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电磁感应动力学问题归纳
重、难点解析：
（一）电磁感应中的动力学问题
电磁感应和力学问题的综合，其联系桥梁是磁场对感应电流的安培力，因为感应电流与导体运动的加速度有相互制约的关系，这类问题中的导体一般不是做匀变速运动，而是经历一个动态变化过程再趋于一个稳定状态，故解这类问题时正确进行动态分析确定最终状态是解题的关键。
1. 动态分析：求解电磁感应中的力学问题时，要抓好受力
分析和运动情况的动态分析，导体在拉力作用下运动，切割磁感线产生感应电动势→感应电流→通电导体受安培力→合外力变化→加速度变化→速度变化，周而复始地循环，当循环结束时，加速度等于零，导体达到稳定运动状态。此时a=0，而速度v通过加速达到最大值，做匀速直线运动；或通过减速达到稳定值，做匀速直线运动.
2. 两种状态的处理：当导体处于平衡态——静止状态或匀速直线运动状态时，处理的途径是：根据合外力等于零分析。当导体处于非平衡态——变速运动时，处理的途径是：根据牛顿第二定律进行动态分析，或者结合动量的观点分析.
3. 常见的力学模型分析：
长为L，质量m，长L，质量m，电阻
导轨光滑，电阻不计
4. 解决此类问题的基本步骤：
（1）用法拉第电磁感应定律和楞次定律（包括右手定则）求出感应电动势的大小和方向
（2）依据全电路欧姆定律，求出回路中的电流强度.
（3）分析导体的受力情况（包含安培力，可利用左手定则确定所受安培力的方向）.
（4）依据牛顿第二定律列出动力学方程或平衡方程，以及运动学方程，联立求解。
问题1、电磁感应现象中的动态与终态分析问题：
例：如图甲所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L. M、P两点间接有阻值为R的电阻. 一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直，整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下，导轨和金属杆的电阻可忽略。让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦.
（1）由b向a方向看到的装置如图乙所示，请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图；
（2）在加速下滑过程中，当ab 杆的速度大小为v 时，求此时ab 杆中的电流及其加速度的大小；
（3）求在下滑过程中，ab 杆可以达到的速度的最大值。 【解析】（1）重力mg ，竖直向下；支持力N ，垂直斜面向上；安培力F ，沿斜面向上，如图所示；
（2）当ab 杆速度为v 时，感应电动势Blv E =，此时电路中电流R
Blv
R E I ==
。
ab
杆受到安培力R v
L B BIL F 22=
=，
根据牛顿运动定律，有
R v L B sin mg ma 22-θ= mR v
L B sin g a 22-
θ= （3）当θ
=sin mg R
v
L B 22时，ab 杆达到最大速度m v
22m L B sin mgR v θ=
变式1、
【针对训练1】如图甲所示，CD 、EF 是两根足够长的固定平行金属导轨，两导轨间的距离为l ，导轨平面与水平面的夹角是θ，在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场，磁感强度为B ，在导轨的C 、E 端连接一个阻值为R 的电阻。一根垂直于导轨放置的金属棒ab ，质量为m ，从静止开始沿导轨下滑，求ab 棒的最大速度。（要求画出ab 棒的受力图，已知ab 与导轨间的动摩擦因数μ，导轨和金属棒的电阻都不计）
【解析】金属棒ab 下滑时电流方向及所受力如图乙所示，其中安培力
R /v l B IlB F 22==，棒下滑的加速度
m
)R /v l B cos mg (sin mg a 22+θμ-θ=
棒由静止下滑，当v 变大时，有下述过程发生；↑↓→↓→↑→v a F v 合，可
知a 越来越小，当a=0时速度达到最大值，以后棒匀速运动。
当平衡时有：
0R /v l B cos mg sin mg m 22=)+θμ(-θ
∴.l B /R )cos (sin mg v 22m θμ-θ=
变式2、
【针对训练2】如图所示，两根平滑的平行金属导轨与水平面成θ角放置。导轨间距为L ，导轨上端接有阻值为R 的电阻，导轨电阻不计，整个电阻处在竖直向上，磁感应强度为B 的匀强磁场中，把一根质量为m 、电阻也为R 的金属圆杆MN ，垂直于两根导轨放在导轨上，从静止开始释放，求：
（1）金属杆MN 运动的最大速度m v 的大小， （2）金属杆MN 达到最大速度的31
时的加速度
a 的大小。
【解析】金属杆MN 由静止释放后，沿导轨加速下滑时，切割磁感线产生感应电动势为θ=cos BLv E ，由MN 与电阻R 组成的闭合电路中感应电流为：
θ
==
cos R
2Blv R E I ①
由右手定则可知金属杆中电流方向是从N 到M ，此时金属杆除受重力mg 、支持力N 外，还受到磁场力，即：R
2cos v
L B BIL F 22θ
== ②
金属杆受力示意图如图所示，金属杆沿斜面方向的合外力为：
θ
-θ=θ-θ=222cos R
2v
L B sin mg cos F sin mg F 合
根据牛顿第二定律有：
ma
cos R
2v
L B sin mg 222=θ-θ ③
由③式可知，当a=0时，金属杆上滑的速度达最大值，由③式解得：
θθ=
cos L B tan mgR 2v 22m
（2）将θθ==cos L B 3tan mgR 2v 31
v 2
2m 代入③得： θ
=θ-θ=??? ???θ-θ='sin mg 32sin mg 31sin mg v 31cos R 2L B sin mg F m 222合，而
a m F '='合
有：
θ
=
'sin g 3
2
a 【答案】①θθcos L B tan mgR 222
②θsin g 32
规律方法总结：对于滑棒类问题的动态分析问题，抓住受力情况，进行运动过程的动态分析是关键，既要注意感应电流的方向及安培力大小、方向的判断，又要善于运用牛顿运动定律与电磁学中有关力的知识综合运用。
问题2、双棒类运动模型问题分析：
例：如图所示，质量都为m 的导线a 和b 静止放在光滑的无限长水平导轨上，两导轨间宽度为L ，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感强度为B ，现对导线b 施以水平向右的恒力F ，求回路中的最大电流.
【剖析】开始时导线b 做加速运动，回路中很快产生感应电流，根据右手定则与左手定则得出导线a 也将做加速运动，但此时b 的加速度大于a 的加速度，因此a 与b 的速度差将增大，据法拉第电磁感应定律，感应电流将增大，b 的加速度减小，但只要b 的加速度仍大于a 的加速度，a 、b 的速度差就会继续增大，所以当a 与b 的加速度相等时，速度差最大，回路中产生相应的感应电流也最大，设此时导线a 与b 的共同加速度为共a ，
回路中电流强度为m I ，
对导线a 有共安ma F = 对导线a 与b 系统有共ma 2F = 又L BI F m =安 可解得BL 2F I m =
变式3、
【针对训练3】如图所示，两条平行的长直金属细导轨KL 、PQ 固定于同一水平面内，它们之间的距离为l ，电阻可忽略不计；ab 和cd 是两个质量皆为m 的金属细杆，杆与导轨垂直，且与导轨接触良好，并可沿导轨无摩擦的滑动，两杆的电阻皆为R. 杆cd 的中点系一轻绳，绳的另一端绕过轻质定滑轮悬挂一质量为M 的物体，滑轮与转轴之间的摩擦不计，滑轮与杆cd 之间的轻绳处于水平伸直状态并与导轨平行. 导轨和金属细杆都处于匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨所在平面向上，磁感应强度的大小为B. 现两杆与悬挂物都从静止开始运动，当ab 杆和cd 杆的速度分别达到v 1和v 2时，两杆加速度大小各为多少？
【解析】重物M 下落使杆cd 做切割磁感线运动，产生感应电动势，同时在abdc 回路中形成感应电流，则ab 杆受安培力作用而向右做切割磁感线运动，ab 杆也产生感应电动势. 用E 和I 分别表示adbc 回路的感应电动势和感应电流的大小. 根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律可知
)v v (Bl E 12-= )R 2/(E I =
令F 表示磁场对每根杆的安培力的大小，则BIl F =.
