广东高考物理第一轮复习电磁感应上课用.pptx

1电磁感应电磁感应2一、磁通量及其变化一、磁通量及其变化3一、磁通量：一、磁通量：2、定定义义：磁磁感感应应强强度度B与与垂垂直直磁磁场场方方向向的的面面积积S的的乘乘积积叫穿过这个面积的磁通量，叫穿过这个面积的磁通量，BS，若面积若面积S与与B不垂直，应以不垂直，应以B乘以乘以S在垂直磁场方向上的在垂直磁场方向上的投影面积投影面积S，即，即BSBScos，磁通量磁通量的物理意义就是的物理意义就是穿过某一面积的磁感线条数穿过某一面积的磁感线条数1、磁通量概念的引入：研究电磁感应而引入。、磁通量概念的引入：研究电磁感应而引入。磁生电的条件：闭合回路中的磁通量发生变化，磁生电的条件：闭合回路中的磁通量发生变化，回路中有感应电流产生。回路中有感应电流产生。（BS）注：磁通量虽然是标量，但磁场是有方向的，磁通量注：磁通量虽然是标量，但磁场是有方向的，磁通量是有正负的；公式中的面积是有正负的；公式中的面积S是有磁场的面积大小。是有磁场的面积大小。4磁通量改变的方式：磁通量改变的方式：1线圈跟磁体之间发生相对运动，这种改变方式是线圈跟磁体之间发生相对运动，这种改变方式是S不变而相当于不变而相当于B发生变化；发生变化；2线圈不动，线圈所围面积也不变，但穿过线圈面积线圈不动，线圈所围面积也不变，但穿过线圈面积的磁感应强度是时间的函数；的磁感应强度是时间的函数；3线圈所围面积发生变化，线圈中的一部分导体做切线圈所围面积发生变化，线圈中的一部分导体做切割磁感线运动，其实质也是割磁感线运动，其实质也是B不变而不变而S增大或减小；增大或减小；4线圈所围面积不变，磁感应强度也不变，但二者之线圈所围面积不变，磁感应强度也不变，但二者之间夹角发生变化，如匀强磁场中转动的矩形线圈间夹角发生变化，如匀强磁场中转动的矩形线圈5二、磁通量的计算二、磁通量的计算注意：注意：1 1、求磁通量求磁通量应明确是求哪一回路中的磁通量应明确是求哪一回路中的磁通量；B BS S中中S S为该回路中充满磁场的回路面积，为该回路中充满磁场的回路面积，且磁场应是匀强磁场。且磁场应是匀强磁场。2 2、磁通量、磁通量是标量，但是标量，但B BS S中磁场中磁场B B是有方向是有方向的，当规定的，当规定B B沿某一方向穿过回路时，磁通量沿某一方向穿过回路时，磁通量为正为正值，则值，则B B沿某一方向的相反方向穿过该回路时，磁通沿某一方向的相反方向穿过该回路时，磁通量量为负值。为负值。61 1、如图所示，开始时矩形线圈与磁场垂直，且一、如图所示，开始时矩形线圈与磁场垂直，且一半在匀强磁场中，一半在匀强磁场外，若要线圈半在匀强磁场中，一半在匀强磁场外，若要线圈产生感应电流，下列方法中可行的是：产生感应电流，下列方法中可行的是：A A 将线圈向左平移一小段距离将线圈向左平移一小段距离 B B 将线圈向上平移将线圈向上平移C C 以以abab为轴转动（小于为轴转动（小于9090）D D 以以adad为轴转动（小于为轴转动（小于6060）E E 以以bcbc为轴转动（小于为轴转动（小于6060）要点：判断闭合回路中是否有感应电流产生应据要点：判断闭合回路中是否有感应电流产生应据回路中磁通量回路中磁通量是否发生变化，而不能看导线是是否发生变化，而不能看导线是否切割磁感线。（如有两根导线切割磁感线，回否切割磁感线。（如有两根导线切割磁感线，回路中的磁通量路中的磁通量不一定发生变化）不一定发生变化）ACD72 2、如图所示，两金属环、如图所示，两金属环A,BA,B同心放置，且环同心放置，且环A A的半的半径小于径小于B B的半径，将一条形磁铁置于两环的圆心的半径，将一条形磁铁置于两环的圆心处，且与圆环平面垂直处，且与圆环平面垂直,则穿过则穿过A,BA,B两环磁通量两环磁通量A A,B B的大小关系是的大小关系是 A A A A=B B B B A AB B C C A AB B D D 无法确定无法确定要点要点:注意磁场的方向注意磁场的方向,在同一个回路在同一个回路中两磁场方向相反中两磁场方向相反,则会相互抵消一则会相互抵消一部分部分,使回路中的磁通量变小使回路中的磁通量变小.B8二、感应电流方向的判定：楞次定律二、感应电流方向的判定：楞次定律（1）右手定则：）右手定则：用以用以导线切割磁感线导线切割磁感线而产生感而产生感应电流的方向的判定；应电流的方向的判定；（2）楞次定律：）楞次定律：用以用以回路中磁通量回路中磁通量发生变化发生变化产生的感应电流方向的判定。产生的感应电流方向的判定。