电磁感应单元总结与测试

电磁感应单元总结与测试一、目标与策略学习目标：电磁感应现象发生条件的探究与应用。楞次定律的建立过程与应用：感应电流方向决定因素的探究，楞次定律的表述及意义。法拉第电磁感应定律的运用，尤其是导体棒切割磁感线产生感应电动势sinEBLv的计算是感应电动势定量计算的重点所在。在应用此公式时要特别注意导体棒的有效切割速度和有效长度。利用法拉第电磁感应定律、电路知识、牛顿运动定律、能的转化和守恒定律进行综合分析与计算。重点难点：利用法拉第电磁感应定律、电路知识、牛顿运动定律、能的转化和守恒定律进行综合分析与计算。学习策略：要注重基础知识的复习，理解和体会各知识点间的内在联系，建立知识结构，形成知识网络，逐步体会各知识点的地位、作用、分清主次，理解理论的实质，这是提高能力的基础。二、学习与应用明确学习目标及主要的学习方法是提高学习效率的首要条件，要做到心中有数！知识回顾——复习构建知识结构和网络，能从整体上把握学习内容，找出各部分知识之间的关联，加深对它们内在联系的认识。相关内容请学习网校资源ID：#tbjx1#225288学习新知识之前，看看你的知识贮备过关了吗？“凡事预则立，不预则废”。科学地预习才能使我们上课听讲更有目的性和针对性。我们要在预习的基础上，认真听讲，做到眼睛看、耳朵听、心里想、手上记。知识点一:关于磁通量，磁通量的变化、磁通量的变化率t（一）磁通量磁通量BSBS，是一个标量，但有正、负之分。可以形象地理解为穿过某面积磁感线的净条数。（二）磁通量的变化磁通量的变化21说明：的值可能是2、1绝对值的差，也可能是绝对值的和。例如当一个线圈从与磁感线垂直的位置转动180°的过程中。（三）磁通量的变化率常见的几种电磁感应现象：电磁感应现象产生的条件：穿过闭合电路的发生变化法拉第电磁感应定律：()EEE切割（自感）楞次定律：感应电流总是引起感应电流的磁通量的变化。（右手定则：判断切割磁感线产生感应电流的方向时比楞次定律更方便一些）感应电动势的本质：动生电动势：非静电力是洛伦兹力感生电动势：非静电力是感应电场力互感现象：两个互不相连的线圈之间的电磁感应现象。变压器就是利用互感现象制成的。自感现象：①通电线圈自身电流变化引起的电磁感应现象此过程产生的电动势叫自感电动势：EL叫自感系数，It表示电流随时间变化的快慢。②自感电动势的作用效果：自身电流增大时，电流迅速增大（通电自感）；自身电流减小时，电流迅速减小（断电自感）涡流现象：穿过实芯导体磁通量发生变化产生的电磁感应现象涡流现象伴随焦耳热的产生，可用作冶炼、电磁阻尼、电磁驱动等。电磁感应知识要点——预习和课堂学习认真阅读、理解教材，尝试把下列知识要点内容补充完整，带着自己预习的疑惑认真听课学习。请在虚线部分填写预习内容，在实线部分填写课堂学习内容。课堂笔记或者其它补充填在右栏。详细内容请学习网校资源ID：#tbjx3#225288磁通量的变化率t表示磁通量变化的快慢，它是回路感应电动势的大小的决定因素。2121ttt，在回路面积和位置不变时BStt（Bt叫磁感应强度的变化率）；在B均匀不变时SBtt，与线圈的匝数关。知识点二:关于楞次定律（一）定律内容：感应电流具有这样的方向：感应电流的磁场总是引起感应电流的磁通量发生变化。（二）感应电流方向的决定因素是：电路所包围的引起感应电流的磁场的和磁通量的情况。（三）楞次定律适用范围：适用于所有电磁感应现象。（四）应用楞次定律判断感应电流产生的力学效果（楞次定律的变式说法）：感应电流受到的安培力总是阻碍线圈或导体棒与磁场的相对运动，即线圈与磁场靠近时则相，远离时则相。（五）楞次定律是能的转化和守恒定律的必然结果。知识点三:法拉第电磁感应定律电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的成正比，即Et。说明：对n匝线圈有E（1）Ent是t时间内的感应电动势，当0t时，Ent转化为瞬时感应电动势。