【高中物理】电磁感应教案讲义.docVIP

电磁感应 一、基础知识 1.电磁感应现象 楞次定律 （1）磁通量：Φ=BS ，单位：Wb；是标量，但有正负，正负仅代表穿向。 （2）电磁感应现象：当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中产生感应电流，这种利用磁场产生电流的现象。 （3）产生条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化、闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动， ΔΦ=ΔBS= BΔS 。 （4）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变化。 （5）感应电流方向：右手定则，让磁感线穿过掌心，右手大拇指指向导体运动方向，其余四指指向就是电流方向。 2.法拉第电磁感应定律 自感和涡流 （1）法拉第电磁感应定律：E=neq \f(Δφ,Δt)，感应电动势大小与穿过这一电路的磁通量变化率成正比。 （2）感生电动势：由于磁场变化而产生的感应电动势，回路中处于变化磁场中的线圈相当于电源，方向由楞次定律判断，计算用E=neq \f(Δφ,Δt)。 （3）动生电动势：由于导体做切割磁感线运动而产生的电动势，做切割运动的导体相当于电源，方向由楞次定律或右手定则判断，计算用，E=neq \f(Δφ,Δt)或E=BLVsinθ。 （4）互感：两个相互靠近的线圈，其中一个电流发生变化，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电流。 （5）自感：由于导体自身的电流变化产生的电磁感应现象。自感电动势总是阻碍自身的电流变化，表示为E=Leq \f(ΔI,Δt)，L是自感系数，与线圈长度、横截面积、单位长度匝数成正比，线圈有铁芯比无铁芯自感系数大得多。 通电自感：在线圈通电的一瞬间，会产生反方向的感应电动势阻碍电流增大，导致线圈中的电流是逐渐增大的。 断电自感：断电时的一瞬间，会产生与刚才电流同方向的感应电动势阻碍电流减小，如果此时线圈仍处在回路中，会导致线圈中的电流是逐渐减小的。 （6）涡流：由于线圈电流变化，会在附近导体内部产生感应电流，形成闭合回路，这种现象叫涡流。 3.电磁感应的综合问题一般解决方法 （1）确定电源：做切割磁感线运动的那部分导体相当于电源、处在变化磁场中的线圈相当于电源 （2）计算感应电动势：E=neq \f(Δφ,Δt)或E=BLVsinθ （3）判断感应电流方向：右手定则、楞次定律 （4）计算感应电流：I=eq \f(E,R+r) （5）判断安培力方向：左手定则 （6）计算安培力大小：F=BIL （7）计算导体合外力大小 （8）计算导体的加速度：F=ma （9）分析导体的运动状态：v与a方向的关系 （10）确定导体的临界状态 二、常规题型 例1.两圆环A、B同心放置且半径RA＞RB，将一条形磁铁置于两环圆心处，且与圆环平面垂直，如图所示，则穿过A、B两圆环的磁通量的大小关系为(　C　 ) A．ΦA＞ΦB B．ΦA＝ΦB C．ΦA＜ΦB D．无法确定 内部相等，外部A多于B，总的数量=内部-外部，所以B多于A 练习1.如图所示，一有限范围的匀强磁场，宽度为d，将一边长为l的正方形导线框以速度为v匀速地通过磁场区域，若dl，则线圈中不产生感应电流的时间应等于(　C　) A.eq \f(d,v) B.eq \f(l,v) C.eq \f(d－l,v) D.eq \f(d－2l,v) 线圈刚刚完全进入磁场时至线圈刚刚出磁场前，通过线圈的磁通量不发生变化，线圈中不会产生感应电流 练习2.一个单匝矩形线圈abcd，边长ab＝30 cm，bc＝20 cm，如图所示放在O－xyz直角坐标系内，线圈平面垂直于Oxy平面，与Ox轴和Oy轴的夹角分别为α＝30°和β＝60°，匀强磁场的磁感应强度B＝10－2 T．试计算：当磁场方向分别沿Ox，Oy，Oz方向时，穿过线圈的磁通量各为多少？ Φx＝BScosβ=3×10－4 Wb Φy＝BScosα=3eq \r(3)×10－4 Wb Φz＝0 练习3.如图所示，用导线做成的圆形回路与一直导线构成几种位置组合，哪些组合中，切断直导线中的电流时，闭合回路中会有感应电流产生(图A、B、C中直导线都与圆形线圈在同一平面内，O点为线圈的圆心，图D中直导线与圆形线圈垂直，并与中心轴重合)(　BC　) AD圆环磁通量始终为0，无变化，所以不会有电流产生 例2.如图所示，导线ab和cd互相平行，则下列四种情况下导线cd中无电流的是(　D　) A．开关S闭合或断开的瞬间 B．开关S是闭合的，但滑动触头向左滑 C．开关S是闭合的，但滑动触头向右滑 D．开关S始终闭合，不滑动触头 练习1. 如图所示，在匀强磁场中的导轨上，有两根等长的平行导线ab和cd，以相同的速度v匀速向右滑动．为使ab中有感应电流产生，对开关S来说(　D　) A．断开和闭合都可以 B．应断开 C．断开和闭合都不行 D．应闭合 开关闭合abNM才会有电流，abcd速度一样