电磁感应复习课件市公开课一等奖省赛课微课金奖课件.pptx

电磁感应电磁感应产生感应电流条件产生感应电流条件感应电动势大小感应电动势大小感应电流方向感应电流方向现象现象综合应用综合应用楞次定律楞次定律右手定则右手定则自感自感涡流涡流用牛顿第二定律处理导体切割磁感线运动问题用牛顿第二定律处理导体切割磁感线运动问题应用能转化合守恒定律处理电磁感应问题应用能转化合守恒定律处理电磁感应问题知知 识识 体体 系系第第1页页电磁感应电磁感应感应电流感应电流条件：闭合，磁通量改变条件：闭合，磁通量改变闭和有电流闭和有电流感应电动势感应电动势（电源）（电源）感生电感生电动势动势动生电动生电动势动势产生原因产生原因产生：产生：产生：产生：产生原因产生原因非静电力非静电力就是感生电场就是感生电场电场力电场力对对自由电荷作用自由电荷作用非静电力做功非静电力做功非静电力非静电力就是磁场就是磁场洛伦兹力洛伦兹力对对自由电荷作用自由电荷作用非静电力做功非静电力做功导体导体切割磁感线切割磁感线运动运动产生产生动生电动势动生电动势磁场磁场改变时会在空间改变时会在空间激发激发感应电场感应电场，闭合，闭合导体中自由电子在导体中自由电子在电电场力场力作用下定向运动，作用下定向运动，产生产生感应电流感应电流，即产，即产生了生了感应电动势。感应电动势。第第2页页一、法拉第电磁感应定律一、法拉第电磁感应定律1.法拉第电磁感应定律：电磁感应中感应电动势大小，即跟法拉第电磁感应定律：电磁感应中感应电动势大小，即跟穿过这一电路磁通量改变率成正比，即：穿过这一电路磁通量改变率成正比，即：2、特例、特例：当导体在匀强磁场中切割磁感线时，：当导体在匀强磁场中切割磁感线时，感应电动势感应电动势表表示式示式E=BLv 3、注意：、注意：产生感应电动势那部分导体相当于产生感应电动势那部分导体相当于电源电源，该电源正负极由，该电源正负极由楞次定律来确定，注意电源内部电流是由楞次定律来确定，注意电源内部电流是由负极负极流向流向正极正极.第第3页页二、感应电流二、感应电流(电动势电动势)方向方向 楞次定律楞次定律aba相当于电源相当于电源正正极极b相当于电源相当于电源负负极极2 2、闭合电路磁通量改变而引发感应电流方向判断方法：、闭合电路磁通量改变而引发感应电流方向判断方法：楞次定律楞次定律1、闭合电路部分导体切割磁感线而引发感应电流方向判断、闭合电路部分导体切割磁感线而引发感应电流方向判断方法：方法：右手定则右手定则四指指向电源四指指向电源_极极正正第第4页页楞次定律楞次定律1内内容容：感感应应电电流流含含有有这这么么方方向向，即即感感应应电电流流磁磁场场总总要要妨妨碍碍引发感应电流磁通量改变引发感应电流磁通量改变2适用范围：磁通量改变而产生感应电流方向判断适用范围：磁通量改变而产生感应电流方向判断3判断步骤：判断步骤：明确闭合回路范围内磁场方向明确闭合回路范围内磁场方向（原磁场）（原磁场）分析穿过闭合电路磁通量改变分析穿过闭合电路磁通量改变（增大、减小）（增大、减小）依据楞次定律判断感应电流磁场方向依据楞次定律判断感应电流磁场方向（新磁场）（新磁场）利用安培定则判定感应电流方向利用安培定则判定感应电流方向“增反减同增反减同”、“来拒去留来拒去留”、“增缩减扩增缩减扩”“妨碍但不阻止妨碍但不阻止”第第5页页例例1：线圈在长直导线电流磁场中，做如图运动：线圈在长直导线电流磁场中，做如图运动：A