高中物理知识精讲9_专题十一-电磁感应

专题十一电磁感应３３专题十一电磁感应?３．应用楞次定律的思路?考点1电磁感应现象和楞次定律?一、磁通量、磁通量的变化量和磁通量的变化率的区别??ΔΦ物理量磁通量Φ磁通量的变化量ΔΦ磁通量的变化率?Δｔ?某一段时间内穿过表示磁场中穿过某个物理某时刻穿过某个面?某个面的磁通量的面的磁通量变化快慢意义的磁感线的条数?变化量的物理量?ΔΦΔＳΔΦ＝Φ２－Φ１＝Ｂ·?Φ＝Ｂ·Ｓ，Ｓ是与ＢΔｔΔｔ４．楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为：感应电流的效果大小ΔΦ＝Ｂ·ΔＳ?垂直的面的面积ΔΦΔＢΔΦ＝Ｓ·ΔＢ＝Ｓ·总是阻碍引起感应电流的原因。列表说明如下。ΔｔΔｔ?若有方向相反的磁开始时和转过１８０°?使回路面积阻碍原磁通既不表示磁通量的大阻碍相对运有扩大或缩阻碍原电流感线穿过某个面，则时线圈平面都与磁?量的变小，也不表示磁通量内容动———“来拒小的趋的变化———不能直接用Φ＝Ｂ·场垂直，但穿过线圈注意变化的多少。在Φ－ｔ?化———“增反Ｓ求解，应考虑相反的磁通量是一正一去留”势———“增缩“增反减同”图像中，可用图线的?减同”方向的磁通量抵消负，ΔΦ＝２ＢＳ而不减扩”斜率表示?后所剩余的磁通量是０?ΔΦ发电机中：线圈平面与磁感线平行时，Φ＝０，但最大?Δｔ附注ΔΦ?线圈平面与磁感线垂直时，Φ最大，但＝０磁铁靠近，产Δｔ?生斥力例证二、产生感应电流的三种典型情况?Ｐ、Ｑ是光滑?磁铁远离线固定导轨，ａ、合上Ｓ，Ｂ?圈，Ｂ与Ｂｂ是可动金属先亮感原磁铁远离，产?方向相同生引力棒，磁铁下?移，ａ、ｂ靠近?四、右手定则?１．判断导体棒切割磁感线产生的感应电流方向时，用右手?定则最方便：?（１）右手掌心———磁感线穿入；?（２）拇指———指向导体运动的方向；?（３）四指———指向感应电流的方向。三、楞次定律?２．安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的应用对比１．定律内容：感应电流具有这样的特点，即感应电流的磁场?基本现象因果关系应用规律总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。?运动电荷、电流产生磁场因电生磁安培定则２．楞次定律中“阻碍”的含义?磁场对运动电荷、电流有作用力因电受力左手定则??闭合电路的部分导体做切割磁感线运动因动生电右手定则?闭合回路磁通量变化因磁生电楞次定律????? ３４５年高考３年模拟Ｂ版高考物理??考点2法拉第电磁感应定律??一、求解感应电动势常用的几种方法?表达ΔΦ１Ｅ＝ＮＢＳωｓｉｎ２Ｅ＝ｎＥ＝ＢＬｖｓｉｎθＥ＝ＢＬω?式Δｔ２（ωｔ＋φ０）?３．涡流情?线圈中的电流变化时，在附近导体中产生感应电流，这种电境?流在导体内形成闭合回路，很像水的漩涡，因此把它称为涡电图?流，简称涡流。在冶炼炉、电动机、变压器、探雷器等实际应用中?都存在着涡流，它是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵守电一段直导线绕一端转动绕与Ｂ垂直的磁感应定律。研究回路（不一定?（或等效成直的一段导轴转动的导对象闭合）?导线）体棒线框?考点3电磁感应中的综合应用一般求瞬时用平均值法一般求平均?感应电动势，求瞬时感应考向一电磁感应中的电路问题感应电动势，?当ｖ为平均电动势（平求瞬时感应电意义当Δｔ→０时?速度时求的均速度等于动势一、电源和电阻求的是瞬时?是平均感应导体棒中点感应电动势电动势速度）?