令a 1和a 2分别表示ab 杆、cd 杆和物体M 加速度的大小，T 表示绳中张力的大小.
由牛顿定律可知 1ma F =
2
2ma F T Ma T Mg =-=-
由以上各式解得
)Rm 2/()v v (l B a 12221-=
]R )m M (2/[)]v v (l B MgR 2[a 12222+--=
变式4、
【针对训练4】（15分）如图，在水平面上有两条平行导电导轨MN 、PQ,导轨间距离为l ，匀强磁场垂直于导轨所在的平面（纸面）向里，磁感应强度的大小为B ，两根金属杆1、2摆在导轨上，与导轨垂直，它们的质量和电阻分别为m 1、m 2和R 1、R 2，两杆与导轨接触良好，与导轨间的动摩擦因数为μ，已知：杆1被外力拖动，以恒定的速度0v 沿导轨运动；达到稳定状态时，杆2也以恒定速度沿导轨运动，导轨的电阻可忽略，求此时杆2克服摩擦力做功的功率。
解法一：设杆2的运动速度为v ，由于两杆运动时，两杆间和导轨构成的回路中的磁通量发生变化，产生感应电动势 )v v (Bl 0-=ε ①
感应电流 2
1R R I +ε=
② 杆2做匀速运动，它受到的安培力等于它受到的摩擦力，g m BlI 2μ= ③ 以P 表示杆2克服摩擦力做功的功率 gv m P 2μ= ④
解得 )]
R R (l B g
m v [g m P 212
2202+μ-
μ= ⑤
解法二：以F 表示拖动杆1的外力，以I 表示由杆1、杆2和导轨构成的回路中的电流，达到稳定时，对杆1有 0BIl g m F 1=-μ- ①
对杆2有 0g m BIl 2=μ- ② 外力F 的功率 0F Fv P = ③
以P 表示杆2克服摩擦力做功的功率，则有01212F gv m )R R (I P P μ-+-= ④ 由以上各式得 )]
R R (l
B g m v [g m P 212
2202+μ-
μ= ⑤
变式5、
【针对训练5】如图所示，两根完全相同的“V ”字形导轨OPQ 与KMN 倒放在绝缘水平面上，两导轨都在竖直平面内且正对平行放置，其间距为L ，电阻不计，两条导轨足够长，所形成的两个斜面与水平面的夹角都是α. 两个金属棒ab 和b a ''的质量都是m ，电阻都是R ，与导轨垂直放置且接触良好. 空间有分别垂直于两个斜面的匀强磁场，磁感应强度均为B.
如果两条导轨皆光滑，让b a ''固定不动，将ab 释放，则ab 达到的最大速度是多少？
【解析】ab 运动后切割磁感线，产生感应电流，而后受到安培力，当受力平衡时，加速度为0，速度达到最大。
则：安F sin mg =α，又BIL F =安
R 2/E I 感=
m BLv E =感
联立上式解得
2
2m L B sin mgR 2v α
=
规律方法总结：1、双金属棒在导轨上滑动时，要特别注意两棒的运动方向，从而确定两“电源”的电动势方向，据闭合电路欧姆定律计算电路中的电流强度，从而求出要求的其它问题。
2、和单棒在导轨上滑动一样，要认真进行受力情况和运动情况的动态分析，以及功、能的综合分析。
【模拟试题】（答题时间：45分钟）
1. 如图所示，ab 和cd 是位于水平面内的平行金属轨道，其电阻可忽略不计。ac 之间接一阻值为R 的电阻，ef 为一垂直于ab 和cd 的金属杆，它
与ab 和cd 接触良好并可沿轨道方向无摩擦地滑动，ef 长为l ，电阻可忽略。整个装置处在匀强磁场中，磁场方向垂直于图中纸面向里，磁感应强度为B ，当施加外力使杆ef 以速度v 向右匀速运动时，杆ef 所受的安培力为（ ）
A. R v l B 22
B. R
Blv C. R lv B 2 D.
R v Bl 2
2. 如图所示，在竖直向下的磁感应强度为B 的匀强磁场中，有两根水平放置相距L 且足够长的平行金属导轨AB 、CD ，在导轨的AC 端连接一阻值为R 的电阻，一根垂直于导轨放置的金属棒ab ，质量为m ，导轨和金属棒的电阻及它们间的摩擦不计，若用恒力F 沿水平向右拉棒运动，求金属棒的最大速度。
3. 如图所示，有两根和水平方向成 角的光滑平行的金属轨道，上端接有可变电阻R ，下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感强度为B 。一根质量为m 电阻为r 的金属杆从轨道上由静止滑下，经过足够长的时间后，金属杆的速度会趋近于一个最大速度max v ，则（ ）
A. 如果B 增大，max v 将变大
B. 如果a 变大，max v 将变大
C. 如果R 变大，max v 将变大
D. 如果m 变大，max v 将变大 4. 如图所示，在一均匀磁场中有一U 形导线框abcd ，线框处于水平面内，磁场与线框平面垂直，R 为一电阻，ef 为垂直
于ab 的一根导体杆，它可在ab 、cd 上无摩擦
地滑动。杆ef及线框中导线的电阻都可不计，开始时，给ef一个向右的初速度，则（）
A. ef将减速向右运动，但不是匀减速
B. ef将匀减速向右运动，最后停止
C. ef将匀速向右运动
D. ef将做往返运动
5. 如图所示，abcd为导体做成的框架，其平面与水平面成 角，质量为m的导体棒PQ和ad、bc接触良好，回路的总电阻为R，整个装置放在垂直于框架平面的变化磁场中，磁场的磁感强度B随时间t变化情况如图乙所示（设图甲中B的方向为正方向），若PQ始终静止，关于PQ与框架间时间内的变化情况，有如下判断
的摩擦力在0~t
1
①一直增大②一直减小③先减小后增大④先增大后减小
以上对摩擦力变化情况的判断可能的是（）
A. ①④
B. ①③
C. ②③
D. ②④
6. 如图所示，一个由金属导轨组成的回路，竖直放在宽广的匀强磁场中，磁场垂直该回路所在平面，方向向外，其中导线AC可以Array自由地贴着竖直的光滑导轨滑动，导轨足够长，回路总电阻为R且保持不变，当AC由静止释放后（）
A. AC的加速度将达到一个与R成反比的极限值
B. AC的速度将达到一个与R成正比的极限值
C. 回路中的电流将达到一个与R成反比的极限值
D. 回路中的电功率将达到一个与R成正比的极限值
7. 如图所示，闭合线圈abcd 在水平恒力的作用下，由静止开始从匀强磁场中向右拉出的过程中，线框的运动情况可能是 （ ）
A. 匀加速运动
B. 变加速运动
C. 匀速运动
D. 先做变加速运动，后做匀速运动
8. 如图所示，两根相距为L 的竖直平行金属导轨位于磁感应强度为B 、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，导轨电阻不计，另外两根与上述光滑导轨保持良好接触的金属杆质量均为m ，电阻均为R ，若要使cd 静止不动，则ab 杆应向 方向运动，速度大小为 ，作用于ab 杆的外力大小为 .