（2）Ent适应于任何感应电动势的计算，导体切割磁感线时E，自感电动势E都是应用Ent而获得的结果。（3）感应电动势的计算BEnnStt，其中Bt是磁感强度的变化率，是B—t图线的。知识点四:电磁感应中电路问题的解题方法当闭合电路的磁通量发生变化或有部分导体切割磁感线运动时，闭合电路中出现感应电流，对连接在闭合电路中的各种用电器供电，求电流、电压、电阻、电功率等，是一种基本的常见的习题类型——电磁感应中的电路问题。解决这类问题的基本步骤是：（1）明确哪一部分导体或电路产生感应电动势，则该导体或电路就是。（2）用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向。（3）正确分析电路结构，并画出等效电路图。（4）综合应用电路的知识、方法解题。知识点五:电磁感应中力学问题解题方法电磁感应中通过导体的感应电流，在磁场中将受到安培力的作用，从而影响其运动状态，故电磁感应问题往往跟力学问题联系在一起。解决此类问题要将电磁学知识和力学知识综合起来应用。其解题一般思路是：（1）用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向。（2）根据欧姆定律求感应电流。（3）分析导体受力情况（包含安培力，用定则确定其方向）。（4）应用力学规律列方程求解。电磁感应中的力学问题比纯力学问题多一个安培力，处理方法与纯力学问题基本相同，但应注意力的大小和方向的确定。知识点六:电磁感应中能量转化问题（一）电磁感应中涉及的功能关系有：（1）克服安培力做功是将其他形式的能量转化为电能，且克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能量转化为能。（2）感应电流通过电阻或者安培力做功，又可使电能转化为电阻的内能或机械能，且做多少功就转化多少能量。（二）主要解题方法有：（1）运用功的定义求解；（2）运用功能关系求解；（3）运用能的转化及守恒定律求解。（三）在电磁感应现象的问题中，常碰到这样的问题：外力克服安培力做功，就有其他形式的能量（如机械能）转化为电能，而电能又通过电路全部转化为能（焦耳热），对这样的情形就有如下的关系：WWEQ外克安电。知识点七:关于自感现象的研究（一）在断电自感中，灯泡更亮一下的条件是什么？设开关闭合时，电源路端电压为U，线圈的电阻为RL，灯泡的电阻为RA，则通过线圈的电流为LLUIR。当开关断开后，线圈和灯泡组成的回路中的电流从IL开始减弱。若RA＞RL，有IAIL，在断开开关的瞬间，通过灯泡的电流会瞬时增大，灯泡会更亮一下。若RA≤RL有IAIL，断开开关后，通过灯泡的电流减小，灯泡不会更亮一下。（二）线圈对变化电流的阻碍作用与对稳定电流的阻碍作用有何不同？（1）两种阻碍作用产生的原因不同。线圈对稳定电流的阻碍作用，是由绕制线圈的导线的电阻决定的，对稳定电流阻碍作用的产生原因，是金属对定向运动电子的阻碍作用，具体可用金属导电理论理解。线圈对变化电流的阻碍作用，是由线圈的自感现象引起的，当通过线圈中的电流变化时，穿过线圈的磁通量发生变化，产生自感电动势。（2）两种阻碍作用产生的效果不同在通电线圈中，电流稳定值为E/RL，由此可知线圈的稳态电阻决定了电流的稳定值。而L越大，电流由零增大到稳定值I0的时间越长，也就是说，线圈对变化电流的阻碍作用越大，电流变化的越慢。总之，稳态电阻决定了电流所能达到的值，对变化电流的阻碍作用决定了要达到稳定值所需的。类型一：应用楞次定律判断电路中某两点电势的高低经典例题——自主学习认真分析、解答下列例题，尝试总结提升各类型题目的规律和技巧，然后完成举一反三，以做到融会贯通。无星号题目要求同学们必须掌握，为基础题型，一个星号的题目综合性稍强。更多精彩和分析请学习网校资源ID：#tbjx18#225288例1．如图所示，螺线管中放有一根条形磁铁，当磁铁突然向左抽出时，A点的电势比B点的电势；当磁铁突然向右轴出时，A点的电势比B点电势。