A向右平动；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上有个缺口上有个缺口)；则线圈中有感应电流是；则线圈中有感应电流是()()答案：答案：BCD经典题型一、感应电流产生条件判断经典题型一、感应电流产生条件判断经典题型一、感应电流产生条件判断经典题型一、感应电流产生条件判断第第6页页经典题型二、判断感应电流经典题型二、判断感应电流经典题型二、判断感应电流经典题型二、判断感应电流(感应电动势感应电动势感应电动势感应电动势)方向方向方向方向例例2：判断感应电流方向：判断感应电流方向P向右滑动向右滑动答案：从上往下看，先顺时针后逆时针答案：从上往下看，先顺时针后逆时针;顺时针顺时针-逆时针逆时针-顺时针顺时针;ABCD注：右手定则是楞次定律一个特殊利用。注：右手定则是楞次定律一个特殊利用。右手定则适合用于闭合电路一部分导体做切割磁感线运动时产生感应电流右手定则适合用于闭合电路一部分导体做切割磁感线运动时产生感应电流方向判断；而楞次定律适合用于一切电磁感应现象中感应电流方向判断，方向判断；而楞次定律适合用于一切电磁感应现象中感应电流方向判断，更含有普遍性更含有普遍性.第第7页页楞次定律内涵楞次定律内涵楞次定律内涵楞次定律内涵：内容：感应电流总是内容：感应电流总是反抗反抗反抗反抗产生它那个产生它那个原因原因原因原因。原因原因原因原因：（：（1 1）原磁通量改变）原磁通量改变 （2 2）物体间相对运动）物体间相对运动 （3 3）原电流改变（自感）原电流改变（自感）例例3 3、MNMN固定，固定，PQPQ能够自由移动，能够自由移动，当一条形磁铁从上方下落当一条形磁铁从上方下落(未达导轨平面未达导轨平面)过程中过程中，试判断，试判断PQPQ将怎样运动？磁铁加速度大将怎样运动？磁铁加速度大小怎样？小怎样？经典题型三、楞次定律应用经典题型三、楞次定律应用经典题型三、楞次定律应用经典题型三、楞次定律应用【讨论】假如磁体是向上提起，则【讨论】假如磁体是向上提起，则P、Q运动将怎样运动将怎样?或者说磁体已向下穿过或者说磁体已向下穿过了回路并在向下落，则了回路并在向下落，则P、Q运动怎样运动怎样?且此时磁体加速度大小怎样且此时磁体加速度大小怎样?答案：将相互靠拢；加速度小于答案：将相互靠拢；加速度小于g第第8页页法拉第电磁感应定律综合利用习题法拉第电磁感应定律综合利用习题(1)(1)与闭合电路欧姆定律相结合与闭合电路欧姆定律相结合(2)(2)与牛顿运动定律、运动学相结合与牛顿运动定律、运动学相结合(3)(3)与做功、能量转化相结合与做功、能量转化相结合(4)(4)与图像问题相结合与图像问题相结合第第9页页第一类问题：与闭合电路欧姆定律相结合第一类问题：与闭合电路欧姆定律相结合例题例题1：如图，边长为：如图，边长为L均匀正方形金属框架均匀正方形金属框架abcd总电阻为总电阻为R，框架以速度，框架以速度v向右匀速平动，经过磁向右匀速平动，经过磁感强度为感强度为B匀强磁场。求以下三种情况匀强磁场。求以下三种情况ab之间电之间电势差。势差。(1)只有只有ab进入磁场。进入磁场。(2)线框全部进入磁线框全部进入磁场。场。(3)只有只有ab边离开磁场。边离开磁场。(1)Uab=3BLv/4(2)Uab=BLv(3)Uab=BLv/4abcdv第第10页页处理问题方法、步骤：处理问题方法、步骤：(1)找到找到“等效电源等效电源”，分清内外电路，分清内外电路(2)必要时画出等效电路图必要时画出等效电路图(3)利用闭合电路欧姆定律进行相关计算利用闭合电路欧姆定律进行相关计算第第11页页w练习练习1、在移出过程中线框一边、在移出过程中线框一边a,b两点间电势差绝对值最大是两点间电势差绝对值最大是B第第12页页w例题例题2 2、(见书见书P P2121.)100.)100匝线圈（为了表示线圈绕向，匝线圈（为了表示线圈绕向，图中只画了图中只画了2 2匝）两端匝）两端ABAB与一个电压表相连，线圈内与一个电压表相连，线圈内有指向纸内方向磁场，线圈中磁通量在按图乙所表有指向纸内方向磁场，线圈中磁通量在按图乙所表示规律改变。