所有磁场（匀?强磁场定量?适用计算、非匀强匀强磁场匀强磁场匀强磁场?条件磁场定性分?析）??二、解决电磁感应中的电路问题的基本步骤二、互感、自感、涡流?１．“源”的分析：用法拉第电磁感应定律算出Ｅ的大小，用１．互感?楞次定律或右手定则确定感应电流的方向（感应电流方向是电两个相互靠近的线圈中，有一个线圈中的电流变化时，它所?源内部电流的方向），从而确定电源正负极，明确内阻ｒ。产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势，这种现?２．“路”的分析：根据“等效电源”和电路中其他各元件的象叫互感，这种电动势叫互感电动势。变压器就是利用互感现?连接方式画出等效电路。象制成的。?ΔΦ２．自感３．根据Ｅ＝ＢＬｖ或Ｅ＝ｎ，结合闭合电路欧姆定律、串并联?Δｔ（１）自感：由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应?电路知识、电功率、焦耳定律等相关关系式联立求解。现象叫自感。（２）自感电动势：自感电动势总是阻碍导体自身电流的变?ｎΔΦ?三、经常用到的一个导出公式：ｑ＝ΔＩＲ化，与电流变化率成正比，表示为Ｅ＝Ｌ。?Δｔ在电磁感应现象中，只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，比例系数Ｌ叫自感系数，简称自感或电感。线圈的长度越?闭合回路中就会产生感应电流，设在时间Δｔ内通过导体横截面长，线圈的横截面积越大，单位长度上匝数越多，线圈的自感系?ｑ的电荷量为ｑ，则根据电流定义式Ｉ＝及法拉第电磁感应定律数越大，线圈有铁芯比无铁芯时自感系数大得多。?Δｔ（３）分析自感现象的要点?ｎΔΦＥｎΔΦｎΔΦＥ＝，得ｑ＝ＩΔｔ＝Δｔ＝Δｔ＝（Ｒ是回路总电阻）。①开关闭合，即通过线圈的电流增大瞬间，线圈相当于一个?ΔｔＲＲΔｔＲ大电阻（Ｒ→∞）；??考向二电磁感应中的图像问题②电流恒定不变时，线圈就是普通导线，其电阻值很小；③开关断开，即通过线圈的电流减小瞬间，线圈相当于电?一、图像问题源，感应电流方向与原电流方向相同。?①磁感应强度Ｂ、磁通量Φ、感应电动势Ｅ和感应电流Ｉ（４）自感现象中灯泡“闪亮”的条件?随时间ｔ变化的图像，即Ｂ－ｔ图像、Φ－ｔ图像、Ｅ－ｔ图像和如图所示，电路稳定时，若Ｉ１＜Ｉ２，当Ｓ断开时，灯泡Ａ中电流?Ｉ－ｔ图像图像类型由Ｉ２逐渐减小，故灯泡Ａ会“闪亮”一下后逐渐熄灭；若Ｉ１≥Ｉ２，?②对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况，当Ｓ断开时，灯泡Ａ中电流由Ｉ２逐渐减小，此时灯泡Ａ不会“闪?还常涉及感应电动势Ｅ和感应电流Ｉ随导体位移ｘ变化亮”。?的图像，即Ｅ－ｘ图像和Ｉ－ｘ图像?①由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图像?问题类型②由给定的有关图像分析电磁感应过程，求解相应的物理量 专题十一电磁感应３５?续表?考向四电磁感应中的功能问题右手定则、安培定则、楞次定律、法拉第电磁感应定律、欧应用知识?１．电磁感应过程的实质是不同形式的能量之间转化的过姆定律、牛顿运动定律和相关数学知识等?程，而能量的转化是通过安培力做功的形式实现的。安培力做二、图像问题的两种常用分析方法?功的过程，是电能转化为其他形式能的过程；外力克服安培力做１．排除法?功的过程，则是其他形式的能转化为电能的过程。定性分析电磁感应过程中物理量的变化趋势（增大还是减?２．