【试题答案】
1. 【解析】ef 以速度v 向右匀速运动，切割磁感线产生的感应电动势
E=Blv ，回路中的感应电流R Blv I =
，杆
ef
所受的安培力R v
l B Blv F 22=
=。
【答案】A
2. 【解析】ab 棒受恒力F 作用向右加速运动产生感应电流，电流在磁场中受安培力F A ，相关量的动态变化过程如下所示：
当金属棒所受合力为零时，加速度为零，速度最大，此后各量稳定，导体棒做匀速直线运动。
0F F A =- ① 又BIL F A = ②
R E I =
③ m BLv E =
④
解①②③④得：
2
2m l B FR v =
【答案】2
2l B FR
3. 【解析】当杆的速度最大时 BIL sin mg =α
r R Blv R r E I m +=
+=
2
2m l B )r R (sin mg v +α=
由此式可知m v 与m 、a 、R 、B 、l 有关系。
【答案】BCD
4. 【解析】ef 向右运动切割磁感线，产生感应电流，受向左的安培力，
安培力的大小为v
R
L B BL R E ILB F 2
2===。 由牛顿第二定律，有v
mR L B m F a 2
2==。
ef 做减速运动，随v 的减小加速度a 也减小，故ef 做加速度减小的减速运动，A 正确。
【答案】A
5. 【解析】因磁场开始时减小，磁通量减小，PQ 棒受到的安培力应沿斜面向上，但安培力减小，由于初始摩擦力方向有向上与向下两种可能，故①③都有可能，选项B 正确。
【答案】B
6. 【解析】加速度开始最大为g ，随着运动速度增大，加速度逐渐减小，最后为零，终极速度22l B /mgR v =，功率2222l B /R g m P =，故B 、D 两项对。
【答案】BD
7. 【解析】线框在向右运动的过程中受到水平恒力和安培力的作用，由牛顿第二运动定律可得
m a BIL F =- ① R
BLv I =
②
联立①、②解得m
R /v L B F a 22-=
随着速度的增加，加速度在不断减小，所以线框做变加速运动，当水平恒力等于安培力时，线框开始匀速运动，如当线框出磁场时还在加速，则整个过程只有变加速运动.
【答案】BD
8. 【解析】取cd 棒作为研究对象，由于处于平衡状态，则有
mg BIL F ==安
① 回路中的电流R
2E I =
② 其中E=BLv
③
联立①、②、③解得2
2L B mgR 2v =
，方向竖直向上。 取ab 棒为研究对象，由于ab 棒匀速运动，有
mg 2mg mg F mg F =+=+=安外
【答案】竖直向上 2
2l B mgR 2 2mg
电磁感应专题复习 知识网络 第一部分电磁感应现象、楞次定律 知识点一——磁通量 ▲知识梳理 1．定义 磁感应强度B与垂直场方向的面积S的乘积叫做 穿过这个面积的磁通量，。如果面积S与B不垂直，如图所示，应以B乘以在垂直于磁场方向上的投影面积,即 。 2．磁通量的物理意义 磁通量指穿过某一面积的磁感线条数。 3．磁通量的单位：（韦伯）。 特别提醒： （1）磁通量是标量，当有不同方向的磁感线穿过某面时，常用正负加以区别；另外，磁通量与线圈匝数无关。
（2）磁通量的变化，它可由B、S或两者之间的夹角的变化引起。 ▲疑难导析 一、磁通量改变的方式有几种 1．线圈跟磁体间发生相对运动，这种改变方式是S不变而相当于B变化。 2．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。 3．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B不变，而S增大或减小。 4．线圈所围面积不变，磁感应强度也不变，但二者间的夹角发生变化，如在匀强磁场中转动矩形线圈。 二、对公式的理解 在磁通量的公式中，S为垂直于磁感应强度B方向上的有效面积，要正确理解三者之间的关系。 1．线圈的面积发生变化时磁通量是不一定发生变化的，如图（a），当线圈面积由变为时，磁通量并没有变化。 2．当磁场范围一定时，线圈面积发生变化，磁通量也可能不变，如图（b）所示，在空间有磁感线穿过线圈S，S外没有磁场，如增大S，则不变。
3．若所研究的面积内有不同方向的磁场时，应是将磁场合成后，用合磁场根据去求磁通量。 例：如图所示，矩形线圈的面积为S（），置于磁感应强度为B（T）、方向水平向右的匀强磁场中，开始时线圈平面与中性面重合。求线圈平面在下列情况的磁通量的改变量：绕垂直磁场的轴转过（1）；（2）；（3）。 （1）； （2）； （3）。负号可理解为磁通量在减少。 知识点二——电磁感应现象 ▲知识梳理 1．产生感应电流的条件 只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，即，则闭合电路中就有感应电流产生。 2．引起磁通量变化的常见情况 （1）闭合电路的部分导体做切割磁感线运动。 （2）线圈绕垂直于磁场的轴转动。 （3）磁感应强度B变化。 ▲疑难导析
电磁感应中的动力学问题分析 一、基础知识 1、安培力的大小 由感应电动势E ＝Bl v ，感应电流I ＝E R 和安培力公式F ＝BIl 得F ＝B 2l 2v R . 2、安培力的方向判断 3、导体两种状态及处理方法 (1)导体的平衡态——静止状态或匀速直线运动状态． 处理方法：根据平衡条件(合外力等于零)列式分析． (2)导体的非平衡态——加速度不为零． 处理方法：根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系分析． 4、解决电磁感应中的动力学问题的一般思路是 “先电后力”，即：先做“源”的分析——分离出电路中由电磁感应所产生的电源，求出电源参数E 和r ； 再进行“路”的分析——分析电路结构，弄清串、并联关系，求出相应部分的电流大小，以便求解安培力； 然后是“力”的分析——分析研究对象(常是金属杆、导体线圈等)的受力情况，尤其注意其所受的安培力； 最后进行“运动”状态的分析——根据力和运动的关系，判断出正确的运动模型． 二、练习 1、(2012·广东理综·35)如图所示，质量为M 的导体棒ab ，垂直放在相距为l 的平行光滑金
属导轨上，导轨平面与水平面的夹角为θ，并处于磁感应强度大小为B 、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中．左侧是水平放置、间距为d 的平行金属板，R 和R x 分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值，不计其他电阻． (1)调节R x ＝R ，释放导体棒，当导体棒沿导轨匀速下滑时，求通过导体棒的电流I 及导体棒的速率v . (2)改变R x ，待导体棒沿导轨再次匀速下滑后，将质量为m 、带电荷量为＋q 的微粒水平射入金属板间，若它能匀速通过，求此时的R x . 解析 (1)对匀速下滑的导体棒进行受力分析如图所示． 导体棒所受安培力F 安＝BIl ① 导体棒匀速下滑，所以F 安＝Mg sin θ② 联立①②式，解得I ＝Mg sin θBl ③ 导体棒切割磁感线产生感应电动势E ＝Bl v ④ 由闭合电路欧姆定律得I ＝E R ＋R x ，且R x ＝R ，所以I ＝E 2R ⑤ 联立③④⑤式，解得v ＝2MgR sin θB 2l 2 (2)由题意知，其等效电路图如图所示． 由图知，平行金属板两板间的电压等于R x 两端的电压． 设两金属板间的电压为U ，因为导体棒匀速下滑时的电流仍为I ，所以由欧姆定律知 U ＝IR x ⑥ 要使带电的微粒匀速通过，则mg ＝q U d ⑦ 联立③⑥⑦式，解得R x ＝mBld Mq sin θ . 答案 (1)Mg sin θBl 2MgR sin θB 2l 2 (2)mBld Mq sin θ 2、如图所示，两足够长平行金属导轨固定在水平面上，