示规律改变。w（1 1）按图乙所表示规律，电压表读数应该等于多少）按图乙所表示规律，电压表读数应该等于多少？w（2 2）请在线圈位置上标出感应电场方向。）请在线圈位置上标出感应电场方向。w（3 3）ABAB两端，哪端应该与电压表标两端，哪端应该与电压表标+号接线柱连接号接线柱连接？A端端第第13页页练习练习2 2、如图，棒如图，棒abab长为长为2 2L L，轨道间距为，轨道间距为L L，匀强，匀强磁场为磁场为B B，电阻为，电阻为R R。求。求abab棒转过棒转过9090时经过时经过R R电电量。量。注：注：平均电流平均电流I I与对应与对应时间时间t t 乘积为经过乘积为经过R R 电量。电量。第第14页页第二类问题：与牛顿运动定律相结合第二类问题：与牛顿运动定律相结合例题例题3 3、如图所表示导线框、如图所表示导线框abcdabcd固定在竖直平面内，固定在竖直平面内，bcbc段电阻为段电阻为R R，其它电阻不计，其它电阻不计，efef是一个不计电阻水平放是一个不计电阻水平放置导体杆，杆长为置导体杆，杆长为l l，质量为质量为m m，杆两端与导线框良好接杆两端与导线框良好接触，又能无摩擦地滑动。整个装置放在磁感强度为触，又能无摩擦地滑动。整个装置放在磁感强度为B B匀匀强磁场中，磁场方向与框面垂直，现在用一个恒力强磁场中，磁场方向与框面垂直，现在用一个恒力F F竖竖直向上拉直向上拉efef使其开始上升，分析使其开始上升，分析efef运动过程并求运动过程并求efef最大最大速度。速度。fabcdeF模型模型1：单杆受恒单杆受恒力作用模型力作用模型mgF安安总结：总结：F外外恒定，恒定，F安安变大，变大，a变小变小变加速运动到匀速为止。变加速运动到匀速为止。匀速时匀速时F外外=F安安，V到达最大值到达最大值第第15页页练习练习3、水平放置于匀强磁场中光滑导轨上，有一根导体棒水平放置于匀强磁场中光滑导轨上，有一根导体棒ab，用恒力，用恒力F作用在作用在ab上，由静止开始运动，回路总电阻为上，由静止开始运动，回路总电阻为R，分，分析析ab 运动情况，并求运动情况，并求ab最大速度。最大速度。abBR分析：分析：ab 在在F作用下向右加速运动，切割磁感应线，产生感应作用下向右加速运动，切割磁感应线，产生感应电流，感应电流又受到磁场作用力电流，感应电流又受到磁场作用力f，画出受力图：，画出受力图：F f1a=(F-f)/m v E=BLv I=E/R f=BIL F f2 Ff最终，当最终，当f=F 时，时，a=0，速度到达最大，速度到达最大，F=f=BIL=B2 L2 vm/R vm=FR/B2 L2vm称为收尾速度称为收尾速度.又解：匀速运动时，拉力又解：匀速运动时，拉力所做功使机械能转化为所做功使机械能转化为电阻电阻R R上内能。上内能。F vm=I2 R=B2 L2 v2 m/R vm=FR/B2 L2第第16页页练习练习4 4、如图光滑金属框架与水平面成、如图光滑金属框架与水平面成=30=30o o角，匀强角，匀强磁场磁场B B=0.5T=0.5T，方向与框架平面垂直向上，金属导体，方向与框架平面垂直向上，金属导体abab长为长为L L=0.1m0.1m，质量，质量m m=0.01kg=0.01kg，含有电阻为，含有电阻为R R=0.1=0.1，其，其余电阻不计，则稳定后，余电阻不计，则稳定后，abab导线最大速度是多少？导线最大速度是多少？)abB)FNmgFBv=2m/s思索：假如磁思索：假如磁场竖直向上呢场竖直向上呢？