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1、电磁感应专题一第1页，本讲稿共26页2007年高考电磁感应考点年高考电磁感应考点了解电磁感应现象了解电磁感应现象了解磁通量的概念了解磁通量的概念理解并应用法拉第电磁感应定律理解并应用法拉第电磁感应定律理解并应用楞次定律理解并应用楞次定律了解自感现象和涡流现象了解自感现象和涡流现象第2页，本讲稿共26页本章各年高考的知识点本章各年高考的知识点2005200420032002 2001全国卷全国卷(湖南湖南)IT图象图象求感应电动势求感应电动势大小及方向大小及方向力电综力电综合合求求I大小大小.方向方向电磁流量电磁流量计计上海上海1.图象图象2.力电综合力电综合1.楞次定律楞次定律2.力电综合求力
2、电综合求E1.电路电路问题综问题综合合,求求I.2.功率功率1.楞次楞次定律定律2.综合综合求功率求功率.E1.延时开关延时开关,受力分析受力分析2.综合综合:功功率率广州广州求求E及判断及判断能量关系能量关系综合求功率综合求功率综合求综合求I及及IT图象图象1.求功率求功率2.综合综合:力力电综合电综合北京北京电磁感应电磁感应现象现象电路综合题电路综合题 见全国卷见全国卷第3页，本讲稿共26页高考命题导向高考命题导向1、感应电流产生的条件，运用楞次定律和右手定则判定感应电流产生的条件，运用楞次定律和右手定则判定E感感和和I感感的方向；的方向；2、运用运用E=n/t和和E=BLv分析和计算感应
3、电动势的大小以及分析和计算感应电动势的大小以及通电和断电过程中自感现象的分析；通电和断电过程中自感现象的分析；本章高考命题集中在以下四个方面：本章高考命题集中在以下四个方面：3、电磁感应现象与磁场、电路、力学、能量等知识相联电磁感应现象与磁场、电路、力学、能量等知识相联系的综合题的分析与计算；系的综合题的分析与计算；4、电磁感应图象问题；电磁感应图象问题；第4页，本讲稿共26页知知 识识 网网 络络电磁感应电磁感应磁磁通通量量电磁感电磁感应现象应现象电磁感应电磁感应规律规律电磁感应电磁感应应用应用感应电动势的大小：感应电动势的大小：感应电流、电动势感应电流、电动势方向的判断：方向的判断：楞次定
4、律楞次定律右手定则右手定则变化变化变变化化快快慢慢阻碍阻碍变化变化自感自感现象现象日日光光灯灯第5页，本讲稿共26页一、磁通量一、磁通量1、概念：穿过某一面积的磁感线条数。简称磁通、概念：穿过某一面积的磁感线条数。简称磁通2、磁通量的计算、磁通量的计算公式公式=BS适用条件：适用条件：匀强磁场；匀强磁场；磁感线与线圈平面垂直磁感线与线圈平面垂直在匀强磁场在匀强磁场B中，若磁感线与平面不垂直，公式中，若磁感线与平面不垂直，公式=BS中的中的S应为平应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积。面在垂直于磁感线方向上的投影面积。若对同一平面，磁感线有穿入、穿出，则磁通量等于穿过平面的磁感若对同一平面，磁
5、感线有穿入、穿出，则磁通量等于穿过平面的磁感线的净条数：线的净条数：=1 2；即穿入、穿出要相互抵消。即穿入、穿出要相互抵消。单位：韦伯（单位：韦伯（Wb）1W1Wb b=1T=1T m m2 2=1V=1V s=1kgs=1kg m m2 2/（A A s s2 2）由于由于B=/S，B亦可称为磁通密度亦可称为磁通密度可以认为磁通量就是可以认为磁通量就是穿过穿过某个面的磁感线条数。某个面的磁感线条数。第6页，本讲稿共26页二、电磁感应现象二、电磁感应现象感应电流产生的条件感应电流产生的条件 1.1.利用磁场产生电流的现象称为利用磁场产生电流的现象称为所产生的电动势称为所产生的电动势称为 ，所
