顺时针方向电流的瞬间，小圆环中感应电流的方向是（是（）A.顺时针方向顺时针方向 B.逆时针方向逆时针方向 C.左半圆顺时针，右半圆逆时针左半圆顺时针，右半圆逆时针 D.无感应电流无感应电流B与感应电流方
7、向相关问题与感应电流方向相关问题 例例7：如图所示，线圈如图所示，线圈L1，铁芯，线圈，铁芯，线圈L2都可都可自由移动，自由移动，K闭合，欲使闭合，欲使L2中有感应电流且流过电中有感应电流且流过电阻阻R 的电流方向从的电流方向从ab，可采用的办法是，可采用的办法是 使使L2迅速靠近迅速靠近L1 将变阻器将变阻器R的滑的滑 动触头向右移动动触头向右移动 在在L1中插入铁芯中插入铁芯 断开电路中的电键断开电路中的电键 L1L2与感应电流方向相关问题与感应电流方向相关问题ABC 例例8：在匀强磁场中放一平行金属导轨，导轨跟大在匀强磁场中放一平行金属导轨，导轨跟大线圈线圈M相接如图所示，导轨上放一根导
8、线相接如图所示，导轨上放一根导线ab，磁，磁感线垂直于导轨所在平面，假定除感线垂直于导轨所在平面，假定除ab导线外其余导线外其余部分电阻不计，欲使所包围的小闭合线圈部分电阻不计，欲使所包围的小闭合线圈N产产生顺时针方向感应电流，导线生顺时针方向感应电流，导线ab需（需（）A匀速向右运动匀速向右运动 B加速向右运动加速向右运动 C减速向右运动减速向右运动 D加速向左运动加速向左运动与感应电流方向相关问题与感应电流方向相关问题CD1、法拉第电磁感应定律：、法拉第电磁感应定律：t FF NE(普遍适用，常用于感生普遍适用，常用于感生)磁通量的变化率磁通量的变化率2、特例：、特例：vBLE （常用于动
9、生，切割）（常用于动生，切割）B、L、v互相垂直互相垂直条件：条件：说明：说明：tNE FF 求平均值求平均值vBLE 求瞬时值和平均值求瞬时值和平均值区分：区分：F F/t F F F F决定电动势的大小决定电动势的大小 F F/t三、感应电动势的大小：三、感应电动势的大小：例例9：如下图所示，长为如下图所示，长为L的铜杆的铜杆OA以以O为轴在为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角速度垂直于匀强磁场的平面内以角速度匀速转动，匀速转动，磁场的磁感应强度为磁场的磁感应强度为B，求杆，求杆OA两端的电势差。两端的电势差。L001222AvvLvL 平均速度平均速度切割法：切割法：L 2BL21vBLE
10、2t2t2t22LLLBBBSBEl四、自感现象：四、自感现象：由于通过导体自身回路电流的变化而由于通过导体自身回路电流的变化而 引起的电磁感应现象引起的电磁感应现象1、自感电动势：、自感电动势：tILE 自自作用：总是阻碍电流的变化作用：总是阻碍电流的变化L自感系数自感系数由线圈决定由线圈决定单位：亨利单位：亨利(H)、mH、H原电流增大，产生反向的电流原电流增大，产生反向的电流原电流减小，产生同向的电流原电流减小，产生同向的电流线圈越粗、线圈越长、线圈越粗、线圈越长、线圈越密、有铁心，线圈越密、有铁心，L越大越大通电自感：通电自感：2、两种自感现象：、两种自感现象：断电自感：断电自感：例例
11、10：在如图所示的电路中，在如图所示的电路中，a、b为两个完全相同的灯为两个完全相同的灯泡，泡，L为自感线圈，为自感线圈，E为电源，为电源，S为开关，关于两灯泡点为开关，关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序，下列说法正确的是亮和熄灭的先后次序，下列说法正确的是:A.合上开关，合上开关，a先亮，先亮，b后亮；断开开关，后亮；断开开关，a、b同时熄灭同时熄灭 B.合上开关，合上开关，b先亮，先亮，a后亮；断开开关，后亮；断开开关，a先熄灭，先熄灭，b后后熄灭熄灭C.合上开关，合上开关，b先亮，先亮，a后亮；后亮；断开开关，断开开关，a、b同时熄灭同时熄灭D.合上开关，合上开关，a、b同时亮；同时亮；断开
