1、章末总结,第四章 电磁感应,内容索引,知识网络 梳理知识 构建网络,重点探究 启迪思维 探究重点,知识网络,电磁感应,电磁感应现象,现象,闭合电路中部分导体做 运动 闭合电路的 发生变化,切割磁感线,磁通量,产生感应电流的条件：电路 且 变化 能量转化：其他形式的能转化为电能或电能的转移,闭合,磁通量,适合判定 产生的感应电流的方向 右手定则、左手定则、安培定则的区别,内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要 引起感应电流的磁通量的变化,理解,阻碍,感应电流总要阻碍 的变化 感应电流总要阻碍 的相对运动,磁通量,导体和磁场,应用 步骤,首先明确原磁场的 和磁通量的 ，确定感应电流的磁
2、场方向 再用 确定感应电流的方向),方向,增减,安培定则,右手 定则,电磁感应,楞次定律 (感应电流 的方向),导体切割磁感线,电磁感应,法拉第电磁 感应定律 (感应电动势 的大小,感应电动势,定义：在电磁感应现象中产生的电动势 产生的条件： 发生变化,磁通量,磁通量的变化率： 内磁通量的变化,单位时间,法拉第电磁 感应定律,En ，适合求E的 值,平均,切割公式,EBLv，适合求E的 值 条件：B、L、v三者_,瞬时,互相垂直,电磁阻尼 电磁驱动,自感 现象,定义： 发生变化而产生的电磁感应现象 自感电动势：总是阻碍 的变化 自感系数L：与线圈的大小、形状、 ，以及是否有 等因素有关 应用和
3、防止,涡流,定义：块状金属在 的磁场中产生的环形感应电流,电磁感应,电磁感应现象自感现象及其应用(特殊的电磁感应现象,自身电流,自身电流,匝数,铁芯,应用,变化,互感现象,重点探究,1.感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化.感应电流的磁场方向不一定与原磁场方向相反，只有在磁通量增加时两者才相反，而在磁通量减少时两者是同向的. 2.“阻碍”并不是“阻止”，而是“延缓”，回路中的磁通量变化的趋势不变，只不过变化得慢了. 3.“阻碍”的表现：增反减同、来拒去留等.,一、楞次定律的理解与应用,例1 如图1甲所示，圆形线圈P静止在水平桌面上，其正上方固定一螺线管Q，P和Q共轴，Q中通有变化电
4、流i，电流随时间变化的规律如图乙所示，图甲中箭头方向为电流正方向，P所受的重力为G，桌面对P的支持力为FN，则 A.t1时刻FNG，P有收缩的趋势 B.t2时刻FNG，此时穿过P的磁通量为0 C.t3时刻FNG，此时P中无感应电流 D.t4时刻FNG，此时穿过P的磁通量最小,答案,解析,图1,解析 当螺线管中电流增大时，其形成的磁场不断增强，因此线圈P中的磁通量向下增大，根据楞次定律可知线圈P将阻碍其磁通量的增大，故线圈有收缩的趋势，线圈中产生逆时针感应电流(从上向下看)，由安培定则可判断，螺线管下端为N极，线圈等效成小磁铁，N极向上，则此时FNG，故A正确； 当螺线管中电流不变时，其形成磁场
5、不变，线圈P中的磁通量不变，因此磁铁线圈中无感应电流产生，线圈和磁铁间无相互作用力，故t2时刻FNG，此时穿过P的磁通量不为0，故B错误； t3时刻螺线管中电流为零，但是线圈P中磁通量是变化的，因此此时线圈中有感应电流，故C错误； t4时刻电流不变时，其形成磁场不变，线圈P中磁通量不变，故D错误.,对图象的分析，应做到： (1)明确图象所描述的物理意义； (2)明确各种物理量正、负号的含义； (3)明确斜率的含义； (4)明确图象和电磁感应过程之间的对应关系.,二、电磁感应中的图象问题,例2 如图2所示，三条平行虚线位于纸面内，中间虚线两侧有方向垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度等大反向.菱形闭
6、合导线框ABCD位于纸面内且对角线AC与虚线垂直，磁场宽度与对角线AC长均为d，现使线框沿AC方向匀速穿过磁场，以逆时针方向为感应电 流的正方向，则从C点进入磁场到A点离开磁场的 过程中，线框中电流i随时间t的变化关系图象可能是,图2,答案,解析,解析 导线框ABCD在进入左边磁场时，由楞次定律和安培定则可以判断出感应电流的方向应为正方向，选项B、C错误； 当导线框ABCD一部分在左磁场区，另一部分在右磁场区时，回路中的最大电流要加倍，方向与刚进入时的方向相反，选项D正确，选项A错误.,电磁感应中图象类选择题的两个常见解法 1.排除法：定性地分析电磁感应过程中物理量的变化趋势(增大还是减小)、