6、产生的电流称为，所产生的电流称为 .2.2.产生感应电流的条件：产生感应电流的条件：电磁感应现象的实质是产生感应电动势，电路闭合才有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，但只要磁通发感应电流，若电路不闭合，虽没有电流，但只要磁通发生变化感应电动势依然存在。而产生感应电动势的那部生变化感应电动势依然存在。而产生感应电动势的那部分导体相当于分导体相当于电源电源。电磁感应现象电磁感应现象感应电动势感应电动势感应电流感应电流 闭合电路；闭合电路；穿过闭合电路的磁通量发生变化。穿过闭合电路的磁通量发生变化。第7页，本讲稿共26页回路面积不变，而磁感应强度发生
7、变化；回路面积不变，而磁感应强度发生变化；磁场不变，而回路面积发生变化；磁场不变，而回路面积发生变化；磁场和回路面积均不变，但回路平面与磁场磁场和回路面积均不变，但回路平面与磁场的方向发生了变化；的方向发生了变化；闭合电路的一部分做切割磁感线的运动闭合电路的一部分做切割磁感线的运动.3.磁通发生变化的几种基本情况磁通发生变化的几种基本情况第8页，本讲稿共26页例例1 1：关于磁通量，下列说法中正确的是：关于磁通量，下列说法中正确的是()()A.A.磁通量是反映磁场强弱和方向的物理量磁通量是反映磁场强弱和方向的物理量B.B.穿过某个面积的磁感线的条数越多，则磁通量越大穿过某个面积的磁感线的条数越
8、多，则磁通量越大C.C.穿过某一面积的磁通量等于面积穿过某一面积的磁通量等于面积S S与该处的磁感应强与该处的磁感应强度度B B的乘积的乘积D.D.若穿过某一面积的磁通量为若穿过某一面积的磁通量为0 0，则该处的磁感应强度，则该处的磁感应强度B B也一定为也一定为0 0第9页，本讲稿共26页例例2 2：下列关于电磁感应的说法中正确的是：下列关于电磁感应的说法中正确的是()()A.A.只要导线做切割磁感线的运动，导线中就产生感只要导线做切割磁感线的运动，导线中就产生感应电流应电流B.B.只要闭合金属线圈在磁场中运动，线圈中就产生感应只要闭合金属线圈在磁场中运动，线圈中就产生感应电流电流C.C.闭
9、合金属线圈放在磁场中，只要磁感应强度发生闭合金属线圈放在磁场中，只要磁感应强度发生变化，线圈中就产生感应电流变化，线圈中就产生感应电流D.D.闭合金属线圈放在磁场中，只要线圈中磁通量发生闭合金属线圈放在磁场中，只要线圈中磁通量发生变化，线圈就产生感应电流变化，线圈就产生感应电流D第10页，本讲稿共26页例例3 3：线圈在长直导线电流的磁场中，做如图：线圈在长直导线电流的磁场中，做如图1 1的运的运动：向右平动；动：向右平动；B B向下平动；向下平动；C C绕轴转动绕轴转动(边边bcbc向外向外)；D D从纸面向纸外做平动，从纸面向纸外做平动，E E向上平动向上平动(边边bcbc上有个上有个缺口
10、缺口)；则线圈中有感应电流的是；则线圈中有感应电流的是()()图图1 1第11页，本讲稿共26页2下列图中能产生感应电流的是（）下列图中能产生感应电流的是（）VNS V (A)(B)(C)(D)(E)(F)BCF第12页，本讲稿共26页例例4 4：如图所示，线圈：如图所示，线圈M M和线圈和线圈P P绕在同一铁芯上，则绕在同一铁芯上，则()A A当合上开关当合上开关S S的一瞬时，线圈的一瞬时，线圈P P里没有感应电流里没有感应电流B B当合上开关当合上开关S S的一瞬时，线圈的一瞬时，线圈P P里有感应电流里有感应电流C C当断开开关当断开开关S S的一瞬时，线圈的一瞬时，线圈P P里没有感