思路点拨：判断A、B两点的电势高低，关键看螺线管内部原磁场方向如何，以及怎样变化，解此题应注意，不论磁铁向左还是向右抽出，都是使原磁场磁通量减小。总结升华：例2．一架飞机在北京上空做飞行表演，当它沿顺时针方向做水平匀速圆周运动时，飞行员左右两机翼端点哪一点的电势高？若改做逆时针方向的水平匀速圆周运动又如何？思路点拨：地球周围存在着磁场，如图为地磁场磁感线的示意图，它和条形磁铁外部的磁感线有些相似。作为地磁的N极在地理南极附近，地磁的S极在地理北极附近，所以地磁场的磁感线是从地理南极指向地理北极。另外磁感线的方向只有在地球的赤道平面附近才与地面平行，在南半球地磁场的方向是倾斜向上的，在北半球地磁场的方向是倾斜向下的。类型二：导体切割磁感线时感应电动势的计算例3．如图中PQRS为一正方形导线框，它以恒定速度向右进入以MN为边界的匀强磁场，磁场方向垂直线框平面，MN线与线框的边成45°角。E、F分别为PS和PQ的中点，关于线框中感应电流，正确的说法是：（）A．当E点经过边界MN时，线框中感应电流最大B．当P点经过边界MN时，线框中感应电流最大C．当F点经过边界MN时，线框中感应电流最大D．当Q点经过边界MN时，线框中感应电流最大思路点拨：线框匀速向右进入磁场区时PS和QR两边没有切割磁感线，不产生感应电动势。切割磁感线产生感应电动势的是SR边和PQ边。产生感应电动势越大，线框中感应电流就越大。总结升华：例4．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。思路点拨：由于法拉第电磁感应定律Blv适用于导体平动且速度方向垂直于磁感线方向的特殊情况，所以将转动问题转化为平动作等效处理。因为vl，可以用导体以中点的速度平动产生的电动势等效OB转动切割磁感线产生的感应电动势。总结升华：类型三：电磁感应问题与电路问题的综合例5．如图所示，一个50匝的线圈的两端跟R=99Ω的电阻相连接，置于竖直向下的匀强磁场中。线圈的横截面积是20cm2，电阻为1Ω，磁感应强度以100T/s的变化率均匀减小。求在这一过程中通过电阻R的电流为多大？总结升华：例6．固定在匀强磁场中的正方形导线框abcd，各边长为l，其中ab是一段电阻为R的均匀电阻丝，其余三边均为电阻可以忽略的铜丝，磁场的磁感应强度为B，方向垂直线面向里，现有一与ab段的材料、粗细、长度都相同的电阻丝PQ架在导线框上（如图），以恒定的速度v从ad滑向bc。当PQ滑过13的距离时，通过aP段电阻丝的电流强度是多大？方向如何？思路点拨：切割磁感线产生感应电动势ε，这样PQ相当于电动势Blv、内阻r=R的电源。PadQ和PbcQ为并联在电源上的两支路，运用稳恒电流中的规律就可求出通过aP段的电流。总结升华：类型四：电磁感应与力学相结合的问题（一）平衡类例7．如图所示，线圈abcd每边长0.20ml，线圈质量m1=0.10kg，电阻R=0.10Ω，砝码质量m2=0.14kg。线圈上方的匀强磁场磁感应强度B=0.5T，方向垂直线圈平面向里，磁场区域的宽度为0.20mhl。砝码从某一位置下降，使ab边进入磁场开始做匀速运动。求线圈做匀速运动的速度。（取g=10m/s2）思路点拨：该题的研究对象为线圈，线圈在匀速上升时受到的安培力F安、绳子的拉力F和重力m1g相互平衡。（二）加速类例8．如图所示，AB、CD是两根足够长的固定平行金属导轨，两导轨间距离为l，导轨平面与水平面的夹角为。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，磁感应强度为B。在导轨的A、C端连接一个阻值为R的电阻。一根垂直于导轨放置的金属棒ab，质量为m，从静止开始沿导轨下滑。求ab棒的最大速度。（已知ab和导轨间的动摩擦因数为μ，导轨和金属棒的电阻不计）思路点拨：金属棒下滑后，速度发生变化，从而引起安培力的变化，引起合力的变化。此题可以根据牛顿运动定律和运动学公