9楞次定律：楞次定律：感应电流具有这样的方向，就是感应电流感应电流具有这样的方向，就是感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。变化。(1)回路中的磁通量增加，则感应电流的磁场回路中的磁通量增加，则感应电流的磁场方向与产生该感应电流的原磁场方向相反；方向与产生该感应电流的原磁场方向相反；(2)回路中的磁通量减小，则感应电流的磁场回路中的磁通量减小，则感应电流的磁场方向与产生该感应电流的原磁场方向相同。方向与产生该感应电流的原磁场方向相同。10楞次定律楞次定律感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化1.对楞次定律的理解：对楞次定律的理解：表述一：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁表述一：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁 场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。表述二：感应电流总要阻碍导体和磁体间的相对运动。表述二：感应电流总要阻碍导体和磁体间的相对运动。表述三：感应电流的效果总要阻碍产生感应电流的原因表述三：感应电流的效果总要阻碍产生感应电流的原因阻碍原磁通量的变化或原磁场的变化；阻碍原磁通量的变化或原磁场的变化；阻碍相对运动，可理解为阻碍相对运动，可理解为“来拒去留来拒去留”；使线圈面积有扩大或缩小的趋势；使线圈面积有扩大或缩小的趋势；阻碍原电流的变化阻碍原电流的变化(自感现象自感现象)2、楞次定律中、楞次定律中“阻碍阻碍”的含意：的含意：阻碍不是阻止；可理解为阻碍不是阻止；可理解为“增反、减同增反、减同”11(1)(1)注意因果关系，要分清产生感应电流的原磁场和感注意因果关系，要分清产生感应电流的原磁场和感应电流所产生的磁场。应电流所产生的磁场。(2)(2)阻碍既不是阻止，也不等于反向；感应电流所产生阻碍既不是阻止，也不等于反向；感应电流所产生的磁场只是使回路中的磁通量变化变得慢一些，的磁场只是使回路中的磁通量变化变得慢一些，而不是使回路中的磁通量总量保持不变。（该增而不是使回路中的磁通量总量保持不变。（该增还是增，只是增得会变慢）还是增，只是增得会变慢）(3)(3)阻碍磁通量的变化的表现：阻碍物体间的相对运动阻碍磁通量的变化的表现：阻碍物体间的相对运动（由于物体间的相对运动而产生感应电流时）；（由于物体间的相对运动而产生感应电流时）；使回路中的面积发生变化（回路中的面积可变时，使回路中的面积发生变化（回路中的面积可变时，可通过面积的变化来阻碍磁通量的变化）。可通过面积的变化来阻碍磁通量的变化）。(4)(4)楞次定律符合能的转化与守恒定律，电磁感应的过楞次定律符合能的转化与守恒定律，电磁感应的过程是将其它形式的能转化为电能的过程。程是将其它形式的能转化为电能的过程。12利用楞次定律判定感应电流方向的一般步骤利用楞次定律判定感应电流方向的一般步骤 明确闭合回路中引起感应电流的原磁场方向；明确闭合回路中引起感应电流的原磁场方向；确定原磁场穿过闭合回路中的磁通量如何变化确定原磁场穿过闭合回路中的磁通量如何变化(是增大还是减小是增大还是减小)；根据楞次定律确定感应电流的磁场方向根据楞次定律确定感应电流的磁场方向注意注意“阻碍阻碍”不是阻止，阻碍磁通量变化指：不是阻止，阻碍磁通量变化指：磁磁通通量量增增加加时时,阻阻碍碍增增加加(感感应应电电流流的的磁磁场场和和原原磁磁场场方向相反方向相反,起抵消作用起抵消作用)()(实际上磁通量还是增加实际上磁通量还是增加););磁磁通通量量减减少少时时,阻阻碍碍减减少少(感感应应电电流流的的磁磁场场和和原原磁磁场场方方向向一一致致,起起补补偿偿作作用用)()(实实际际上上磁磁通通量量还还是是减减小小).).简简称称“增反减同增反减同”利用安培定则利用安培定则(右手螺旋定则右手螺旋定则)确定感应电流方向确定感应电流方向.13右手定则右手定则一部分导体切割磁感线运动时感应电流方向的判定：一部分导体切割磁感线运动时感应电流方向的判定：伸伸开开右右手手让让姆姆指指跟跟其其余余四四指指垂垂直直,并并且且都都跟跟手手掌掌在在同同一一平平面面内内,让让磁磁感感线线垂垂直直从从手手心心进进入入,拇拇指指指指向向导导体体运动方向运动方向,其余四指的方向就是感应电流的方向。其余四指的方向就是感应电流的方向。应用右手定则时应注意：应用右手定则时应注意：右右手手定定则则仅仅在在导导体体切切割割磁磁感感线线时时使使用用.