电磁感应复习课件

第九章电磁感应第一课时电磁感应现象楞次定律一．电磁感应现象1、产生感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化．2、引起磁通量变化的常见情况⑴闭合电路的部分导体做切割磁感线运动．⑵线圈在磁场中转动．⑶磁感应强度B变化．vAB4、电磁感应现象的实质是产生感应电动势，如果回路闭合则产生感应电流；如果回路不闭合，则只有感应电动势而无感应电流．3、产生感应电动势的条件无论回路是否闭合，只要穿过线圈平面的磁通量发生变化，线路中就有感应电动势．ErvABBEr产生感应电动势的那部分导体就相当于电源。【例与练】如图所示，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流，下列办法中可行的是()A.将线框向左拉出磁场B.以ab边为轴转动(小于90)C.以ad边为轴转动(小于60)D.以bc边为轴转动(小于60)ABC【例与练】如图所示，在通电直导线的正下方有矩形导线框，导线框在下列运动中能产生感应电流的是（）A．导线框在水平方向向右匀速运动B．导线框在水平方向向右加速运动C．导线框以直导线为轴旋转D．导线框向直导线靠近D⑴内容:感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。1、楞次定律⑵适用范围：各种电磁感应现象2、对楞次定律的理解：回路磁通量的变化产生阻碍感应电流（磁场）⑴谁起阻碍作用阻碍什么如何阻碍阻碍效果感应电流的磁场原磁场的磁通量变化“增反减同”二．楞次定律和右手定则减缓原磁场的磁通量的变化阻碍不能阻止，该怎么变化还怎么变化⑵从实际问题上来理解①阻碍原磁通量的变化：增“反”减“同”②阻碍相对运动的：来“拒”去“留”③使线圈面积有扩大或缩小的趋势：增“缩”减“扩”⑶从能量观点看：由于“阻碍”，为了维持原磁场的变化，必须有外力克服这一“阻碍”而做功，从而导致其他形式的能转化为电能。所以楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的体现。④阻碍原电流的变化(自感现象)：增“反”减“同”3．楞次定律的使用步骤【例与练】某实验小组用如图所示的实验装置来验证楞次定律．当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时，通过电流计的感应电流方向是()A．a→G→bB．先a→G→b，后b→G→aC．b→G→aD．先b→G→a，后a→G→bD【例与练】(2010·海南卷)一金属圆环水平固定放置．现将一竖直的条形磁铁，在圆环上方沿圆环轴线从静止开始释放．在条形磁铁穿过圆环的过程中，条形磁铁与圆环()A．始终相互吸引B．始终相互排斥C．先相互吸引，后相互排斥D．先相互排斥，后相互吸引DARBPK⑴突然闭合开关【例与练】如图所示，进行以下操作，请判断R中的电流方向⑵突然断开开关⑶开关闭合后，P向左或向右滑动时。A→BB→AP左移：A→BP右移：B→A【例与练】如图所示，通电螺线管置于闭合金属环a的轴线上，当螺线管中电流I减小时()A.环有缩小的趋势以阻碍原磁通量的减小B.环有扩大的趋势以阻碍原磁通量的减小C.环有缩小的趋势以阻碍原磁通量的增大D.环有扩大的趋势以阻碍原磁通量的增大A【例与练】如下图所示，甲是闭合铜线框，乙是有缺口的铜线框，丙是闭合的塑料线框，它们的正下方都放置一薄强磁铁，现将甲、乙、丙拿至相同高度H处同时释放(各线框下落过程中不翻转)，则以下说法正确的是()A．三者同时落地B．甲、乙同时落地，丙后落地C．甲、丙同时落地，乙后落地D．乙、丙同时落地，甲后落地D4、右手定则伸开右手，使拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导体运动的方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向。acdbvB如图：①ab如何运动？②ab的速度能大于v吗?【例与练】如右图所示，当导线ab在电阻不计的金属导轨上滑动时，线圈C向右摆动．则ab的运动情况是()A．向左或向右做匀速运动B．向左或向右做减速运动C．向左或向右做加速运动D．