电磁感应动力学问题归纳 重、难点解析： （一）电磁感应中的动力学问题 电磁感应和力学问题的综合，其联系桥梁是磁场对感应电流的安培力，因为感应电流与导体运动的加速度有相互制约的关系，这类问题中的导体一般不是做匀变速运动，而是经历一个动态变化过程再趋于一个稳定状态，故解这类问题时正确进行动态分析确定最终状态是解题的关键。 1. 动态分析：求解电磁感应中的力学问题时，要抓好受力 分析和运动情况的动态分析，导体在拉力作用下运动，切割磁感线产生感应电动势→感应电流→通电导体受安培力→合外力变化→加速度变化→速度变化，周而复始地循环，当循环结束时，加速度等于零，导体达到稳定运动状态。此时a=0，而速度v通过加速达到最大值，做匀速直线运动；或通过减速达到稳定值，做匀速直线运动. 2. 两种状态的处理：当导体处于平衡态——静止状态或匀速直线运动状态时，处理的途径是：根据合外力等于零分析。当导体处于非平衡态——变速运动时，处理的途径是：根据牛顿第二定律进行动态分析，或者结合动量的观点分析. 长为L，质量m，电阻R，导轨光滑，电阻不计 L，质量m，电阻R；导轨光滑，电阻不计 4. 解决此类问题的基本步骤： （1）用法拉第电磁感应定律和楞次定律（包括右手定则）求出感应电动势的大小和方向（2）依据全电路欧姆定律，求出回路中的电流强度. （3）分析导体的受力情况（包含安培力，可利用左手定则确定所受安培力的方向）. （4）依据牛顿第二定律列出动力学方程或平衡方程，以及运动学方程，联立求解。
问题1、电磁感应现象中的动态与终态分析问题： 例：如图甲所示，两根足够长的直金属导轨MN 、PQ 平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L. M 、P 两点间接有阻值为R 的电阻. 一根质量为m 的均匀直金属杆ab 放在两导轨上，并与导轨垂直，整套装置处于磁感应强度为B 的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下，导轨和金属杆的电阻可忽略。让ab 杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦. （1）由b 向a 方向看到的装置如图乙所示，请在此图中画出ab 杆下滑过程中某时刻的受力示意图； （2）在加速下滑过程中，当ab 杆的速度大小为v 时，求此时ab 杆中的电流及其加速度的大小； （3）求在下滑过程中，ab 杆可以达到的速度的最大值。 【解析】（1）重力mg ，竖直向下；支持力N ，垂直斜面向上；安培力F ，沿斜面向上，如图所示； （2）当ab 杆速度为v 时，感应电动势Blv E =，此时电路中电流 R Blv R E I == 。 ab 杆受到安培力 R v L B BIL F 22= =， 根据牛顿运动定律，有 R v L B sin mg ma 22-θ= mR v L B sin g a 22- θ= （3）当θ =sin mg R v L B 2 2时，ab 杆达到最大速度m v 22m L B sin mgR v θ= 变式1、 【针对训练1】如图甲所示，CD 、EF 是两根足够长的固定平行金属导轨，两导轨间的距离为l ，导轨平面与水平面的夹角是θ，在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场，磁感强度为B ，在导轨的C 、E 端连接一个阻值为R 的电阻。一根垂直于导轨放置的金属棒ab ，质量为m ，从静止开始沿导轨下滑，求ab 棒的最大速度。（要求画出ab 棒的受力图，已知ab 与导轨间的动摩擦因数μ，导轨和金属棒的电阻都不计）
电磁感应 1.★电磁感应现象：利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应，产生的电流叫做感应电流。 （1）产生感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化，即ΔΦ≠0。 （2）产生感应电动势的条件：无论回路是否闭合，只要穿过线圈平面的磁通量发生变化，线路中就有感应电动势。产生感应电动势的那部分导体相当于电源。 （3）电磁感应现象的实质是产生感应电动势，如果回路闭合，则有感应电流，回路不闭合，则只有感应电动势而无感应电流。 2.磁通量 （1）定义：磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的乘积叫做穿过这个面的磁通量，定义式：Φ=BS。如果面积S与B不垂直，应以B乘以在垂直于磁场方向上的投影面积S′，即Φ=BS′，国际单位：Wb 求磁通量时应该是穿过某一面积的磁感线的净条数。任何一个面都有正、反两个面；磁感线从面的正方向穿入时，穿过该面的磁通量为正。反之，磁通量为负。所求磁通量为正、反两面穿入的磁感线的代数和。 3.★楞次定律 （1）楞次定律：感应电流的磁场，总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。楞次定律适用于一般情况的感应电流方向的判定，而右手定则只适用于导线切割
磁感线运动的情况，此种情况用右手定则判定比用楞次定律判定简便。 （2）对楞次定律的理解 ①谁阻碍谁---感应电流的磁通量阻碍产生感应电流的磁通量。 ②阻碍什么---阻碍的是穿过回路的磁通量的变化，而不是磁通量本身。 ③如何阻碍---原磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；当原磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，即“增反减同”。 ④阻碍的结果---阻碍并不是阻止，结果是增加的还增加，减少的还减少。 （3）楞次定律的另一种表述：感应电流总是阻碍产生它的那个原因，表现形式有三种： ①阻碍原磁通量的变化； ②阻碍物体间的相对运动； ③阻碍原电流的变化（自感）。 ★★★★4.法拉第电磁感应定律 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率成正比。表达式E=nΔΦ/Δt 当导体做切割磁感线运动时，其感应电动势的计算公式为E=BLvsinθ。当B、L、v三者两两垂直时，感应电动势E=BLv。 （1）两个公式的选用方法E=nΔΦ/Δt计算的是在Δt时间内的平均电动势，只有当磁通量的变化率是恒定不变时，它算出的才是瞬时电动势。E=BLvsinθ中的v 若为瞬时速度，则算出的就是瞬时电动势：若v为平均速度，算出的就是平均电动势。
第16章:电磁感应 L 闭合电路中磁通量发生变化时产生感应电流 当磁场为匀强磁场，并且线圈平面垂直磁场时磁通量： $ =BS 如果该面积与磁场夹角为 a,则其投影面积为 Ssin a,则磁通量为 =BSsin a 。磁通量的单位： 韦伯，符号： Wb 、重、难点知识归纳 1. 法拉第电磁感应定律 (1) .产生感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化。 以上表述是充分必要条件。不论什么情况，只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两 个条件，就必然产生感应电流；反之，只要产生了感应电流，那么电路一定是闭合的，穿过 该电路的磁通量也一定发生了变化。 当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，电路中有感应电流产生。 这个表述是充分条件，不是必要的。在导体做切割磁感线运动时用它判定比较方便。 (2) .感应电动势产生的条件：穿过电路的磁通量发生变化。 、知识网络 产生感应电一 闭合电路中的部分导体在做切割磁感线运动 流的方法 闭合电路的磁通量发生变 感应电流方 _ 右手疋则， 向的判定 ? 楞次定律 E=BL v sin 0 感应电动势 A (h 的大小 ■ E - n A t 大小: 方向: 日光 构造 E 2 总是阻碍原电流的变化方向 灯管 镇流器 启动器 日光灯工作原理：自感现象 通电、断电自感实验 实验: 应用 自 感 自感电 动势