应应用用时时要要注注意意磁场方向、运动方向、感应电流方向三者互相垂直磁场方向、运动方向、感应电流方向三者互相垂直.当当导导体体的的运运动动方方向向与与磁磁场场方方向向不不垂垂直直时时，拇拇指指应应指指向切割磁感线的分速度方向向切割磁感线的分速度方向若若形形成成闭闭合合回回路路，四四指指指指向向感感应应电电流流方方向向；若若未未形形成闭合回路，四指指向高电势成闭合回路，四指指向高电势“因电而动因电而动”用左手定则用左手定则“因动而电因动而电”用右手定用右手定则则 14几种定则、定律的适用范围几种定则、定律的适用范围定则、定律定则、定律适用的基本物理现象适用的基本物理现象安培右手定则安培右手定则判断电流（运动电荷）的磁场方向判断电流（运动电荷）的磁场方向左手定则左手定则判判断断磁磁场场对对电电流流的的安安培培力力、磁磁场场对对运运动电荷的洛仑兹力方向动电荷的洛仑兹力方向右手定则右手定则判判断断闭闭合合电电路路的的一一部部分分做做切切割割磁磁感感线线的运动时产生的感应电流方向的运动时产生的感应电流方向楞次定律楞次定律判判断断闭闭合合电电路路的的一一部部分分做做切切割割磁磁感感线线运运动动时时，或或者者是是穿穿过过闭闭合合电电路路的的磁磁通通量发生变化时产生的感应电流的方向量发生变化时产生的感应电流的方向15感应电流方向的判定感应电流方向的判定楞次定律的应用步骤：楞次定律的应用步骤：确定闭合回路，明确原磁场在该回路中磁确定闭合回路，明确原磁场在该回路中磁场的方向。场的方向。判断该回路中磁通量的增减。判断该回路中磁通量的增减。确定感应电流在该闭合回路中磁场的方向。确定感应电流在该闭合回路中磁场的方向。应用安培定则确定感应电流的方向。应用安培定则确定感应电流的方向。导线切割磁感线而产生感应电流时，应用右导线切割磁感线而产生感应电流时，应用右手定则来判断。手定则来判断。回路中的磁通量发生变化而产生感应电流时，回路中的磁通量发生变化而产生感应电流时，应用楞次定律来判断。应用楞次定律来判断。161 1、如图，当磁感应强度变大时，内、外金、如图，当磁感应强度变大时，内、外金属环的感应电流方向为：属环的感应电流方向为：A A 内环顺时针，外环逆时针内环顺时针，外环逆时针 B B 内环逆时针，外环顺时针内环逆时针，外环顺时针C C 内环顺时针，外环顺时针内环顺时针，外环顺时针 D D 内环逆时针，外环逆时针内环逆时针，外环逆时针要点：要明确所研究的是哪个闭合回路。要点：要明确所研究的是哪个闭合回路。A17例例2、如如图图所所示示，在在两两根根平平行行长长直直导导线线M、N中中，通通以以同同方方向向，同同强强度度的的电电流流，导导线线框框abcd和和两两导导线线在在同同一一平平面面内内，线线框框沿沿着着与与两两导导线线垂垂直直的的方方向向，自自右右向向左左在在两两导导线线间间匀匀速速移移动动，在在移移动动过过程程中中，线线框框中中感感应应电电流流的方向：的方向：()(A)沿沿abcda不变；不变；(B)沿沿dcbad不变；不变；(C)由由abcda变成变成dcbad；(D)由由dcbad变成变成abcda。vMNIIabcd分析分析：画出磁感应线的分布情：画出磁感应线的分布情 况如图示，况如图示，自右向左移动时，感应电流自右向左移动时，感应电流 的磁场向外，的磁场向外，所以感应电流为逆时针方向。所以感应电流为逆时针方向。B 18例例3、如如图图所所示示，a、b、c、d为为四四根根相相同同的的铜铜棒棒,c、d固固定定在在同同一一水水平平面面上上，a、b对对称称地地放放在在c、d棒棒上上，它它们们接接触触良良好好，O点点为为四四根根棒棒围围成成的的矩矩形形的的几几何何中中心心，一一条形磁铁沿竖直方向向条形磁铁沿竖直方向向O点点落下，则落下，则ab可能发生的情况是：可能发生的情况是：()(A)保持静止保持静止；(B)分别远离分别远离O点；点；(C)分别向分别向O点靠近；点靠近；(D)无法判断。无法判断。bC思考：思考：1.下图中，若磁场不变，使下图中，若磁场不变，使a 向右运动，向右运动，则则b将向将向 运动。运动。cdabB右右2.若若B 减少，减少，ab将如何运动？将如何运动？答：分别向两边远离答：分别向两边远离 vcdaO19例例4、金属圆环的圆心为金属圆环的圆心为O，金属棒，金属棒Oa、Ob可绕可绕O在环上转动，如图示，当外力使在环上转动，如图示，当外力使Oa逆逆时针方向转动时，时针方向转动时，Ob将：将：（）A.不动不动B.逆时针方向转动逆时针方向转动C.顺时针方向转动顺时针方向转动D.