只能向右做匀加速运动B【例与练】如图所示，在匀强磁场中放有平行铜导轨，它与大导线圈M相连接．要使小导线圈N获得顺时针方向的感应电流，则放在导轨中的裸金属棒ab的运动情况是(两导线圈共面放置)()A．向右匀速运动B．向左加速运动C．向右减速运动D．向右加速运动BC【例与练】如右图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，MN的左边有一闭合电路，当PQ在外力的作用下运动时，MN向右运动．则PQ所做的运动可能是()A．向右加速运动B．向左加速运动C．向右减速运动D．向左减速运动BC第二课时法拉第电磁感应定律自感、涡流4、与感应电流的关系：遵守闭合电路欧姆定律，即：一．感应电动势1、概念：在电磁感应现象中产生的电动势．2、条件：无论电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就一定有感应电动势．3、方向：产生感应电动势的那部分导体就相当于电源．导体的电阻相当于电源内阻，其中电流方向由低电势指向高电势．EIRrB减小B减小+-二．法拉第电磁感应定律1、法拉第电磁感应定律⑴内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量变化率成正比．⑵公式：(n为线圈的匝数)特别提醒：①感应电动势的大小由穿过电路的磁通量的变化率和线圈的匝数n共同决定，而与磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ的大小没有必然联系．tEnt②用公式求感应电动势时，S为线圈在磁场范围内的有效面积．BEnSt③通过回路截面的电荷量q仅与n、ΔΦ和回路电阻R有关，与时间长短无关．_nnqItttRR【例与练】如图所示是高频焊接原理示意图．线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝产生大量热量，将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少．以下说法正确的是()A．电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高得越快B．电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高得越快C．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小D．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大AD【例与练】一个由电阻均匀的导线绕制成的闭合线圈放在匀强磁场中，如图所示，线圈平面与磁场方向成60°角，磁感应强度随时间均匀变化，用下列哪种方法可使感应电流增加一倍()A．把线圈匝数增加一倍B．把线圈面积增加一倍C．把线圈半径增加一倍D．改变线圈与磁场方向的夹角解析：设导线的电阻率为ρ，横截面积为S0，线圈的半径为r，则:200sinsin22BnnrSrEBttInrRRtSC【例与练】(09年全国卷Ⅱ）如图，匀强磁场的磁感应强度方向垂直于纸面向里，大小随时间的变化率k为负的常量．用电阻率为ρ、横截面积为S的硬导线做成一边长为l的方框．将方框固定于纸面内，其右半部位于磁场区域中．求：(1)导线中感应电流的大小；(2)磁场对方框作用力的大小随时间的变化率．Bkt解析：(1)线框中产生的感应电动势：212BESlktt4lRS8EklSIR(2)导线框所受磁场力的大小为F=BIl，它随时间的变化率为：2288FBklSklSIllktt⑵运动方向和磁感线方向垂直：E＝Blv.2、导体切割磁感线产生的感应电动势⑴运动方向和磁感线不垂直①E＝Blvsinθ；②θ为导线运动方向跟磁感线方向的夹角．①本公式是在一定条件下得出的，除了磁场是匀强磁场外，还需B、l、v三者相互垂直．实际问题中当它们不相互垂直时，应取垂直的分量进行计算．②导体平动切割磁感线时，若v为平均速度，则E为平均感应电动势；若v为瞬时速度，则E为相应的瞬时感应电动势．应用公式E=Blv时应注意：④E＝Blv中的速度v是相对于磁场的速度，若磁场也运动时，应注意速度间的相对关系．