高考物理 考点汇总 考点11 电磁感应
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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。
高考物理第十一章电磁感应知识点高考物理第十一章电磁感应知识点其实,高考物理并不是很难,关键在于公式的总结和运用,还有对知识点的掌握。
物理第十一章电磁感应就是其中重要的环节。
下面是店铺为大家精心推荐的电磁感应的重点,希望能够对您有所帮助。
电磁感应必背知识点一、磁通量:设在匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面,磁场的磁感应强度B和平面面积S的乘积叫磁通量;1、计算式:φ=BS(B⊥S)2、推论:B不垂直S时,φ=BSsinθ3、磁通量的国际单位:韦伯,wb;4、磁通量与穿过闭合回路的磁感线条数成正比;5、磁通量是标量,但有正负之分;二、电磁感应:穿过闭合回路的磁通量发生变化,闭合回路中就有感应电流产生,这种现象叫电磁感应现象,产生的电流叫感应电流;注:判断有无感应电流的方法:1、闭合回路;2、磁通量发生变化;三、感应电动势:在电磁感应现象中产生的电动势;四、磁通量的变化率:等于磁通量的变化量和所用时间的比值; △φ/t1、磁通量的变化率是表示磁通量的变化快慢的.物理量;2、磁通量的变化率由磁通量的变化量和时间共同决定;3、磁通量变化率大,感应电动势就大;五、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;1、定义式:E=n△φ/△t(只能求平均感应电动势);2、推论; E=BLVsinaθ(适用导体切割磁感线,求瞬时感应电动势,平均感应电动势)(1)V⊥L,L⊥B, θ为V与B间的夹角;(2) V⊥B,L⊥B, θ为V与L间的夹角(3) V⊥B,L⊥V, θ为B与L间的夹角3、穿过线圈的磁通量大,感应电动势不一定大;4、磁通量的变化量大,感应电动势不一定大;5、有感应电流就一定有感应电动势;有感应电动势,不一定有感应电流;六、右手定则(判断感应电流的方向):伸开右手,让大拇指和其余四指共面、且相互垂直,把右手放入磁场中,让磁感线垂直穿过手心,大拇指指向导体运动方向,四指指向感应电流的方向。
高中物理知识点总结电磁感应
电磁感应: 1. 感应电动势:当静止的磁通线沿着一个电流通道移动时,会产生一个电动势; 2. 电感:电感是指在一个电路中,磁场变化引起的电动势; 3. 电感耦合:当两个电路相连时,它们之间的磁感耦合,使得磁场可以在两者之间传播; 4. 交流电的感应电流:当一个静止的磁通线沿着一个有电流的线路移动时,会产生一个和该电流周期性变化的电流; 5. 磁通闭环:将电流回路的一端,用一个磁通线或线圈绕制成一个闭环,就形成了一个磁通闭环; 6. 晶体管的感应原理:晶体管是由磁感耦合原理来实现信号放大的; 7. 电磁共振:当一个电流通过一个磁感耦合的电路时,会出现电磁共振的现象,即磁场的能量在电路的两端交替传递。
高三物理知识点详解电磁篇电磁现象是物理学中的重要内容,在我们日常生活中也有着广泛的应用。
了解电磁现象,掌握相关的物理知识点对于高三学生来说至关重要。
本文将对高三物理知识点中与电磁有关的内容进行详解。
一、电磁感应电磁感应是指导体中的磁场发生变化时,会在导体中产生感应电流。
其中著名的法拉第电磁感应定律给出了感应电动势和磁通量变化的关系。
即感应电动势的大小与磁通量变化速率成正比。
公式表达为:$\varepsilon$ = -ΔΦ/Δt其中Φ表示磁通量,单位为Wb(韦伯),t表示时间,单位为s (秒)。
由此可见,感应电动势的产生离不开磁场的变化。
二、洛伦兹力洛伦兹力是指带有电荷的粒子在磁场中受到的力。
洛伦兹力的大小与电荷、电流和磁场的关系由洛伦兹力公式给出。
洛伦兹力公式为:F = q(v × B)其中F表示洛伦兹力大小,q表示电荷的大小,v表示电荷运动的速度,B表示磁场的向量。
洛伦兹力的方向垂直于电荷的速度和磁场的方向,并且符合右手定则。
三、电磁波电磁波是指由电场和磁场相互作用而形成的波动现象。
它们的传播速度都是光速,符号为c,即3×10^8 m/s。