无法确定无法确定abO要点要点：感应电流的效果总要阻碍产生感应电感应电流的效果总要阻碍产生感应电流的原因，即阻碍相对运动。流的原因，即阻碍相对运动。B20例例5、在水平面上有一固定的在水平面上有一固定的U形金属框架，框架上形金属框架，框架上置一金属杆置一金属杆ab，如图示（纸面即水平面），在垂直纸，如图示（纸面即水平面），在垂直纸面方向有一匀强磁场，则以下说法中正确的是：面方向有一匀强磁场，则以下说法中正确的是：（）abA.若磁场方向垂直纸面向外并增加时，若磁场方向垂直纸面向外并增加时，杆杆ab将向右移动。将向右移动。B.若磁场方向垂直纸面向外并减少时，若磁场方向垂直纸面向外并减少时，杆杆ab将向右移动。将向右移动。C.若磁场方向垂直纸面向里并若磁场方向垂直纸面向里并增加时，杆增加时，杆ab将向右移动。将向右移动。D.若磁场方向垂直纸面向里并若磁场方向垂直纸面向里并减少时，杆减少时，杆ab将向右移动。将向右移动。点拨点拨：=BS，杆，杆ab将向右移动将向右移动 ，S增大，增大，增大，只有增大，只有B减小，才能阻碍减小，才能阻碍增大增大B D21例例6、一个弹性导体做成的闭合线圈，垂直于磁场方一个弹性导体做成的闭合线圈，垂直于磁场方向放置，如图示，当磁感应强度向放置，如图示，当磁感应强度B发生变化时，观察到发生变化时，观察到线圈所围的面积增大了，那么磁感应强度线圈所围的面积增大了，那么磁感应强度B 的方向和的方向和大小变化的情况可能是：大小变化的情况可能是：（）A.B的方向垂直于线圈向里，并不断增大的方向垂直于线圈向里，并不断增大 B.B的方向垂直于线圈向里，并不断减小的方向垂直于线圈向里，并不断减小 C.B的方向垂直于线圈向外，并不断增大的方向垂直于线圈向外，并不断增大 D.B的方向的方向垂直垂直于线圈向外，并不断减小于线圈向外，并不断减小解：解：感应电流的效果总要阻碍产生感应电流的原因感应电流的效果总要阻碍产生感应电流的原因 若磁场方向垂直于线圈，由若磁场方向垂直于线圈，由=BS ，S增大则增大则 B要减小才能阻碍磁通量的增大，与磁场方向无关。要减小才能阻碍磁通量的增大，与磁场方向无关。B D22 如图所示，一个有界匀强磁场如图所示，一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，一个矩形闭合导线区域，磁场方向垂直纸面向外，一个矩形闭合导线框框abcd，沿纸面由位置，沿纸面由位置1(左左)匀速运动到位置匀速运动到位置2(右右),则则 （）A.导线框进入磁场时，感应电流导线框进入磁场时，感应电流方向为方向为a b c d aB.导线框离开磁场时，感应电流导线框离开磁场时，感应电流方向为方向为a d c b aC.导线框离开磁场时，受到的安导线框离开磁场时，受到的安培力方向水平向右培力方向水平向右D.导线框进入磁场时，受到的安导线框进入磁场时，受到的安培力方向水平向左培力方向水平向左2004年江苏高考年江苏高考6、12dabcdabcD232005年全国卷年全国卷16.16如图，闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，如图，闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的磁铁的N 极朝下。当磁铁向下运动时（但未插入线圈极朝下。当磁铁向下运动时（但未插入线圈内部），内部），（）A线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互吸引铁与线圈相互吸引B线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互排斥与线圈相互排斥C.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互吸引与线圈相互吸引D线圈中感应电流的方向与图中箭头线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互排斥方向相反，磁铁与线圈相互排斥 BSN242005年北京卷年北京卷21.21.现将电池组、滑线变阻器、带铁现将电池组、滑线变阻器、带铁芯的线圈芯的线圈A、线圈、线圈B、电流计及开关如下图连接，在开、电流计及开关如下图连接，在开关闭合、线圈关闭合、线圈A放在线圈放在线圈B中的情况下，某同学发现当中的情况下，某同学发现当他将滑线变阻器的滑动端他将滑线变阻器的滑动端P向左加速滑动时，电流计指向左加速滑动时，电流计指针和右偏转。