11、应电流里没有感应电流D D当断开开关当断开开关S S的一瞬时，线圈的一瞬时，线圈P P里有感应电流里有感应电流 正确选项：正确选项：B B、D D SMPG第13页，本讲稿共26页例例5 5：如图所示，在垂直于纸面范围足够大的匀强磁场：如图所示，在垂直于纸面范围足够大的匀强磁场中，有一矩形线圈中，有一矩形线圈abcdabcd，线圈平面与磁场垂直，线圈平面与磁场垂直，o o1 1o o2 2与与o o3 3o o4 4都是线圈的对称轴，应使线圈怎样运动才能使其中都是线圈的对称轴，应使线圈怎样运动才能使其中产生感应电流产生感应电流?A向左或向右平动向左或向右平动 B向上或向下平动向上或向下平动C绕
12、绕o1o2转动转动 D绕绕o3o4转动转动 正确选项：正确选项：C C、D D第14页，本讲稿共26页三、感应电流的方向，右手定则三、感应电流的方向，右手定则 导体切割磁感线时，感应电流的方向，可以用导体切割磁感线时，感应电流的方向，可以用右手定则来判断，如图所示。右手定则来判断，如图所示。第15页，本讲稿共26页四、感应电动势四、感应电动势 感应电动势的大小服从法拉第电磁感应定律：感应电动势的大小服从法拉第电磁感应定律：电路中的感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁电路中的感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。公式表达为：通量的变化率成正比。公式表达为：公公式式中中，是是闭闭
13、合合电电路路导导线线的的匝匝数数；是是穿穿过过电电路路所所围围的的面面积积内内的的磁磁通通量量的的变变化化率率（也也可可以以说说成成变化的快慢）。变化的快慢）。第16页，本讲稿共26页 在在一一段段导导体体垂垂直直切切割割磁磁感感线线的的情情况况中中，导导体中产生的感应电动势为：体中产生的感应电动势为：公式中公式中 是切割速度。是切割速度。产生感应电动势的那部分导体相当于产生感应电动势的那部分导体相当于电源电源，该电源的正，该电源的正负极右手定则来确定，注意电源内部电流是由负极右手定则来确定，注意电源内部电流是由负极负极流向流向正极正极。第17页，本讲稿共26页例例6 6：如如图图所所示示,在
14、在磁磁感感应应强强度度B=0.5TB=0.5T的的匀匀强强磁磁场场中中,让让导导体体PQPQ在在U U形形导导轨轨上上以以速速度度v=10m/sv=10m/s向向右右匀匀速速滑滑动动,两两导导轨轨间间距距离离L=0.8m,L=0.8m,则则产产生生的的感感应应电电动动势势的的大大小小和和PQPQ中中的的电电流方向分别是流方向分别是 A A 4V4V，由，由P P向向Q Q B B0.4V0.4V，由，由Q Q向向P P C C4V4V，由，由Q Q向向P P D D0.4V0.4V，由，由P P向向Q Q 正确选项：正确选项：C C第18页，本讲稿共26页例例7 7：下列说法中正确的是，感应电
15、动势的大小：下列说法中正确的是，感应电动势的大小 A A跟穿过闭合电路的磁通量有关系跟穿过闭合电路的磁通量有关系B B跟穿过闭合电路的磁通量的变化大小有关系跟穿过闭合电路的磁通量的变化大小有关系C C跟穿过闭合电路的磁通量的变化快慢有关系跟穿过闭合电路的磁通量的变化快慢有关系D D跟电路的电阻大小有关系跟电路的电阻大小有关系第19页，本讲稿共26页五、电磁感应综合问题五、电磁感应综合问题 1 1、在在电电磁磁感感应应现现象象中中，产产生生了了感感应应电电动动势势E E，这这个个电电动动势势就就是是电电路路中中的的电电源源。所所以以，在在分分析析电电磁磁感感应应问问题题时时，首首先先要要考考虑虑