能量转化及焦耳热的求法小）、变化快慢（均匀变化还是非均匀变化），特别是分析物理量?（１）能量转化的正负，以排除错误的选项。?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?（２）求解焦耳热Ｑ的三种方法式，然后由函数关系式对图像进行分析和判断。??考向三电磁感应中的动力学问题?通电导体棒在磁场中受到安培力的作用，若导体棒始终处?于平衡状态，则由平衡条件列方程解题；若导体棒是运动的，则?（３）能量转化问题的分析程序：先电后力再能量。运动过程往往比较复杂，因为安培力的大小与速度有关，所以受?力分析和运动过程的分析是解决此类问题的关键。?解决电磁感应中的动力学问题的一般思路???????????考向五“导轨＋单杆”模型中的四种典型问题ｖ≠０ｖ＝０００示意图质量为ｍ，电阻不计的单杆ａｂ轨道水平光滑，单杆ａｂ质量为轨道水平光滑，单杆ａｂ质量为轨道水平光滑，单杆ａｂ质量为ｍ，以一定初速度ｖ０在光滑水平轨ｍ，电阻不计，两平行导轨间距ｍ，电阻不计，两平行导轨间距电阻不计，两平行导轨间距为Ｌ，拉道上滑动，两平行导轨间距为Ｌ为Ｌ为Ｌ，拉力Ｆ恒定力Ｆ恒定Ｆ开始时ａ＝，杆ａｂ速度ｖ↑⇒感ｍ导体杆以速度ｖ切割磁感线产ＢＬＥ应电动势Ｅ＝ＢＬｖ↑，经过Δｔ速度为Ｓ闭合，ａｂ杆受安培力Ｆ＝，Ｆ生感应电动势Ｅ＝ＢＬｖ，电流Ｉ＝ｒ开始时ａ＝，杆ａｂ速度ｖ↑⇒ｖ＋Δｖ，此时感应电动势Ｅ′＝ＢＬ（ｖ＋ｍ力ＥＢＬｖＢＬＥΔｖ），Δｔ时间内流入电容器的电荷＝，安培力Ｆ＝ＢＩＬ＝此时ａ＝，杆ａｂ速度ｖ↑⇒感感应电动势Ｅ＝ＢＬｖ↑⇒Ｉ↑⇒安学ＲＲｍｒ量Δｑ＝ＣΔＵ＝Ｃ（Ｅ′－Ｅ）＝ＣＢＬΔｖ培力Ｆ＝ＢＩＬ↑，由Ｆ－Ｆ＝ｍａ安安观Ｂ２Ｌ２ｖ应电动势ＢＬｖ↑⇒Ｉ↓⇒安培力ΔｑΔｖ，做减速运动：ｖ↓⇒Ｆ↓⇒知ａ↓，当ａ＝０时，ｖ最大，电流Ｉ＝＝ＣＢＬ＝ＣＢＬａ点ＲＦ＝ＢＩＬ↓⇒加速度ａ↓，当Ｅ感＝ΔｔΔｔＦＲ２２ａ↓，当ｖ＝０时，Ｆ＝０，ａ＝０，杆保Ｅｖｍ＝２２安培力Ｆ安＝ＢＬＩ＝ＣＢＬａＥ时，ｖ最大，且ｖｍ＝ＢＬ持静止ＢＬＦＦ－Ｆ＝ｍａ，ａ＝，所以杆以安２２ｍ＋ＢＬＣ恒定的加速度匀加速运动 ３６５年高考３年模拟Ｂ版高考物理续表ｖ≠０ｖ＝０００图像观点能Ｆ做的功一部分转化为杆的动动能全部转化为内能：Ｑ＝电源输出的电能转化为动能：Ｆ做的功一部分转化为动能，一部量能，一部分产生焦耳热：Ｗ＝Ｑ＋Ｆ１１１２＝２＝２＋Ｅ观２ｍｖ０Ｗ电２ｍｖｍ１２分转化为电场能：ＷＦ２ｍｖＣｍｖｍ点２考向六“双杆”模型的电磁感应问题?１．初速度不为零，不受其他水平外力的作用续表?光滑的平行导轨光滑不等距足够长导轨?光滑的平行导轨不光滑平行导轨?开始时，若Ｆｆ＜Ｆ≤２Ｆｆ，则ＰＱ杆先变开始时，两杆做变加速?加速后匀速运动；ＭＮ杆静止。若Ｆ＞分运动；稳定时，两杆以示?２Ｆｆ，ＰＱ杆先变加速后匀加速运动，析相同的加速度做匀加意?ＭＮ杆先静止后变加速最后和ＰＱ杆图质量ｍ１＝ｍ２质量ｍ１＝ｍ２速运动?同时做匀加速运动，且加速度相同电阻ｒ１＝ｒ２电阻ｒ１＝ｒ２?长度Ｌ１＝Ｌ２长度Ｌ１＝２Ｌ２???规?律??杆ＭＮ做变减速运动，杆?杆ＭＮ做变减速运动，杆ＰＱ做变分ＰＱ做变加速运动，稳定时，?加速运动，稳定时，两杆的加速度析两杆的加速度均为零，以相?均为零，两杆的速度之比为１∶２等的速度匀速运动??２．初速度为零，一杆受到恒定水平外力的作用?光滑的平行导轨不光滑平行导轨???示?意摩擦力Ｆ＝Ｆｆ１ｆ２?图质量ｍ１＝ｍ２质量ｍ＝ｍ１２?电阻ｒ＝ｒ１２电阻ｒ＝ｒ１２?长度Ｌ＝Ｌ１２长度Ｌ＝Ｌ１２???规?律?