由此可以判断（针和右偏转。由此可以判断（）A.线圈线圈A向上移动或滑动变阻器滑动端向上移动或滑动变阻器滑动端P向右加速滑向右加速滑动，都能引起电流计指针向左偏转动，都能引起电流计指针向左偏转B.线圈线圈A中铁芯向上拔出或断开开关，都能引起电流中铁芯向上拔出或断开开关，都能引起电流计指针向右偏转计指针向右偏转C.滑动变阻器的滑动端滑动变阻器的滑动端P匀速向左或匀速向右滑动，匀速向左或匀速向右滑动，都能使电流计指针静止在中央都能使电流计指针静止在中央D.因为线圈因为线圈A、线圈、线圈B的绕线的绕线方向未知，故无法判断电流计方向未知，故无法判断电流计指针偏转的方向指针偏转的方向B2510如如图图4所所示示，用用一一根根长长为为L质质量量不不计计的的细细杆杆与与一一个个上上弧弧长长为为l0、下下弧弧长长为为d0 的的金金属属线线框框的的中中点点联联结结并并悬悬挂挂于于O点点，悬悬点点正正下下方方存存在在一一个个上上弧弧长长为为2l0、下下弧弧长长为为2d0的的方方向向垂垂直直纸纸面面向向里里的的匀匀强强磁磁场场,且且d0L。先先将将线线框框拉拉开开到到如如图图4所所示示位位置置,松松手手后后让让线线框框进进入入磁磁场场,忽忽略空气阻力和摩擦。下列说法正确的是略空气阻力和摩擦。下列说法正确的是()A金属线框进入磁场时感应电流的金属线框进入磁场时感应电流的方向为方向为abc d aB金属线框离开磁场时感应电流的金属线框离开磁场时感应电流的方向为方向为a d c b aC金属线框金属线框dc边进入磁场与边进入磁场与ab边边离开磁场的速度大小总是相等离开磁场的速度大小总是相等D金属线框最终将在磁场内做简谐运动金属线框最终将在磁场内做简谐运动2006年广东卷年广东卷10、2l02d0LOa bcdd0l0图图4BD265如图（如图（a）所示，两个闭合圆形线圈）所示，两个闭合圆形线圈A、B的圆心重的圆心重合，放在同一水平面内，线圈合，放在同一水平面内，线圈A中通以如图（中通以如图（b）所示）所示的变化电流，的变化电流，t=0时电流方向为顺时针（如图中箭头所时电流方向为顺时针（如图中箭头所示）。在示）。在t1t2时间内，对于线圈时间内，对于线圈B，下列说法正确的，下列说法正确的是是 （）07年天津五区县重点校联考年天津五区县重点校联考 5A.线圈线圈B内有顺时针方向的电流内有顺时针方向的电流,线圈有扩张的趋势线圈有扩张的趋势B.线圈线圈B内有顺时针方向的电流内有顺时针方向的电流,线圈有收缩的趋势线圈有收缩的趋势C.线圈线圈B内有逆时针方向的电流内有逆时针方向的电流,线圈有扩张的趋势线圈有扩张的趋势D.线圈线圈B内有逆时针方向的电流内有逆时针方向的电流,线圈有收缩的趋势线圈有收缩的趋势BAI(a)(b)0itt2t1A要点要点:注意磁通注意磁通量的方向量的方向,线圈线圈扩张则磁通量扩张则磁通量变小变小.27三、感应电动势三、感应电动势电磁感应中更本质的是产生感应电动势（因为电磁感应中更本质的是产生感应电动势（因为感应电动势与回路是否闭合与否无关）。感应电动势与回路是否闭合与否无关）。感应电动势的大小感应电动势的大小：法拉弟电磁感应定律：电路中感应电动势法拉弟电磁感应定律：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。率成正比。注意：感应电动势注意：感应电动势E E的大小与线圈的匝数的大小与线圈的匝数n n有关，有关，但磁通量的变化率但磁通量的变化率与线圈的匝数与线圈的匝数n n无关。无关。28(BS)(BS)。回路中磁感应强度。回路中磁感应强度B B恒定，恒定，导线切割磁感线而导致回路的面积导线切割磁感线而导致回路的面积发生变化而产生感应电动势。发生变化而产生感应电动势。(BS)(BS)。回路的面积不变，回路中的。回路的面积不变，回路中的磁感应强度磁感应强度B B均匀变化而产生感应电动均匀变化而产生感应电动势。势。回路的面积、磁感应强度回路的面积、磁感应强度B B不变，两不变，两者的夹角变化或磁场的变化是非均匀者的夹角变化或磁场的变化是非均匀的而产生感应电动势。的而产生感应电动势。磁通量变化的各种情形磁通量变化的各种情形注：注：是磁通量的平均变化率，表示磁是磁通量的平均变化率，表示磁通量变化的快慢通量变化的快慢E E是是tt时间内的平均感应时间内的平均感应电动势电动势29导线切割磁感线产生的感应电动势导线切割磁感线产生的感应电动势导线垂直平移切割磁感线产生的感应电动势导线垂直平移切割磁感线产生的感应电动势E E导线绕一点旋转切割磁感线产生的感应电动势导线绕一点旋转切割磁感线产生的感应电动势E E（Blv）注意导线切割的有效长度注意导线切割的有效长度。