这里不要求闭合。无论电路闭合与否，只要磁通量变化了，就一定有感应电动势产生。 这好比一个电源：不论外电路是否闭合， 电动势总是存在的。 但只有当外电路闭合时， 电路 中才会有电流。 (3) .引起某一回路磁通量变化的原因 a 磁感强度的变化 b 线圈面积的变化 c 线圈平面的法线方向与磁场方向夹角 的变化 (4) .电磁感应现象中能的转化 感应电流做功，消耗了电能。消耗的电能是从其它形式的能转化而来的。 在转化和转移中能的总量是保持不变的。 (5) .法拉第电磁感应定律： a 决定感应电动势大小因素：穿过这个闭合电路中的磁通量的变化快慢 b 注意区分磁通量中，磁通量的变化量，磁通量的变化率的不同 —磁通量， 一磁通量的变化量， c 定律内容：感应电动势大小决定于磁通量的变化率的大小，与穿过这一电路磁通量的 变化率成正比。 (6 )在匀强磁场中， 磁诵量的变化 △① =①t -①o 有多种形式，主要有 ①S 、 a 不变， B 改变，这时 △①= △ B Ssin a ②B 、 a 不变， S 改变，这时 △①= △ S Bsin a ③B 、 S 不变， a 改变，这时 △①=BS(sin a 2-sin a 1) 在非匀强磁场中，磁通量变化比较复杂。有 几种情况需要特别注意： 形磁铁附近移动，穿过上边线圈的磁通量由方向向 上减小到零，再变为方向向下增大；右边线圈的磁通量由方向向下减 小到零，再变为方向向上增大。 ②如图16-2所示，环形导线 a 中有顺时针方向的电流， a 环外有 两个同心导线圈b 、c ,与环形导线a 在同一平面内。当 a 中的电流增 ①如图16-1所示，矩形线圈沿a T b T c 在条 a be 图 16-1 a 图 16-2
电磁感应中的动力学和能量问题（计算题专练） 1、如图所示，在倾角θ＝37°的光滑斜面上存在一垂直斜面向上的匀强磁场区域MNPQ，磁感应强度B的大小为5 T，磁场宽度d＝0.55 m，有一边长L＝0.4 m、质量m1＝0.6 kg、电阻R＝2 Ω的正方形均匀导体线框abcd通过一轻质细线跨过光滑的定滑轮与一质量为m2＝0.4 kg的物体相连，物体与水平面间的动摩擦因数μ＝0.4，将线框从图示位置由静止释放，物体到定滑轮的距离足够长．(取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)求： (1)线框abcd还未进入磁场的运动过程中，细线中的拉力为多少？ (2)当ab边刚进入磁场时，线框恰好做匀速直线运动，求线框刚释放时ab边距磁场MN边界的距离x多大？ (3)在(2)问中的条件下，若cd边恰离开磁场边界PQ时，速度大小为2 m/s，求整个运动过程中ab边产生的热量为多少？ 解析(1)m1、m2运动过程中，以整体法有 m1g sin θ－μm2g＝(m1＋m2)a a＝2 m/s2 以m2为研究对象有F T－μm2g＝m2a(或以m1为研究对象有m1g sin θ－F T＝m1a) F T＝2.4 N (2)线框进入磁场恰好做匀速直线运动，以整体法有 m1g sin θ－μm2g－B2L2v R ＝0 v＝1 m/s ab到MN前线框做匀加速运动，有 v2＝2ax x＝0.25 m (3)线框从开始运动到cd边恰离开磁场边界PQ时： m1g sin θ(x＋d＋L)－μm2g(x＋d＋L)＝1 2 (m1＋m2)v21＋Q 解得：Q＝0.4 J 所以Q ab＝1 4 Q＝0.1 J 答案(1)2.4 N (2)0.25 m (3)0.1 J 2、如图所示，足够长的金属导轨MN、PQ平行放置，间距为L，与水平面成θ角，导轨与定值电阻R1和R2相连，且R1＝R2＝R，R1支路串联开关S，原来S闭合．匀强磁场垂直导轨平面向上，有一质量为m、有效电阻也为R的导体棒ab与导轨垂直放置，它与导轨粗糙接触且始终接触良好．现将导体棒ab从静止释放，沿导轨下滑，当导体棒运动达到稳定状 态时速率为v，此时整个电路消耗的电功率为重力功率的3 4 .已知 重力加速度为g，导轨电阻不计，求： (1)匀强磁场的磁感应强度B的大小和达到稳定状态后导体棒ab 中的电流强度I； (2)如果导体棒ab从静止释放沿导轨下滑x距离后达到稳定状态，这一过程回路中产生的电热是多少？ (3)导体棒ab达到稳定状态后，断开开关S，从这时开始导体棒ab下滑一段距离后，通过导
物理电磁感应知识点的归纳 物理电磁感应知识点的归纳 1.电磁感应现象 利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应，产生的电流叫做感应电流。 (1)产生感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化，即0。 (2)产生感应电动势的条件：无论回路是否闭合，只要穿过线圈平面的磁通量发生变化，线路中就有感应电动势。产生感应电动势的那部分导体相当于电源。 (3)电磁感应现象的实质是产生感应电动势，如果回路闭合，则有感应电流，回路不闭合，则只有感应电动势而无感应电流。 2.磁通量 (1)定义：磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的乘积叫做穿过这个面的磁通量，定义式：=BS。如果面积S与B不垂直，应以B 乘以在垂直于磁场方向上的投影面积S，即=BS，国际单位：Wb (2)求磁通量时应该是穿过某一面积的磁感线的净条数。任何一个面都有正、反两个面;磁感线从面的正方向穿入时，穿过该面的磁通量为正。反之，磁通量为负。所求磁通量为正、反两面穿入的磁感线的代数和。 3.楞次定律 (1)楞次定律：感应电流的磁场，总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。楞次定律适用于一般情况的感应电流方向的判定，而右
手定则只适用于导线切割磁感线运动的`情况，此种情况用右手定则判定比用楞次定律判定简便。 (2)对楞次定律的理解 ①谁阻碍谁---感应电流的磁通量阻碍产生感应电流的磁通量。 ③如何阻碍---原磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反;当原磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，即增反减同。 ④阻碍的结果---阻碍并不是阻止，结果是增加的还增加，减少的还减少。 (3)楞次定律的另一种表述：感应电流总是阻碍产生它的那个原因，表现形式有三种： ①阻碍原磁通量的变化;②阻碍物体间的相对运动;③阻碍原电流的变化(自感)。 4.法拉第电磁感应定律 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率成正比。表达式：E=n/t 当导体做切割磁感线运动时，其感应电动势的计算公式为 E=BLvsin。当B、L、v三者两两垂直时，感应电动势E=BLv。 (1)两个公式的选用方法E=n/t计算的是在t时间内的平均电动势，只有当磁通量的变化率是恒定不变时，它算出的才是瞬时电动势。E=BLvsin中的v若为瞬时速度，则算出的就是瞬时电动势：若v为平均速度，算出的就是平均电动势。 (2)公式的变形 ①当线圈垂直磁场方向放置，线圈的面积S保持不变，只是磁场的磁感强度均匀变化时，感应电动势：E=nSB/t。 ②如果磁感强度不变，而线圈面积均匀变化时，感应电动势 E=Nbs/t。
电磁感应复习与巩固 编稿：张金虎审稿：李勇康 【学习目标】 1．电磁感应现象发生条件的探究与应用。 2．楞次定律的建立过程与应用：感应电流方向决定因素的探究，楞次定律的表述及意义。 3．法拉第电磁感应定律的运用，尤其是导体棒切割磁感线产生感应电动势 sin EBLv??的计算是感应电动势定量计算的重点所在。在应用此公式时要特别注意导体棒的有效切割速度和有效长度。 4．利用法拉第电磁感应定律、电路知识、牛顿运动定律、能的转化和守恒定律进行综合分析与计算。 【知识络】 【要点梳理】 要点一、关于磁通量?，磁通量的变化??、磁通量的变化率t??? 1、磁通量