第第17页页w例题例题4、如图所表示，一水平放置平行导体框宽度、如图所表示，一水平放置平行导体框宽度L=0.50m，接有电阻，接有电阻R=0.20，磁感应强度，磁感应强度B=0.40T匀强磁场垂直于导轨平面方向向下，今有一匀强磁场垂直于导轨平面方向向下，今有一导体棒导体棒ab跨放在框架上，并能无摩擦地沿框架滑动，跨放在框架上，并能无摩擦地沿框架滑动，框架及导体框架及导体ab电阻均不计，当电阻均不计，当ab以以v=4.0m/s速度速度向右匀速滑动时，试求：向右匀速滑动时，试求：（1）导体）导体ab上感应电动势大小；上感应电动势大小；（2）要维持）要维持ab向右匀速运动作用在向右匀速运动作用在ab上水平外力上水平外力多大，方向怎样；多大，方向怎样；（3）电阻）电阻R上产生上产生w焦耳热功率多大。焦耳热功率多大。第三类问题：与做功、能量转化相结合第三类问题：与做功、能量转化相结合模型模型3第第18页页w【解析】（【解析】（1）导体）导体ab垂直切割磁感线，产生电动垂直切割磁感线，产生电动势大小：势大小：E=BLv=0.400.504.0V=0.80V（2）导体）导体ab相当于电源，由闭合电路欧姆定律相当于电源，由闭合电路欧姆定律得回路电流：得回路电流：A导体导体ab所受安培力：所受安培力：F=BLI=0.400.504.0=0.8N，因为因为ab匀速运动所以水平拉力匀速运动所以水平拉力F=F=0.8N，方向，方向水平向右（拉力必须平衡安培力维持水平向右（拉力必须平衡安培力维持ab向右匀速运向右匀速运动）动）（3）R上焦耳热功率：上焦耳热功率：W或依据电磁感应现象中能量守恒关系得：或依据电磁感应现象中能量守恒关系得：P=Fv=0.80.4W=3.2W第第19页页例题例题6 6、匀强磁场磁感应强度、匀强磁场磁感应强度B B=0.1T,=0.1T,宽度宽度D D=0.6m,=0.6m,由粗细均匀电阻丝制成正方形线框由粗细均匀电阻丝制成正方形线框abcdabcd边长边长L L=0.20m,=0.20m,电阻电阻R R=2=2,以速度以速度v v=0.2m/s=0.2m/s匀速经过该区域，以线框匀速经过该区域，以线框abab边刚好边刚好与磁场左边界重合时为与磁场左边界重合时为t t=0=0。(1)(1)以逆时针电流为正，作以逆时针电流为正，作I-tI-t图象图象.(2)(2)以以x x轴正向为正，作安培力轴正向为正，作安培力F-tF-t图象图象.第四类问题：与图像问题相结合第四类问题：与图像问题相结合第第20页页itFt第第21页页例例7、如图所表示，在、如图所表示，在O点正下方有一个含有理想边界磁场，将点正下方有一个含有理想边界磁场，将铜环从铜环从A点由静止释放，向右摆至最高点点由静止释放，向右摆至最高点B，不计空气阻力，则，不计空气阻力，则以下说法正确是以下说法正确是（）（）AA、B两点等高两点等高BA点高于点高于B点点CA点低于点低于B点点D铜环最终将做等幅摆动铜环最终将做等幅摆动答案答案:BD思索：若将铜环改为铜片或球，答案不一样吗？思索：若将铜环改为铜片或球，答案不一样吗？电磁阻尼电磁阻尼电磁阻尼电磁阻尼 应用：应用：磁电式仪表磁电式仪表磁电式仪表磁电式仪表中，为预防仪表通电后指针偏转到某处以后中，为预防仪表通电后指针偏转到某处以后回振动，就利用了这种电磁阻尼原理反之，若不希望振动机回振动，就利用了这种电磁阻尼原理反之，若不希望振动机械能因为电磁阻尼而损失，则需采取使钢环不闭合（留有小缺械能因为电磁阻尼而损失，则需采取使钢环不闭合（留有小缺口），将铜片上开许多缺口以使之不产生感应电流，或产生感口），将铜片上开许多缺口以使之不产生感应电流，或产生感应电流很小办法应电流很小办法第第22页页