16、感感应应电电动动势势在在一一个个什什么么样样的的电电路路中中，给给电电路路带带来来怎怎样样的的电电流流分分配配。在在解解决决电电流流问问题题的的过过程程中中，就会用到欧姆定律、分流、分压等规律。就会用到欧姆定律、分流、分压等规律。2 2、感感应应电电动动势势在在电电路路中中引引起起的的感感应应电电流流，通通过过电电路路电电阻阻时时，可可以以发发热热，产产生生电电热热功功率率，体体现现了了在在电电磁磁感感应应过过程程中的能量转化。中的能量转化。3 3、感感应应电电动动势势在在闭闭合合回回路路中中产产生生了了电电流流，而而通通电电的的导导线线在在磁磁场场中中，又又会会受受到到安安培培力力的的作作用
17、用。所所以以，电电磁磁感感应应的的问问题题中中，会有与力学综合的部分。会有与力学综合的部分。电磁感应与电路的综合问题电磁感应与电路的综合问题电磁感应与能量转化问题电磁感应与能量转化问题电磁感应与牛顿定律综合问题电磁感应与牛顿定律综合问题第20页，本讲稿共26页例例8：均匀直导线：均匀直导线ab,质量为质量为m,电电阻为阻为R,跨接在跨接在“n”形金属架上形金属架上,组组成闭合电路成闭合电路.框架两竖直平行金属框架两竖直平行金属导线相距为导线相距为L,位于磁感应强度为位于磁感应强度为B的水平匀强磁场中的水平匀强磁场中,框架电阻不计框架电阻不计,释放释放ab使之由静止滑下使之由静止滑下,若框架对若
18、框架对导线导线ab的摩擦力为的摩擦力为f,求求:ab下滑的下滑的最大速度最大速度.第21页，本讲稿共26页F例例8：均匀直导线：均匀直导线ab，质量为，质量为m，电阻为，电阻为R，跨，跨接在接在“n”形金属架上，组成闭合电路。框架形金属架上，组成闭合电路。框架两竖直平行金属导线相距为两竖直平行金属导线相距为L，位于磁感应强，位于磁感应强度为度为B的水平匀强磁场中，框架电阻不计，释放的水平匀强磁场中，框架电阻不计，释放ab使之由静止滑下使之由静止滑下,若框架对导线若框架对导线ab的摩擦力为的摩擦力为f，求：，求：ab下滑的最大速度。下滑的最大速度。GfIV分析：分析：第22页，本讲稿共26页Gf
19、FIV解解:对直导线对直导线ab下滑过程受力分析如图下滑过程受力分析如图,由牛顿第二定律得由牛顿第二定律得:其中安培力大小为其中安培力大小为:ab产生的感应电动势为产生的感应电动势为:由闭合电路的欧姆定律可得由闭合电路的欧姆定律可得:联立以上各表达式得联立以上各表达式得:当当a=0时时,速度达到最大，为速度达到最大，为:第23页，本讲稿共26页 例例9:1820年丹麦的物理学家年丹麦的物理学家 发现发现了电流能够产生磁场；之后，英国的科了电流能够产生磁场；之后，英国的科学家学家经过十年不懈的努力终于在经过十年不懈的努力终于在1831年发现了电磁感应现象年发现了电磁感应现象，并发明了世界，并发明
20、了世界上第一台感应发电机上第一台感应发电机奥斯特奥斯特法拉第法拉第第24页，本讲稿共26页例例10:10:固固定定在在匀匀强强磁磁场场中中的的正正方方形形导导线线框框abcdabcd，各各边边长长为为L L。其其中中abab是是一一段段电电阻阻为为R R的的均均匀匀电电阻阻丝丝，其其余余3 3边边均均为为电电阻阻可可忽忽略略的的铜铜线线。磁磁场场的的磁磁感感应应强强度度为为B,B,方方向向垂垂直直纸纸面面向向里里。现现有有一一与与abab段段的的材材料料、粗粗细细、长长度度都都相相同同的的电电阻阻丝丝PQPQ架架在在导导体体框框上上，如如图图所所示示。PQPQ以以恒恒定定速速度度从从adad滑滑向向bcbc，当当滑滑过过L/3L/3的的距距离离时时，通通过过aPaP段段电电阻阻丝的电流强度是多大丝的电流强度是多大?方向如何方向如何?第25页，本讲稿共26页分析和解：通过分析我们知道，金属丝PQ切割磁感线产生感应电动势，相当于电路中的电源。画出等效电路。PQE rR/32R/3abcd第26页，本讲稿共26页