磁通量cos BSBSBS???????，是一个标量，但有正、负之分。 可以形象地理解为穿过某面积磁感线的净条数。 2、磁通量的变化 磁通量的变化21??????． 要点诠释： ??的值可能是2?、1?绝对值的差，也可能是绝对值的和。例如当一个线圈从与磁感 线垂直的位置转动180?的过程中21??????． 3、磁通量的变化率 磁通量的变化率t???表示磁通量变化的快慢，它是回路感应电动势的大小的决定因素。 2121ttt????????， 在回路面积和位置不变时BStt??????（Bt??叫磁感应强度的变化率）； 在B均匀不变时SBtt??????，与线圈的匝数无关。 要点二、关于楞次定律 （1）定律内容：感应电流具有这样的方向：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量发生变化。 （2）感应电流方向的决定因素是：电路所包围的引起感应电流的磁场的方向和磁通量的增减情况。 （3）楞次定律适用范围：适用于所有电磁感应现象。 （4）应用楞次定律判断感应电流产生的力学效果（楞次定律的变式说法）：感应电流受到的安培力总是阻碍线圈或导体棒与磁场的相对运动，即线圈与磁场靠近时则相斥，远离时则相吸。 （5）楞次定律是能的转化和守恒定律的必然结果。 要点三、法拉第电磁感应定律 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率成正比，即Et????． 要点诠释： 对n匝线圈有Ent????． （1）Ent????是t?时间内的平均感应电动势，当0t??时，Ent????转化为瞬时感应电动势。
第61课时 电磁感应中的动力学问题(题型研究课) [命题者说] 电磁感应动力学问题是历年高考的一个热点，这类题型的特点一般是单棒或双棒在磁场中切割磁感线，产生感应电动势和感应电流。感应电流受安培力而影响导体棒的运动，构成了电磁感应的综合问题，它将电磁感应中的力和运动综合到一起，其难点是感应电流安培力的分析，且安培力常常是变力。这类问题能很好地提高学生的综合分析能力。 (一) 运动切割类动力学问题 考法1 单杆模型 [例1] (2016·全国甲卷) 水平面(纸面)间距为l 的平行金属导轨间接一电阻，质量为m 、长度为l 的金属杆置于导轨上。t ＝0时，金属杆在水平向右、大小为F 的恒定拉力作用下由静止开始运动。t 0时刻，金属杆进入磁感应强度大小为B 、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域，且在磁场中恰好能保持匀速运动。杆与导轨的电阻均忽略不计，两者始终保持垂直且接触良好，两者之间的动摩擦因数为μ。重力加速度大小为g 。求 (1)金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小； (2)电阻的阻值。 单杆模型的分析方法 (1)电路分析：导体棒相当于电源，感应电动势E ＝BLv ，电流I ＝ E R ＋r 。 (2)受力分析：导体棒中的感应电流在磁场中受安培力F 安＝BIL ，I ＝BLv R ＋r ，F 安＝B 2L 2v R ＋r 。 (3)动力学分析：安培力是变力，导体棒在导轨上做变加速运动，临界条件是安培力和其他力达到平衡，这时导体棒开始匀速运动。 考法2 双杆模型 [例2] (1)如图1所示，两根平行的金属导轨，固定在同一水平面上，磁感应强度为B 的匀强磁场与导轨所在平面垂直，导轨的电阻很小，可忽略不计，导轨间的距离为l ，两根质量均为m 、电阻均为R 的平行金属杆甲、乙可在导轨上无摩擦地滑动，滑动过程中与导轨保持垂直。在t ＝0时刻，两杆都处于静止状态。现有一与导轨平行，大小恒为F 的力作用于金属杆甲上，使金属杆在导轨上滑动，试分析金属杆甲、乙的收尾运动情况。 (2)如图2所示，两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面，导轨上横放着两根导体棒ab 和cd ，构成矩形回路。在整个导轨平面都有竖直向上的匀强磁场，设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行。开始时，棒cd 静
《电磁感应》知识点总结 1、 磁通量Φ、磁通量变化?Φ、磁通量变化率 t ??Φ 对比表 234、 感应电动势 在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势，产生感应电流比存在感应电动势，产生感应电动势的那部分导体相当于电源，电路断开时没有电流，但感应电动势仍然存在。 （1） 电路不论闭合与否，只要有一部分导体切割磁感线，则这部分导体就会产生感应电动势，它相 当于一个电源 （2） 不论电路闭合与否，只要电路中的磁通量发生变化，电路中就产生感应电动势，磁通量发生变 化的那部分相当于电源。
5、 公式 n E ?Φ =与E=BLvsin θ 的区别与联系 6、 楞次定律 （2） 楞次定律中“阻碍”的含义
（3）对楞次定律中“阻碍”的含义还可以推广为感应电流的效果总是要阻碍产生感应电流的原因1）阻碍原磁通量的变化或原磁场的变化，即“增反减同”； 2）阻碍相对运动，可理解为“来拒去留”； 3）使线圈面积有扩大或缩小趋势，可理解为“增缩减扩”； 4）阻碍原电流的变化，即产生自感现象。 7、电磁感应中的图像问题 （3）解决这类问题的基本方法 1）明确图像的种类，是B-t图像还是Φ-t图像、或者E-t图像和I-t图像 2）分析电磁感应的具体过程 3）结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿定律等规律列出函数方程。 4）根据函数方程，进行数学分析，如斜率及其变化，两轴的截距等。 5）画图像或判断图像。 8、自感涡流
（2 ） 自感电动势和自感系数 1） 自感电动势：t I L E ??=，式中t I ??为电流的变化率，L 为自感系数。 2） 自感系数：自感系数的大小由线圈本身的特性决定，线圈越长，单位长度的匝数越多，横截面 积越大，自感系数越大，若线圈中加有铁芯，自感系数会更大。 （3） 日关灯的电路结构及镇流器、启动器的作用 1） 启动器：利用氖管的辉光放电，起着自动把电路接通和断开的作用。 2） 镇流器：在日光灯点燃时，利用自感现象，产生瞬时高压；在日关灯正常发光时，利用自感现 象起降压限流作用。
人教版高中物理选修3-2 知识点梳理 重点题型（常考知识点）巩固练习 【巩固练习】 一、选择题 1．在电磁学发展过程中，许多科学家做出了贡献，下列说法正确的是（ ） A ．奥斯特发现了电流磁效应；法拉第发现了电磁感应现象 B ．麦克斯韦预言了电磁波；楞次用实验证实了电磁波的存在 C ．库仑发现了点电荷的相互作用规律；密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值 D ．安培发现了磁场对运动电荷的作用规律；洛伦兹发现了磁场对电流的作用规律 2． 1873年奥地利维也纳世博会上，比利时出生的法国工程师格拉姆在会展中偶然接错了导线，把另一直流发电机发出的电接到了他自己送展的直流发电机的电流输出端。由此而观察到的现象导致了他的一项重要发明，从而突破了人类在电能利用方面的一个瓶颈，此项发明是（ ） A ．新型直流发电机 B ．直流电动机 C ．交流电动机 D ．交流发电机 3．法拉第通过精心设计的一系列实验，发现了电磁感应定律，将历史上认为各自独立的学科“电学”和“磁学”联系起来，在下面几个典型的实验设计思想中，所做的推论后来被实验否定的是（ ） A ．既然磁铁可以使近旁的铁块带磁，静电荷也可以使近旁的导体表面感应出电荷，那么静止导线中的稳恒电流也可在近旁静止的线圈中感应出电流 B ．既然磁铁可在近旁运动的导体中感应出电动势，那么稳恒电流也可在近旁运动的线圈中感应出电流 C ．既然运动的磁铁可在近旁静止的线圈中感应出电流，那么静止的磁铁也可在近旁运动的导体中感应出电动势 D ．既然运动的磁铁可在近旁的导体中感应出电动势，那么运动导线上的稳恒电流也可以在近旁的线圈中感应出电流 4．如图所示，矩形线框abcd 放置在水平面内，磁场方向与水平方向成α角，已知4sin 5 α=，回路面积为S ，磁感应强度为B ，则通过线框的磁通量为 （ ） A ．BS B ． 45BS C ．35BS D ．34BS 5．如图所示，ab 是水平面上一个圆的直径，在过ab 的竖直平面内有一根通电导线ef 。已知ef 平行于ab ，当ef 竖直向上平移时，电流磁场穿过圆面积的磁通 量将（ ）