7、变化快慢(均匀变化还是非均匀变化)，特别是物理量的正负，排除错误的选项. 2.函数法：根据题目所给条件定量地写出两个物理量之间的函数关系，然后由函数关系对图象作出分析和判断，这未必是最简捷的方法，却是最有效的方法.,求解电磁感应中电路问题的关键是分清楚内电路和外电路. “切割”磁感线的导体和磁通量变化的线圈都相当于“电源”，该部分导体的电阻相当于内电阻，而其余部分的电阻则是外电阻.,三、电磁感应中的电路问题,例3 把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成一半径为a的圆环，水平固定在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，如图3所示，一长度为2a、电阻等于R、粗细均匀的金属棒MN放在圆环上，它与圆环始终保
8、持良好的接触，当金属棒以恒定速度v向右移动经过环心O时，求： (1)棒上电流的大小和方向及棒两端的电压UMN；,答案,解析,图3,解析 把切割磁感线的金属棒看成一个具有内阻为R、电动势为E的电源，两个半圆环看成两个并联电阻，画出等效电路如图所示. 等效电源电动势为：EBlv2Bav.,电流方向从N流向M. 根据闭合电路欧姆定律知，棒两端的电压为电源路端电压.UMNIR外Bav,(2)在圆环和金属棒上消耗的总热功率.,答案,解析,解析 圆环和金属棒上消耗的总热功率为：,电磁感应中电路问题的分析方法 1.明确电路结构，分清内、外电路，画出等效电路图. 2.根据产生感应电动势的方式计算感应电动势的大
9、小，如果是磁场变化，由En 计算；如果是导体切割磁感线，由EBlv计算. 3.根据楞次定律或右手定则判断感应电流的方向. 4.根据电路组成列出相应的方程式.,此类问题涉及电路知识、动力学知识和能量观点，综合性很强，解决此类问题要注重以下三点： 1.电路分析 (1)找“电源”：确定出由电磁感应所产生的电源，求出电源的电动势E和内阻r. (2)电路结构分析 弄清串、并联关系，求出相关部分的电流大小，为求安培力做好铺垫.,四、电磁感应中的力电综合问题,2.力和运动分析 (1)受力分析：分析研究对象(常为金属杆、导体线圈等)的受力情况，尤其注意安培力的方向. (2)运动分析：根据力与运动的关系，确定出
10、运动模型，根据模型特点，找到解决途径. 3.功和能量分析 (1)做功分析，找全力所做的功，弄清功的正、负. (2)能量转化分析，弄清哪些能量增加，哪些能量减小，根据功能关系、能量守恒定律列方程求解.,例4 如图4所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角30的斜面上，导轨电阻不计，间距L0.4 m，导轨所在空间被分成区域和，两区域的边界与斜面的交线为MN.中的匀强磁场方向垂直斜面向下，中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁感应强度大小均为B0.5 T.在区域中，将质量m10.1 kg、电阻R10.1 的金属条ab放在导轨上，ab刚好不下滑.然后，在区域中将质量m20.4 kg，电阻R2 0.1
11、 的光滑导体棒cd置于导轨上，由静止开始下滑. cd在滑动过程中始终处于区域的磁场中，ab、 cd始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触， 取g10 m/s2，问：,图4,(1)cd下滑的过程中，ab中的电流方向；,答案,解析,答案 由a流向b,解析 由右手定则可判断出cd中的电流方向为由d到c，则ab中电流方向为由a流向b.,(2)ab刚要向上滑动时，cd的速度v多大；,答案,解析,答案 5 m/s,解析 开始放置时ab刚好不下滑，ab所受摩擦力为最大静摩擦力，设其大小为Ffmax，有Ffmaxm1gsin 设ab刚要上滑时，cd棒的感应电动势为E， 由法拉第电磁感应定律有EBLv 设电路中的感应电流为I，由闭合电路欧姆定律有 I 设ab所受安培力为F安，有F安BIL 此时ab受到的最大静摩擦力方向沿导轨向下，由平衡条件有F安m1gsin Ffmax 联立式，代入数据解得v5 m/s.,(3)从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中，cd滑动的距离x3.8 m，此过程中ab上产生的热量Q是多少.,答案,解析,答案 1.3 J,解析 设cd棒运动过程中在电路中产生的总热量为Q总，,