30线圈在磁场中绕某一转轴转动切割磁感线产生的线圈在磁场中绕某一转轴转动切割磁感线产生的感应电动势感应电动势E E（为交变电流的产生）（为交变电流的产生）。线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴做匀速线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴做匀速转动时产生的最大电动势转动时产生的最大电动势Em=nBS,n是线圈匝是线圈匝数数.注意注意：（1 1）E=n/tE=n/t计算的是计算的是tt时间内的时间内的平均电动势，平均电动势，只有当只有当/t/t恒定不变时，平均恒定不变时，平均电动势跟瞬时电动势才相等电动势跟瞬时电动势才相等（2 2）E=BLvE=BLv适用于一部分导体做切割磁感线运适用于一部分导体做切割磁感线运动产生的电动势动产生的电动势，且导体运动方向跟磁场方向，且导体运动方向跟磁场方向垂直当垂直当V V为瞬时速度为瞬时速度时，计算出的时，计算出的是瞬时电是瞬时电动势动势。31 导体平动切割磁感线运动时，导体平动切割磁感线运动时，E=BLv sin 式中式中为导体运动速度为导体运动速度v与磁感应强度与磁感应强度B的夹角的夹角.此式只适用于匀强磁场此式只适用于匀强磁场,若是非匀强磁场则要求若是非匀强磁场则要求L很短很短.v 恒定时，产生的恒定时，产生的E恒定；恒定；v发生变化时，求出的发生变化时，求出的E是与是与v对应的瞬时值；对应的瞬时值；v为某段时间的平均速度时，求出的为某段时间的平均速度时，求出的E为该段时间内为该段时间内的感应电动势的平均值的感应电动势的平均值电磁感应中的电源：电磁感应中的电源：导线切割磁感线产生感应电动势，切割磁感线的这部导线切割磁感线产生感应电动势，切割磁感线的这部分导线充当电源；分导线充当电源；回路中的磁通量变化产生的感应电动势，总个变化的回路中的磁通量变化产生的感应电动势，总个变化的回路充当电源。（该点应用于画等效电路图）而由回路充当电源。（该点应用于画等效电路图）而由楞次定律或右手定则判断出的电流方向是电源内部楞次定律或右手定则判断出的电流方向是电源内部的电流方向。的电流方向。32解解决决电电磁磁感感应应中中的的电电路路问问题题，必必须须按按题题意意画画出出等等效效电电路路图图，将将感感应应电电动动势势等等效效于于电电源源电电动动势势，产产生生感感应应电电动动势势的的导导体体的的电电阻阻等等效效于于内内电电阻阻，求求电电动动势势要要用用电电磁磁感感应应定定律律，其其余余问问题题为为电电路路分析分析及闭合电路欧姆定律的应用。及闭合电路欧姆定律的应用。一般解此类问题的基本思路是：一般解此类问题的基本思路是：明确明确哪一部分电路产生感应电动势，则这部哪一部分电路产生感应电动势，则这部分电路就是分电路就是等效电源等效电源.正确分析电路的结构，正确分析电路的结构，画出等效电路图画出等效电路图结合有关的结合有关的电路规律电路规律建立方程求解建立方程求解电磁感应中的电路问题电磁感应中的电路问题33电磁感应中的电路计算电磁感应中的电路计算(1)(1)感应电动势的计算注意区分平均电动势感应电动势的计算注意区分平均电动势与瞬时电动势与瞬时电动势.(.(计算方法不同计算方法不同)(2)(2)注意电动势与导体两端注意电动势与导体两端(路端路端)电压的区电压的区别别.(3)(3)画等效电路图时注意哪一部分充当电源画等效电路图时注意哪一部分充当电源,区分内电路与外电路区分内电路与外电路.(4)(4)一定要先画等效电路图一定要先画等效电路图,再来计算电路再来计算电路中电流的大小中电流的大小.34例例1、有一边长为有一边长为l、匝数为、匝数为n、电阻为、电阻为R的正方形闭合的正方形闭合线框，处于磁感应强度为线框，处于磁感应强度为B匀强磁场中，磁场方向垂直匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，若将线框在磁场中翻转于线圈平面，若将线框在磁场中翻转180,求在这个过求在这个过程中通过导线横截面的电量。程中通过导线横截面的电量。解：解：将线框转过将线框转过180,则穿过线框的磁通量的变化量大则穿过线框的磁通量的变化量大小是小是 =2BS=2Bl 2 这个过程中产生的感应电动势为这个过程中产生的感应电动势为E=n /t 感应电流感应电流 I=E/R所以电量所以电量 q=I t=n /R=2nBl 2/R 要点：平均感应电流主要用于计算通过导线截面要点：平均感应电流主要用于计算通过导线截面的电量的多少。