③公式中的l为有效切割长度．如图，棒的有效长度为ab的弦长甲：l＝cd·sinβ(容易错认为l＝ab·sinβ)．乙：沿v1方向运动时，l＝MN；沿v2方向运动时，l＝0.丙：a、b、c、d四种情况的l相同。vvvvabcd丙⑶导体棒以棒上某点为轴在垂直磁场平面内匀速转动切割磁感线产生感应电动势：212EBl①导体棒以端点为轴匀速转动：②导体棒以棒中点为轴匀速转动：E=0③导体棒以棒中任意点为轴匀速转动：22121()2EBllOωABOωAB（AO或BO两点的电势差不为零。）218AOBOUUBl提示：往往用来求Δt时间内的平均感应电动势；而E＝Blvsinθ常用来求瞬时感应电动势．但两公式又是统一的，一般来说，公式适用于磁场变化求感应电动势，E＝Blv适用于切割磁感线求感应电动势．EntEnt拓展：若一个金属圆盘绕圆心匀速转动，边缘与圆心之间存在电势差：OAω212AOUBR特别提醒：求通过回路的电量时必须求平均电动势，再求平均电流，然后求电量。R【例与练】如图所示，长为6m的导体AB在磁感应强度B＝0.1T的匀强磁场中，以AB上的一点O为轴，沿着顺时针方向旋转．角速度ω＝5rad/s，O点距A端为2m，求AB的电势差．_21422BOBOBOBOBoBOlEBlvBlBlV4BOBOBOUEV2112AOAOAOAOUEBlV()()143ABABAOBOUVVV解析：BO段切割磁感线产生的感应电动势：同理可得：三．自感和涡流1、自感现象：由于通过导体自身的电流变化而产生的电磁感应现象．2、自感电动势⑴定义：由导体自身电流变化所产生的感应电动势．⑵表达式：⑶自感系数L①相关因素：与线圈的长短、横截面积、形状、匝数以及是否有铁芯等有关．②单位：亨利(H)，1mH＝10－3H，1μH＝10－6H.IELt由楞次定律知，自感电动势总是阻碍原来导体中电流的变化．当回路中的电流增加时，自感电动势和原来电流的方向相反；当回路中的电流减小时，自感电动势和原来电流的方向相同．自感对电路中的电流变化有延迟作用，使电流不能突变．⑷自感电动势的方向：应用：电磁炉、冶炼特种合金和特种钢。3、涡流：块状金属在变化的磁场中，或在磁场运动时，金属块内将产生感应电流。这种电流在金属块内自成闭合回路，很像水的旋涡，故叫涡电流，简称涡流。（1）、电磁阻尼现象：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是阻碍导体的运动，这种现象称为电磁阻尼。（2）、电磁驱动：磁场相对于导体转动，在导体中产生感应电流，感应电流使导体受到安培力，安培力使导体跟着磁场转动，这种现象称为电磁驱动。（3）、反电动势：电动机转动时产生的感应电动势总要削弱电源产生的电流,这个电动势叫反电动势.4、电磁阻尼、电磁驱动、反电动势（1）、感生电场：变化的磁场在其周围空间激发的电场称为感生电场。注：静止的电荷激发的电场叫静电场，静电场电场线是由正电荷出发，终于负电荷，电场线是不闭合的，而感生电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的。（2）、感生电动势：由感生电场使导体产生的电动势叫感生动势（导线不动，磁场随时间变化时在导线产生的感应电动势）注：感生电动势的非静电力是感生电场对电荷的作用。（3）、动生电动势：由于导体运动而产生的电动势。注：动生电动势的非静电力与洛伦兹力有关。5、感生电动势和动生电动势【例与练】在如图所示的电路中，A、B是相同的两个灯泡，L是一个带铁芯的线圈，直流电阻可不计。调节R，电路稳定时两灯都正常发光，则在开关合上和断开时()A.两灯同时点亮，同时熄灭B.合上S时，B比A先达到正常发光状态C.断开S时，A、B两灯都不会立即熄灭，通过A、B两灯的电流方向都与原来电流的方向相同D.断开S时，A灯会突然闪亮一下后再熄灭B第三课时电磁感应中的电路与图象问题方法归纳图【例与练】如图所示，两个互相连接的金属环用同样规格的导线制成，大环半径是小环半径的4倍，若穿过大环的磁场不变，小环中磁场变化率为k时，其路端电压为U；若小环中磁场不变，而大环中磁场变化率也为k时，其路端电压为多大？解析：根据题意设小环电阻为R，则大环电阻为4R，小环的面积为S，大环的面积为16S，且ΔB/