12、开关，断开开关，b先熄灭，先熄灭，a后熄灭后熄灭EabLS(C)例例11：如图所示的电路，如图所示的电路，D1和和D2是两个相同的小电是两个相同的小电珠，珠，L是一个自感系数相当大的线圈，其电阻与是一个自感系数相当大的线圈，其电阻与R相相同，由于存在自感现象，在电键同，由于存在自感现象，在电键S接通和断开时，接通和断开时，灯泡灯泡D1和和D2先后亮暗的次序是：先后亮暗的次序是：()A.接通时接通时D1先达最亮，断开时先达最亮，断开时D1后暗；后暗；B.接通时接通时D2先达最亮，断开时先达最亮，断开时D2后暗；后暗；C.接通时接通时D1先达最亮，断开时先达最亮，断开时D1先暗；先暗；D.接通时接
13、通时D2先达最亮，断开时先达最亮，断开时D2先暗先暗AtnEFrREI电压（电势差）电压（电势差）RURIUIP22RB vRbar五、综合应用：五、综合应用：1、与电路相关问题：、与电路相关问题：例例12：粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行。现使线框以同样大边界与正方形线框的边平行。现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如图所示，小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如图所示，则在移出过程中线框一边则在移出过程中线框一边a、b两点间的电势差
14、绝两点间的电势差绝对值最大的是（对值最大的是（）babavbavbavA.B.C.D.B例例13：一直升飞机停在南半球的地磁极上空。该处一直升飞机停在南半球的地磁极上空。该处地磁场的方向竖直向上，磁感应强度为地磁场的方向竖直向上，磁感应强度为B。直升飞机。直升飞机螺旋桨叶片的长度为螺旋桨叶片的长度为l，螺旋桨转动的频率为，螺旋桨转动的频率为f，顺着，顺着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨按顺时针方向转动。地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨按顺时针方向转动。螺旋桨叶片的近轴端为螺旋桨叶片的近轴端为a，远轴端为，远轴端为b，如图所示。，如图所示。如果忽略如果忽略a到转轴中心线的距离，用到转轴中心线的距离，用表
15、示每个叶片中表示每个叶片中的感应电动势，则：的感应电动势，则：A f l 2B，且，且a点电势低于点电势低于b点电势点电势 B2fl2B，且，且a点电势低于点电势低于b点电势点电势C f l2B，且，且a点点电势高于电势高于b点电势点电势D2 f l2B，且，且a点点电势高于电势高于b点电势点电势(A)例例15：如图所示，用相同的均匀导线制成的两个如图所示，用相同的均匀导线制成的两个圆环圆环a和和b，已知，已知a的半径是的半径是b的两倍，若在的两倍，若在a内存内存在着随时间均匀变化的磁场，在着随时间均匀变化的磁场，b在磁场外，在磁场外，MN 两端的电压为两端的电压为U，则当，则当b内存在着相同
16、的磁场而内存在着相同的磁场而a又在磁场外时，又在磁场外时，MN 两点间的电压为多少？两点间的电压为多少？U/2例例1616：光滑金属导轨放置在匀强：光滑金属导轨放置在匀强磁场中，金属杆磁场中，金属杆abab与导轨接触良与导轨接触良好，并由静止释放。已知：金属好，并由静止释放。已知：金属杆质量为杆质量为m m，长度为，长度为L L，磁感应强，磁感应强度为度为B B，导轨上联有电阻，导轨上联有电阻R R，导轨，导轨其它各处的电阻可忽略，且导轨其它各处的电阻可忽略，且导轨足够长、磁场足够大。问：金属足够长、磁场足够大。问：金属杆最终可达到的速度多大？杆最终可达到的速度多大？bR BamL当当ab杆达