的电量的多少。35例例2、如图，一圆环与外切正方形线框均由相同的绝如图，一圆环与外切正方形线框均由相同的绝缘导线制成，并各自形成闭合回路，匀强磁场布满整缘导线制成，并各自形成闭合回路，匀强磁场布满整个方形线框，当磁场均匀变化时，线框和圆环中的感个方形线框，当磁场均匀变化时，线框和圆环中的感应电动势之比是多大？感应电流之比等于多少？应电动势之比是多大？感应电流之比等于多少？解：设正方形边长为解：设正方形边长为2a，则圆环半径为，则圆环半径为a，两者面积之比为两者面积之比为 S1/S2=4a2/a2=4/,电阻之比为电阻之比为 R1/R2=8a/2a=4/E=/t=SB/t S E1/E2=S1/S2=4a2/a2=4/,36例例3、矩形形线框矩形形线框abcd绕绕OO 轴轴在磁感强度为在磁感强度为0.2T的的匀强磁场中以匀强磁场中以2 r/s 的转速匀速转动，已知的转速匀速转动，已知ab=20cm，bd=40cm，匝数为，匝数为100匝，当线框从如图示位置开始转匝，当线框从如图示位置开始转过过90，则线圈中磁通量的变化量，则线圈中磁通量的变化量等于多少？磁通等于多少？磁通量平均变化率为多少？线圈中产生的平均感应电动势量平均变化率为多少？线圈中产生的平均感应电动势E为多少？为多少？ab cdO O解：解：转过转过90时，线圈中磁通量的变化量时，线圈中磁通量的变化量=BS 0=0.016 Wb周期为周期为 T=1/2=0.5st=1/4 T=0.125s /t=0.016/0.125=0.128 Wbs，E=n/t=12.8V 37例例5、单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场，若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律于磁场，若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示如图所示,则线圈中则线圈中 A0时刻感应电动势最大时刻感应电动势最大BD时刻感应电动势为零时刻感应电动势为零CD时刻感应电动势最大时刻感应电动势最大D0至至D时间内平均感生时间内平均感生 电动势为电动势为0.4VA B D 1t/s/10-3 WbA0B D20.013821.用用相相同同导导线线绕绕制制的的边边长长为为L或或2L的的四四个个闭闭合合导导体体线线框框，以以相相同同的的速速度度匀匀速速进进入入右右侧侧匀匀强强磁磁场场，如如图图所所示示。在在每每个个线线框框进进入入磁磁场场的的过过程程中中，M、N两两点点间间的的电电压压分分别别为为Ua、Ub、Uc和和Ud.下下列列判判断断正正确确的的是是 ()A.UaUbUcUd B.UaUbUdUc C.Ua=UbUc=Ud D.UbUaUdUc dcbaMN MN MNMN解：解：UaUbUdUcB392004年甘肃、青海年甘肃、青海理综理综 15 如图所示，在如图所示，在x0的区域内存在匀强磁场，磁的区域内存在匀强磁场，磁场的方向垂直于场的方向垂直于xy平面（纸面）向里。具有一定电平面（纸面）向里。具有一定电阻的矩形线框阻的矩形线框abcd位于位于xy平面内，线框的平面内，线框的ab边与边与y轴重合。令线框从轴重合。令线框从t=0的时刻起由静止开始沿的时刻起由静止开始沿x轴正轴正方向做匀加速运动，则线框中的感应电流方向做匀加速运动，则线框中的感应电流I（取逆（取逆时针方向的电流为正）随时间时针方向的电流为正）随时间t 的变化图线的变化图线It图可图可能是下图中的哪一个？能是下图中的哪一个？()0 xyabtI0tI0tI0tI0CAB DD402007年理综四川卷年理综四川卷23 23(16分分)如如图图所所示示，P、Q为为水水平平面面内内平平行行放放置置的的光光滑滑金金属属长长直直导导轨轨，间间距距为为L1，处处在在竖竖直直向向下下、磁磁感感应应强强度度大大小小为为B1的的匀匀强强磁磁场场中中。一一导导体体杆杆ef垂垂直直于于P、Q放放在在导导轨轨上上，在在外外力力作作用用下下向向左左做做匀匀速速直直线线运运动动。质质量量为为m、每每边边电电阻阻均均为为r、边边长长为为L2的的正正方方形形金金属属框框abcd置置于于竖竖直直平平面面内内，两两顶顶点点a、b通通过过细细导导线线与与导导轨轨相相连连，磁磁感感应强度大小为应强度大小为B2的匀强磁场垂直金属框向里，的匀强磁场垂直金属框向里，金属框恰好处于静止状态。