电磁波可分为不同的频率范围,包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
四、法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律揭示了磁场与导体之间的相互作用。
根据法拉第电磁感应定律,当磁场的磁通量发生变化时,导体中会产生感应电动势和感应电流。
这个定律对于电磁感应现象的解释有着重要的意义。
五、电磁波谱电磁波谱是各种电磁波的分类和排列,包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
电磁波谱按照波长和频率的不同进行了划分,同时也涵盖了人类目前所能观测到的所有电磁波。
六、电磁感应定律的应用电磁感应定律在实际生活中有着广泛的应用。
例如,变压器的工作原理就是基于电磁感应定律的。
电磁感应定律也应用于电磁铁、感应炉等电磁器件的制造和设计。
考点35电磁感应现象楞次定律新课程标准1.知道磁通量。
通过实验,了解电磁感应现象,了解产生感应电流的条件。
知道电磁感应现象的应用及其对现代社会的影响。
2.探究影响感应电流方向的因素,理解楞次定律。
命题趋势高考对本专题的考查内容有电磁感应现象的分析与判断,主要体现对物理规律的理解,例如楞次定律,试题情境生活实践类真空管道超高速列车、磁悬浮列车、电磁轨道炮等各种实际应用模型学习探究类电磁感应的图像问题.考向一电磁感应现象考向二楞次定律考向三楞次定律推广应用考向四二次感应现象考向一电磁感应现象1.磁通量(1)定义:匀强磁场中,磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的乘积叫作穿过这个面积的磁通量,简称磁通。
我们可以用穿过这一面积的磁感线条数的多少来形象地理解。
(2)公式:Φ=BS。
(3)公式的适用条件:①匀强磁场;②S是垂直磁场方向的有效面积。
(4)单位:韦伯(Wb),1 Wb=1T·m2。
(5)标量性:磁通量是标量,但有正负之分。
磁通量的正负是这样规定的:任何一个平面都有正、反两面,若规定磁感线从正面穿出时磁通量为正,则磁感线从反面穿出时磁通量为负。
(6)物理意义:相当于穿过某一面积的磁感线的条数.如图所示,矩形abcd、abb′a′、a′b′cd的面积分别为S1、S2、S3,匀强磁场的磁感应强度B与平面a′b′cd垂直,则:①通过矩形abcd 的磁通量为BS 1cos θ或BS 3. ②通过矩形a ′b ′cd 的磁通量为BS 3. ③通过矩形abb ′a ′的磁通量为0. 2.磁通量的变化量(1)在某个过程中,穿过某个平面的磁通量的变化量等于末磁通量Φ2与初磁通量Φ1的差值,即ΔΦ=Φ2-Φ1。
(2)磁通量变化的常见情况变化情形 举例磁通量变化量 磁感应强度变化永磁体靠近或远离线圈、电磁铁(螺线管)内电流发生变化ΔΦ=ΔB·S有效面积变化有磁感线穿过的回路面积变化闭合线圈的部分导线做切割磁感线运动,如图ΔΦ=B·ΔS回路平面与磁场夹角变化线圈在磁场中转动,如图磁感应强度和有效面积同时变化弹性线圈在向外拉的过程中,如图ΔΦ=Φ2-Φ1磁通量的变化量与发生此变化所用时间的比值,即ΔΦΔt 。
练案[29] 第十一章电磁感应第1讲电磁感应现象楞次定律一、选择题(本题共14小题,1~10题为单选,11~14题为多选)1.(2023·江苏模拟预测)电吉他的工作原理是在琴身上装有线圈,线圈附近被磁化的琴弦振动时,会使线圈中的磁通量发生变化,从而产生感应电流,再经信号放大器放大后传到扬声器。
其简化示意图如图所示。
则当图中琴弦向右靠近线圈时( C )A.穿过线圈的磁通量减小B.线圈中不产生感应电流C.琴弦受向左的安培力D.线圈有扩张趋势[解析]琴弦向右靠近线圈时,穿过线圈的磁通量增大,线圈中产生感应电流,由“来拒去留”可知琴弦受到向左的安培力,由“增缩减扩”可知线圈有收缩趋势,故ABD错误,C正确。
2.(2023·北京通州模拟预测)安装在公路上的测速装置如图,在路面下方间隔一定距离埋设有两个通电线圈,线圈与检测抓拍装置相连,车辆从线圈上面通过时线圈中会产生脉冲感应电流,检测装置根据两个线圈产生的脉冲信号的时间差计算出车速大小,从而对超速车辆进行抓拍。