17、到匀速运动后，重力与安培力平衡。有：杆达到匀速运动后，重力与安培力平衡。有：mg=BIL。又：又：I=E/R，E=BL则：则：22LBmgR )sin(cosLB)cos(sinmgRv22m 例例17：如图甲所示，如图甲所示，AB、CD是两根足够长的固定是两根足够长的固定平行金属导轨，两导轨间的距离为平行金属导轨，两导轨间的距离为l，导轨平面与水，导轨平面与水平面的夹角是平面的夹角是 ，在整个导轨平面内都有垂直于导，在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场，磁感强度为轨平面斜向上方的匀强磁场，磁感强度为B，在导轨，在导轨的的A、C端连接一个阻值为端连接一个阻值为R的电阻一根垂直于
18、导的电阻一根垂直于导轨放置的金属棒轨放置的金属棒ab，质量为，质量为m，从静止开始沿导轨，从静止开始沿导轨下滑，求下滑，求ab棒的最大速度棒的最大速度(要求画出的要求画出的ab棒受力图，棒受力图，已知已知ab与导轨间的动摩擦因数与导轨间的动摩擦因数 ，导轨和金属棒的，导轨和金属棒的电阻都不计电阻都不计)若若B 竖直向上，竖直向上，则结果又怎样？则结果又怎样？22mLB)cos(sinmgRv 例例18：电阻为电阻为R的矩形导线框的矩形导线框abcd，边长，边长ab=l，ad=h，质量为，质量为m，自某一高度自由落体，通过一，自某一高度自由落体，通过一匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁场区域的匀
19、强磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁场区域的宽度为宽度为h，如图，若线框恰好以恒定速度通过磁场，如图，若线框恰好以恒定速度通过磁场，线框内产生的焦耳热等于线框内产生的焦耳热等于 。(不考不考虑空气阻力虑空气阻力)lhh a b c d2mgh例例19：如图所示，一个如图所示，一个“”形导轨形导轨PMNQ的的质量为质量为M，水平固定在一个竖直向下的匀强磁场，水平固定在一个竖直向下的匀强磁场中，导轨上跨放一根质量为中，导轨上跨放一根质量为m的金属棒的金属棒ab，导轨，导轨的的MN边和金属棒边和金属棒ab平行，它们的电阻分别是平行，它们的电阻分别是R和和r，摩擦及导轨的其余部分的电阻不计。若沿着，摩擦及
20、导轨的其余部分的电阻不计。若沿着MP方向给方向给ab一个初速度一个初速度v0，设导轨足够长。求在金，设导轨足够长。求在金属棒属棒ab中产生的热量。中产生的热量。Qab m v02 r/2(Rr)MNPQabBrR解解:MNPQabBrR v0FQ2 m v0 2 r/2(Rr)dBla W=2B2a2 l v/RdBlaW=2B2a2 d v/R1.如图所示，一宽如图所示，一宽40cm的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里一边长为里一边长为20cm的正方形导线框位于纸面内，以垂直于磁场边的正方形导线框位于纸面内，以垂直于磁场边界的恒定速度界的恒定速度v20cm/
21、s通过磁场区域，在运动过程中，线框有通过磁场区域，在运动过程中，线框有一边始终与磁场区域的边界平行取它刚进入磁场的时刻一边始终与磁场区域的边界平行取它刚进入磁场的时刻t0.在在下列图线中，正确反映感应电流随时间变化规律的是下列图线中，正确反映感应电流随时间变化规律的是dcba思考思考:你能作出你能作出ad间电压与时间的关系图象吗间电压与时间的关系图象吗?c 电磁感应中的电磁感应中的图象问题图象问题2 2、如图所示竖直放置的螺线管和导线、如图所示竖直放置的螺线管和导线abcd构成回路，构成回路，螺线管下方水平桌面上有一导体环。当导线螺线管下方水平桌面上有一导体环。当导线abcd所围所围区域内的磁场按下列哪一图示方式变化时，导体环将区域内的磁场按下列哪一图示方式变化时，导体环将受到向上的磁场力作用？受到向上的磁场力作用？adcb B0tB0tB0tB0tBABCD A
