第四章电磁感应复习选修3-2

电磁感应复习电磁感应现象产生感应电流的条件感应电动势的大小磁通量EntEBlvsin楞次定律感应电流（电动势）的方向右手定则cosBS应用一.电磁感应现象1.产生感应电流条件:穿过闭合回路的磁通量发生变化，即△Φ≠02.引起磁通量变化的常见情况（1）闭合电路的部分导体做切割磁感线运动（2）线圈在磁场中转动（3）磁感应强度B变化（4）线圈的面积变化3.产生感应电动势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,线圈中就有感应电动势.产生感应电动势的那部分导体相当于电源例1.线圈在长直导线电流的磁场中,作如图的运动:A.向右平动B.向下平动C.绕轴转动(ad边向外)D.从纸面向纸外作平动E.向上平动(E线圈有个缺口)判断线圈中有没有感应电流?无无有有有4.感应电流方向的判断2）右手定则:伸开右手,让大拇指跟其余四指垂直,并且都跟手掌在同一平面内,让磁感线垂直穿入手心,大拇指指向导体运动的方向,其余四指所指的方向就是感应电流的方向1）楞次定律:感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的原磁通量的变化增反减同来拒去留增缩减扩二、法拉第电磁感应定律tEtnE1内容: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对于n匝线圈有导线切割磁感线产生感应电动势的大小E=BLvsin（是B与v之间的夹角）2212LBLBLEωoav如图磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直于纸面向外，长L的金属棒oa以o为轴在该平面内以角速度ω逆时针匀速转动。求金属棒中的感应电动势。2.转动产生的感应电动势⑴转动轴与磁感线平行⑵线圈的转动轴与磁感线垂直如图矩形线圈的长、宽分别为L1、L2,所围面积为S,向右的匀强磁场的磁感应强度为B,线圈绕图示的轴以角速度ω匀速转动感应电动势的最大值为E=nBωS3.公式E＝Blv与公式E＝的比较公式内容E＝Blv区别研究对象一个回路一段导体平均值电动势当Δt为一段时间时当v为平均速度时瞬时值电动势当Δt→0时当v是某时刻的瞬时速度时联系本质上是统一的，后者是前者的一种特殊情况．但是，当导体做切割磁感线运动时，用E＝Blv求E比较方便；当穿过电路的磁通量发生变化，用求E比较方便例题2.如图所示,矩形线圈由n=50匝导线组成,ab边长L1=0.4m,bc边长L2=0.2m,在B=0.1T的匀强磁场中,以两短边中点的连线为轴转动,ω=50rad/s,求:(1)线圈从图甲位置转过180o过程中的平均电动势(2)线圈从图乙位置转过30o时的瞬时电动势abcdabcd甲乙•例题2（1）解：根据法拉第电磁感应定律•由得•（2）线圈切割磁感线的感应电动势tnEVLBLnE74.12221VLBLE32.1760sin2n2213.电磁感应中的能量守恒只要有感应电流产生，电磁感应现象中总伴随着能量的转化。电磁感应的题目往往与能量守恒的知识相结合。例题3.如图所示，矩形线圈abcd质量为m，宽为d，在竖直平面内由静止自由下落。其下方有如图方向的匀强磁场，磁场上、下边界水平，宽度也为d，线圈ab边刚进入磁场就开始做匀速运动，那么在线圈穿越磁场的全过程，产生了多少电热？•解：根据能量守恒，在线圈通过磁场时，线圈的重力势能完全转化成电能：•Q=2mgd4.电磁感应图象电磁感应中常涉及磁感应强度B、磁通量φ、感应电动势E和感应电流I随时间t变化的图象，即B-t图象，Ф-t图象，E-t图象和I-t图象。在图象中，物理量的方向是通过正负值来反映的。分析图象问题常需右手定则、楞次定律和法拉第电磁感应定律，有些图象问题还要画出等效电路来辅助分析例题4如图所示，一个由导体做成的矩形线圈，以恒定速率v运动，从无场区进入匀强磁场区，然后出来，若取逆时针方向为电流的正方向，那么图中的哪一个图线正确地表示回路中电流对时间的函数关系？