第16章:电磁感应 一、知识网络 二、重、难点知识归纳 1、 法拉第电磁感应定律 (1)、产生感应电流的条件:穿过闭合电路的磁通量发生变化。 以上表述就是充分必要条件。不论什么情况,只要满足电路闭合与磁通量发生变化这两个条件,就必然产生感应电流;反之,只要产生了感应电流,那么电路一定就是闭合的,穿过该电路的磁通量也一定发生了变化。 当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时,电路中有感应电流产生。这个表述就是充分条件,不就是必要的。在导体做切割磁感线运动时用它判定比较方便。 (2)、感应电动势产生的条件:穿过电路的磁通量发生变化。 闭合电路中磁通量发生变化时产生感应电流 当磁场为匀强磁场,并且线圈平面垂直磁场时磁通量:φ=BS 如果该面积与磁场夹角为α,则其投影面积为S sin α,则磁通量为Φ =BS sin α。磁通量的单位: 韦伯,符号:Wb 产生感应电流的方法 自感 电磁感应 自感电动势 灯管 镇流器 启动器 闭合电路中的部分导体在做切割磁感线运动 闭合电路的磁通量发生变 感应电流方向的判定 右手定则, 楞次定律 感应电动势的大小 E=BL νsin θ t n E ??=φ 实验:通电、断电自感实验 大小:t I L E ??= 方向:总就是阻碍原电流的变化方向 应用 日光灯构造 日光灯工作原理:自感现象 感应现象:
这里不要求闭合。无论电路闭合与否,只要磁通量变化了,就一定有感应电动势产生。这好比一个电源:不论外电路就是否闭合,电动势总就是存在的。但只有当外电路闭合时,电路中才会有电流。 (3)、引起某一回路磁通量变化的原因 a磁感强度的变化 b线圈面积的变化 c线圈平面的法线方向与磁场方向夹角的变化 (4)、电磁感应现象中能的转化 感应电流做功,消耗了电能。消耗的电能就是从其它形式的能转化而来的。 在转化与转移中能的总量就是保持不变的。 (5)、法拉第电磁感应定律: a决定感应电动势大小因素:穿过这个闭合电路中的磁通量的变化快慢 b注意区分磁通量中,磁通量的变化量,磁通量的变化率的不同 —磁通量,—磁通量的变化量, c定律内容:感应电动势大小决定于磁通量的变化率的大小,与穿过这一电路磁通量的变化率成正比。 (6)在匀强磁场中,磁通量的变化ΔΦ=Φt-Φo有多种形式,主要有: ①S、α不变,B改变,这时ΔΦ=ΔB?S sinα ②B、α不变,S改变,这时ΔΦ=ΔS?B sinα ③B、S不变,α改变,这时ΔΦ=BS(sinα2-sinα1) 在非匀强磁场中,磁通量变化比较复杂。有几 种情况需要特别注意: ①如图16-1所示,矩形线圈沿a→b→c在条形 磁铁附近移动,穿过上边线圈的磁通量由方向向上 减小到零,再变为方向向下增大;右边线圈的磁通量由方向向下减小到 零,再变为方向向上增大。 ②如图16-2所示,环形导线a中有顺时针方向的电流,a环外有两个同心导线圈b、c,与环形导线a在同一平面内。当a中的电流增大时,b、 a b c 图16-1 图16-2
高中物理《电磁感应》核心知识点归 纳 一、电磁感应现象 1、产生感应电流的条件 感应电流产生的条件是：穿过闭合电路的磁通量发生变化。 以上表述是充分必要条件。不论什么情况，只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条件，就必然产生感应电流；反之，只要产生了感应电流，那么电路一定是闭合的，穿过该电路的磁通量也一定发生了变化。 2、感应电动势产生的条件。 感应电动势产生的条件是：穿过电路的磁通量发生变化。 这里不要求闭合。无论电路闭合与否，只要磁通量变化了，就一定有感应电动势产生。这好比一个电源：不论外电路是否闭合，电动势总是存在的。但只有当外电路闭合时，电路中才会有电流。 3、关于磁通量变化 在匀强磁场中，磁通量，磁通量的变化有多种形式，主要有： ①S、α不变，B改变，这时
②B、α不变，S改变，这时 ③B、S不变，α改变，这时 二、楞次定律 1、内容：感应电流具有这样的方向，就是感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 在应用楞次定律时一定要注意：“阻碍”不等于“反向”；“阻碍”不是“阻止”。 （1）从“阻碍磁通量变化”的角度来看，无论什么原因，只要使穿过电路的磁通量发生了变化，就一定有感应电动势产生。 （2）从“阻碍相对运动”的角度来看，楞次定律的这个结论可以用能量守恒来解释：既然有感应电流产生，就有其它能转化为电能。又由于感应电流是由相对运动引起的，所以只能是机械能转化为电能，因此机械能减少。磁场力对物体做负功，是阻力，表现出的现象就是“阻碍”相对运动。 （3）从“阻碍自身电流变化”的角度来看，就是自感现象。自感现象中产生的自感电动势总是阻碍自身电流的变化。 2、实质：能量的转化与守恒 3、应用：对阻碍的理解： （1）顺口溜“你增我反，你减我同”
专题突破电磁感应中的动力学问题 （答题时间：30分钟） 1. 如图所示，两足够长平行金属导轨固定在水平面上，匀强磁场方向垂直导轨平面向下，金属棒ab、cd与导轨构成闭合回路且都可沿导轨无摩擦滑动，两金属棒ab、cd的质量之比为2∶1。用一沿导轨方向的恒力F水平向右拉金属棒cd，经过足够长时间以后（） A. 金属棒ab、cd都做匀速运动 B. 金属棒ab上的电流方向是由b向a C. 金属棒cd所受安培力的大小等于2F/3 D. 两金属棒间距离保持不变 2. 如图（a）所示为磁悬浮列车模型，质量M＝1 kg的绝缘板底座静止在动摩擦因数μ1＝0.1的粗糙水平地面上。位于磁场中的正方形金属框ABCD为动力源，其质量m＝1 kg， 边长为1 m，电阻为1 16Ω，与绝缘板间的动摩擦因数μ2＝0.4。OO′为AD、BC的中线。在金属框有可随金属框同步移动的磁场，OO′CD区域磁场如图（b）所示，CD恰在磁场边缘以外；OO′BA区域磁场如图（c）所示，AB恰在磁场边缘以（g＝10 m/s2）。若绝缘板足够长且认为绝缘板与地面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则金属框从静止释放后（）
A. 若金属框固定在绝缘板上，金属框的加速度为3 m/s2 B. 若金属框固定在绝缘板上，金属框的加速度为7 m/s2 C. 若金属框不固定，金属框的加速度为4 m/s2，绝缘板仍静止 D. 若金属框不固定，金属框的加速度为4 m/s2，绝缘板的加速度为2 m/s2 3. 如图所示，两根光滑的平行金属导轨竖直放置在匀强磁场中，磁场和导轨平面垂直，金属杆ab与导轨接触良好可沿导轨滑动，开始时电键S断开，当ab杆由静止下滑一段时间后闭合S，则从S闭合开始计时，ab杆的速度v与时间t的关系图象可能正确的是（） 4. 如图甲所示，垂直纸面向里的有界匀强磁场磁感应强度B＝1.0 T，质量为m＝0.04 kg、高h＝0.05 m、总电阻R＝5 Ω、n＝100匝的矩形线圈竖直固定在质量为M＝0.08kg的小车上，小车与线圈的水平长度l相同。当线圈和小车一起沿光滑水平面运动，并以初速度v1＝10 m/s进入磁场，线圈平面和磁场方向始终垂直。若小车运动的速度v随车的位移x变化的v－x图象如图乙所示，则根据以上信息可知（） A. 小车的水平长度l＝15 cm B. 磁场的宽度d＝35cm C. 小车的位移x＝10 cm时线圈中的电流I＝7 A D. 线圈通过磁场的过程中线圈产生的热量Q＝1.92J