不计其金属框恰好处于静止状态。不计其余电阻和细导线对余电阻和细导线对a、b点的作用力。点的作用力。(1)通过通过ab边的电流边的电流Iab是多大是多大?(2)导体杆导体杆ef的运动速度的运动速度v是多大是多大?QeabdcfvPB1要点要点:画等效电路图再来求解电流、画等效电路图再来求解电流、电压的大小。电压的大小。41解：解：（1）设设通通过过正正方方形形金金属属框框的的总总电电流流为为I，ab边边的的电流为电流为Iab，dc边的电流为边的电流为Idc，有，有abdcE金属框受重力和安培力金属框受重力和安培力,处于静止状态处于静止状态,有有由由解得：解得：42（2）由（）由（1）可得）可得设导体杆切割磁感线产生的电动势为设导体杆切割磁感线产生的电动势为E，有，有EB1L1v设设ad、dc、cb三边电阻串联后与三边电阻串联后与ab边电阻并联的总边电阻并联的总电阻为电阻为R，则，则根据闭合电路欧姆定律，有根据闭合电路欧姆定律，有IE/R由由解得解得4306年江苏连云港市最后模拟考试年江苏连云港市最后模拟考试1616（14分分）如如图图所所示示，矩矩形形导导线线框框abcd固固定定在在水水平平面面上上，ab=L、bc=2L，整整个个线线框框处处于于竖竖直直方方向向的的磁磁感感应应强强度度为为B的的匀匀强强磁磁场场中中。导导线线框框上上ab、cd段段电电阻阻不不计计，bc、ad段段单单位位长长度度上上的的电电阻阻为为。今今在在导导线线框框上上放放置置一一个个与与ab边边平平行行且且与与导导线线框框接接触触良良好好的的金金属属棒棒MN，其其电电阻阻为为r（r L）。金金属属棒棒在在外外力力作作用用下下沿沿x轴轴正正方方向向做做速速度度为为v的的匀匀速速运运动动，在在金金属属棒棒从从导导线线框框最最左左端端（x=0）运动到最右端的过程中运动到最右端的过程中请导出金属棒中的感应电流请导出金属棒中的感应电流I随随x变化的函数关系式变化的函数关系式;通通过过分分析析说说明明金金属属棒棒在在运运动动过过程程中中，MN两两点点间间电电压有最大值，并求出最大值压有最大值，并求出最大值Um；金属棒运动过程中，在什么金属棒运动过程中，在什么位置位置MN的输出功率最大？并的输出功率最大？并求出最大输出功率求出最大输出功率Pm。MNabcdxv044解：解：金属棒产生的电动势金属棒产生的电动势E=BLv 设金属棒沿设金属棒沿x轴移动了轴移动了x的距离的距离,此时外电路的总电阻为此时外电路的总电阻为电路中的电流为电路中的电流为由于由于MN两点间的电压两点间的电压当外电路电阻当外电路电阻R取最大取最大Rmax时，时，U有最大值有最大值Um。从外电路电阻从外电路电阻R与与x的表示式可以看出，当的表示式可以看出，当x=2L-x，即即x=L时，外电路电阻有最大值。时，外电路电阻有最大值。将将x=L代入上式得：代入上式得：45 当当R=r时，输出功率最大，时，输出功率最大，解之得解之得此时，此时，46江苏省如东高级中学江苏省如东高级中学07年年2月期末试卷月期末试卷1616如如图图，足足够够长长的的光光滑滑平平行行金金属属导导轨轨MN、PQ固固定定在在一一水水平平面面上上,两两导导轨轨间间距距L=0.2m，电电阻阻R 0.4，电电容容C2 F，导导轨轨上上停停放放一一质质量量m=0.1kg、电电阻阻r=0.1的的金金属属杆杆CD，导导轨轨电电阻阻可可忽忽略略不不计计，整整个个装装置置处处于于方方向向竖竖直直向向上上B=0.5T 的的匀匀强强磁磁场场中中。现现用用一一垂垂直直金金属属杆杆CD的的外外力力F沿沿水水平平方方向向拉拉杆杆，使使之之由由静静止止开开始向右运动。求：始向右运动。求：若开关若开关S闭合闭合,力力F 恒为恒为0.5N,CD运动的最大速度；运动的最大速度；若若开开关关S闭闭合合，使使CD以以问问中中的的最最大大速速度度匀匀速速运运动动，现现使使其其突突然然停停止止并并保保持持静静止止不不动动，当当CD停停止止下下来来后后，通过导体棒通过导体棒CD的总电量；的总电量；若若开开关关S断断开开，在在力力F作作用用下下，CD由由静静止止开开始始作作加加速速度度a=5m/s2的的匀匀加加速速直直线线运运动动，请请写写出出电电压压表表的的读读数数U随时间随时间t变化的表达式。变化的表达式。47VMPNQFBCDSR解解:CD以最大速度运动时是匀速直线运动：以最大速度运动时是匀速直线运动：即：即：又又得：得：CD以以25m/s的速度匀速运动时，电容器上的电压的速度匀速运动时，电容器上的电压为为UC，则，