（）ABCDIt0It0It0It0C例题5如图所示，竖直平行导轨间距L=20cm，导轨顶端接有一电键S．导体捧ab与导轨接触良好且无摩擦，ab的电阻R=0．4Ω，质量m=10g，导轨的电阻不计，整个装置处在与轨道平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度B=1T．闭合电键，导体棒由静止释放，不计空气阻力．设导轨足够长．求ab棒的最大速度和最终速度的大小(g取10m／s2)三电磁感应中的动力学问题•例题5解：开关闭合时对物体受力分析如图所示：•当F安=mg时，物体达到最大速度Vm•BIL=mg(1)I=(2)•由以上两式得Vm=1m/s•以后物体做匀速运动，物体的最终速度为1m/s安FGRBLVm解决这类问题的关键在于通过受力分析确定运动状态来寻找过程中的临界状态，如速度、加速度取最大值或最小值的条件等.在对物体进行受力分析时，由于电磁感应现象，多了一个安培力的作用，这一点是不能忽视的。基本思路：确定电源（画等效电路）(E,r)rREI受力分析运动状态的分析临界状态感应电流运动导体所受的安培力BILF如图，A线圈接一灵敏电流计，B线框放在匀强磁场中，B线框的电阻不计，具有一定电阻的导体棒可沿线框无摩擦滑动，今用一恒力F向右拉CD由静止开始运动，B线框足够长，则通过电流计中的电流方向和大小变化是()A.GB.GC.G中电流向上，强度逐渐减弱，最后为零D.G中电流向下，强度逐渐减弱，最后为零课堂练习D如图甲所示,一对平行光滑轨道放置在水平面上,两轨道间距L=0.20m,电阻R=1.0Ω,有一导体杆静止放在轨道上,与两轨道垂直,杆及轨道的电阻可忽略不计,整个装置处于磁感强度B=0.50T的匀强磁场中,磁场方向垂直轨道面向下,现用一外力F沿轨道方向拉杆,使之做匀加速运动,测得力F与时间t的关系如图乙所示,求杆的质量m和加速度a.课堂练习•7.如图所示是高频焊接原理示意图，线圈中通以高频交流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，由于焊接缝处的接触电阻很大，放出的焦耳热很多，致使温度升得很高，将金属熔化，焊接在一起．我国生产的自行车车架就是用这种办法焊接的．•试定性说明：为什么交变电流的频率越高，焊接缝处放出的热量越大？•答案：交变电流的频率越高，它产生的磁场的变化就越快，根据法拉第电磁感应定律，在待焊接工件中产生的感应电动势就越大，感应电流就越大．而放出的电热与电流的平方成正比，所以交变电流的频率越高焊接处放出的热量越多．•8.用丝线悬挂闭合金属环，悬于O点，虚线左边有匀强磁场，右边没有磁场。金属环的摆动会很快停下来。试解释这一现象。若整个空间都有向外的匀强磁场，会有这种现象吗？•答案：只有左边有匀强磁场，金属环在穿越磁场边界时，由于磁通量发生变化，有感应电流产生，于是阻碍相对运动，摆动很快停下来，这就是电磁阻尼现象；空间都有匀强磁场，穿过金属环的磁通量反而不变化了，因此不产生感应电流，不会阻碍相对运动。•9.如图所示是称为阻尼摆的示意图，在轻质杆上固定一金属薄片，轻质杆可绕上端O点轴在竖直面内转动，一水平有界磁场垂直于金属薄片所在的平面．使摆从图中实线位置释放，摆很快就会停止摆动；若将摆改成梳齿状，还是从同一位置释放，摆会摆动较长的时间．试定性分析其原因．•答案：第一种情况下，阻尼摆进入有界磁场后，在摆中会形成涡流，涡流受磁场的阻碍作用，会很快停下来；第二种情况下，将金属摆改成梳齿状，阻断了涡流形成的回路，从而减弱了涡流，受到的阻碍会比先前小得多，所以会摆动较长的时间．•10.如图所示为一光滑轨道，其中MN部分为一段对称的圆弧，两侧的直导轨与圆弧相切，在MN部分有如图所示的匀强磁场，有一较小的金属环如图放置在P点，金属环由静止自由释放，经很多次来回运动后，下列判断正确的有（）•A、金属环仍能上升到与P等高处；•B、金属环最终将静止在最低点；•C、金属环上升的最大高度与MN等高处；•D、金属环上升的最大高度一直在变小。•M•N•P•Q•∷∷∷∷∷•BD