电磁感应 1、 磁通量Φ、磁通量变化?Φ、磁通量变化率t ??Φ 对比表 2、 电磁感应现象与电流磁效应的比较 3、 产生感应电动势和感应电流的条件比较
4、 感应电动势 在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势，产生感应电流比存在感应电动势，产生感应电动势的那部分导体相当于电源，电路断开时没有电流，但感应电动势仍然存在。 （1） 电路不论闭合与否，只要有一部分导体切割磁感线，则这部分导体就会产生 感应电动势，它相当于一个电源 （2） 不论电路闭合与否，只要电路中的磁通量发生变化，电路中就产生感应电动 势，磁通量发生变化的那部分相当于电源。 5、 公式 n E ?Φ =与E=BLvsin θ 的区别与联系 6、 楞次定律 （1） 感应电流方向的判定方法
（2）楞次定律中“阻碍”的含义 （3）对楞次定律中“阻碍”的含义还可以推广为感应电流的效果总是要阻碍产生感应电流的原因 1）阻碍原磁通量的变化或原磁场的变化； 2）阻碍相对运动，可理解为“来拒去留”。 3）使线圈面积有扩大或缩小趋势； 4）阻碍原电流的变化。 7、电磁感应中的图像问题 （1）图像问题 （3）解决这类问题的基本方法 1）明确图像的种类，是B-t图像还是Φ-t图像、或者E-t图像和I-t图像 2）分析电磁感应的具体过程 3）结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿定律等规律列出函数方程。 4）根据函数方程，进行数学分析，如斜率及其变化，两轴的截距等。 5）画图像或判断图像。 8、自感涡流 （1）通电自感和断电自感比较
（2） 自感电动势和自感系数 1） 自感电动势：t I L E ??=，式中t I ??为电流的变化率，L 为自感系数。 2） 自感系数：自感系数的大小由线圈本身的特性决定，线圈越长，单位长度的匝 数越多，横截面积越大，自感系数越大，若线圈中加有铁芯，自感系数会更大。 （3） 涡流 9、电磁感应中的“棒-----轨”模型
物理总复习：电磁感应现象 感应电流方向的判断 【考纲要求】 1、知道磁通量的变化及其求解方法，理解产生感应电流、感应电动势的条件； 2、理解楞次定律的基本含义与拓展形式； 3、理解安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律的异同，并能在实际问题中熟练运用。 【知识网络】 【考点梳理】 考点一、磁通量 1、定义： 磁感应强度B 与垂直场方向的面积S 的乘积叫做穿过这个面积的磁通量，BS φ=。如果面积S 与B 不垂直，如图所示，应以B 乘以在垂直于磁场方向上的投影面积S '。即 cos BS φθ'=。 2、磁通量的物理意义: 磁通量指穿过某一面积的磁感线条数。 3、磁通量的单位：Wb 21 1Wb T m =?。 要点诠释： （1）磁通量是标量，当有不同方向的磁感线穿过某面时，常用正负加以区别，这时穿过某面的磁通量指的是不同方向穿过的磁通量的代数和。另外，磁通量与线圈匝数无关。 磁通量正负的规定：任何一个面都有正、反两面，若规定磁感线从正面穿入磁通量为正，则磁感线从反面穿入时磁通量为负。穿过某一面积的磁通量一般指合磁通量。 （2）磁通量的变化21φφφ?=-，它可由B 、S 或两者之间的夹角的变化引起。 4、磁通量的变化 要点诠释： （一）、磁通量改变的方式有以下几种 （1）线圈跟磁体间发生相对运动，这种改变方式是S 不变而相当于B 变化。 （2）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。 （3）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B 不变，而S 增大或减小。 （4）线圈所围面积不变，磁感应强度也不变，但二者间的夹角发生变化，如在匀强磁场中转动矩形线圈。
电磁感应基础知识 知识网络 1 2、通量Φ、磁通量变化?Φ、磁通量变化率 t ??Φ 对比表
3 4、感应电动势 在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势，产生感应电流比存在感应电动势，产生感应电动势的那部分导体相当于电源，电路断开时没有电流，但感应电动势仍然存在。 a) 电路不论闭合与否，只要有一部分导体切割磁感线，则这部分导体就 会产生感应电动势，它相当于一个电源 b) 不论电路闭合与否，只要电路中的磁通量发生变化，电路中就产生感 应电动势，磁通量发生变化的那部分相当于电源。 5、公式 n E ?Φ =与E=BLvsin θ 的区别与联系
6、楞次定律 a)感应电流方向的判定方法 碍产生感应电流的原因 i.阻碍原磁通量的变化或原磁场的变化； ii.阻碍相对运动，可理解为“来拒去留”。 iii.使线圈面积有扩大或缩小趋势； iv.阻碍原电流的变化。
知识点一—磁通量 ▲知识梳理 磁通量 1.穿过某一面积的磁感线条数，在匀强磁场中， ＝BS，单位是韦伯，简称韦，符号是Wb．使用条件是B为匀强磁场，S为平面在磁场方向上的投影．磁通量虽然是标量，但有正负之分． 2．磁通量的物理意义 磁通量指穿过某一面积的磁感线条数。 3．磁通量的单位：Wb 。 4．磁通密度 垂直穿过单位面积的磁感线条数，即磁感应强度的大小。 ：如图所示，矩形线圈的面积为S （），置于磁感应强度为B（T）、方向水平向右的匀强磁场中，开始时线圈平面与中性面重合。求线圈平面在下列情况的磁通量的 改变量：绕垂直磁场的轴转过（1）；（2）；（3）。 解析： 初位置时穿过线圈的磁通量 ；转过 时，； 转过时，；转过时，，负号表示穿过面积S的方向和以上情况相反，故： （1）； （2）； （3）。负号可理解为磁通量在减少。 变式练习： 1．如图所示，平面M的面积为S，垂直于匀强磁场B，求平面M由 此位置出发绕与B垂直的轴线转过60°时磁通量的变化为 ____________，转过180°时磁通量的变化量为____________。
高考专题：电磁感应中的动力学和能量综合问题 一.选择题。（本题共6小题，每小题6分，共36分。1—3为单选题,4—6为多选题） 1.如图所示，“U ”形金属框架固定在水平面上，处于竖直向下的匀强磁场中棒以水平初速度v 0向右运动，下列说 法正确的是( ) 棒做匀减速运动 B.回路中电流均匀减小 点电势比b 点电势低 棒受到水平向左的安培力 2.如图，一载流长直导线和一矩形导线框固定在同一平面内，线框在长直导线右侧，且其长边与长直导线平行。已知在0到1的时间间隔内，直导线中电流i 发生某种变化，而线框中感应电流总是沿顺时针方向；线框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右。设电流i 正方向与图中箭头方向相同，则i 随时间t 变化的图线可能是( ) 3.如图所示，在光滑水平桌面上有一边长为L 、电阻为R 的正方形导线框；在导线框右侧有一宽度为d(d>L)的条形匀强磁场区域，磁场的边界 与导线框的一边平行，磁场方向竖直向下.导线框以某一初速度向右运动＝0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合，随后导线框进入并通过磁场区域.下列v -t 图象中，可能正确描述上述过程的是( ) A B C D 4.如图1所示，两根足够长、电阻不计且相距L ＝0.2 m 的平行金属导轨固定在倾角θ＝37°的绝缘斜面上，顶端接有一盏额定电压U ＝4 V 的小灯泡，两导轨间有一磁感应强度大小B ＝5 T 、方向垂直斜面向上的匀强磁场．今将一根长为L 、质量为m ＝0.2 、电阻r ＝1.0 Ω的金属棒垂直于导轨放置在顶端附近无初速度释放，金属棒与导轨接触良好，金属棒 与导轨间的动摩擦因数μ＝0.25，已知金属棒下滑到速度稳定时，小灯泡恰能正常发光，重力加速度g 取10 2， 37°＝0.6， 37°＝0.8，则( ) 班级 姓名 出题者 徐利兵 审题者 得分 密 封 线