下列说法正确的是( B )A.汽车经过线圈上方时,两线圈产生的脉冲电流信号时间差越长,车速越大B.汽车经过通电线圈上方时,汽车底盘的金属部件中会产生感应电流C.当汽车从线圈上方匀速通过时,线圈中不会产生感应电流D.当汽车从线圈上方经过时,线圈中产生感应电流属于自感现象[解析]汽车经过线圈上方时产生脉冲电流信号,车速越大,汽车通过两线圈间的距离所用的时间越小,即两线圈产生的脉冲电流信号时间差越小,故A错误;汽车经过通电线圈上方时,汽车底盘的金属部件通过线圈所产生的磁场,金属部件中的磁通量发生变化,在金属部件中产生感应电流,金属部件中的感应电流产生磁场,此磁场随汽车的运动,使穿过线圈的磁通量变化,所以线圈中会产生感应电流,故B正确,C错误;当汽车从线圈上方经过时,线圈中产生的感应电流并不是线圈自身的电流变化所引起的,则不属于自感现象,故D错误。
第2讲 法拉第电磁感应定律 自感现象【课程标准】1.通过实验,理解法拉第电磁感应定律。
2.通过实验,了解自感现象和涡流现象。
3.能举例说明自感现象和涡流现象在生产生活中的应用。
【素养目标】物理观念:法拉第电磁感应定律、涡流、电磁驱动、电磁阻尼、自感现象、互感现象。
科学思维:利用磁场、磁感线等模型综合分析电磁感应问题,从能量角度分析楞次定律,从动量角度分析电磁感应类问题。
一、法拉第电磁感应定律 1.感应电动势(1)概念:在电磁感应现象中产生的电动势。
(2)产生条件:穿过回路的磁通量发生改变,与电路是否闭合无关。
(3)方向判断:感应电动势的方向用楞次定律或右手定则判断。
2.法拉第电磁感应定律(1)内容:闭合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。
(2)公式:E =nt∆Φ∆,其中n 为线圈匝数。
3.导体切割磁感线的情形 切割方式 电动势表达式说明垂直切割 E =Blv ①导体棒与磁场方向垂直,磁场为匀强磁场 ②式中l 为导体切割磁感线的有效长度 ③旋转切割中导体棒的平均速度等于中点位置的线速度12l ω倾斜切割 E =Blv sin θ (θ为v 与B 的夹角)旋转切割 (以一端为轴) E =Bl v =12Bl 2ω命题·生活情境电磁炉已走进千家万户,为我们日常生活提供了方便,电磁炉工作利用了什么原理?提示:电磁炉利用了电磁感应原理产生涡流。
二、自感、涡流、电磁驱动、电磁阻尼1.自感现象:(1)概念:由于线圈本身的电流变化而在自身内产生的电磁感应现象称为自感。
(2)自感电动势:①定义:在自感现象中产生的感应电动势叫作自感电动势。
②表达式:E=L ΔIΔt。
(3)自感系数L:①相关因素:与线圈的大小、形状、匝数以及是否有铁芯有关。
②单位:亨利(H),1 mH=10-3 H,1 μH=10-6 H。
2.涡流、电磁阻尼、电磁驱动:涡流电磁阻尼电磁驱动内容块状金属放在变化磁场中时,金属块内产生的旋涡状感应电流导体在磁场中运动时,感应电流会使导体受到安培力,安培力总是阻碍导体的相对运动如果磁场相对于导体转动,在导体中会产生感应电流,使导体受到安培力而运动起来产生原因电磁感应角度1 法拉第电磁感应定律(1)导体棒在磁场中运动一定能产生感应电动势。
知识清单:电磁感应●知识点1——磁通量1.物理意义:磁通量表示穿过某个闭合面积的磁感线条数。
2.公式: Φ=BS cos θ ,(1)θ是磁场方向与平面法向量的夹角,(2)S 应是指闭合回路中有磁感线的那部分有效面积(3)磁通量与线圈的匝数无关,也就是磁通量大小不受线圈匝数的影响 【例如】求图中穿过闭合回路abcd 的磁通量由θ=0º,S 等于S 2 得磁通量:Φ=BS 2 3.单位:韦伯,Wb4.磁通量与感应电流的关系:穿过闭合回路的磁通量发生变化,回路中就产生出感应电流,而且磁通量变化越快(即磁通量变化率ΔΦΔt越大)感应电流就越大。
⎩⎨⎧Φ不变→无感应电流Φ变化→⎩⎪⎨⎪⎧回路闭合,有感应电流不闭合,无感应电流,但有感应电动势●知识点2——感应电流方向1.楞次定律:2.右手定则:让磁感线垂直从右手掌心进入,并使拇指指向导线切割磁感线的方向,四指所指的方向就是感应电流的方向.3.楞次定律的推论——(1)增反减同(2)强斥缩、弱吸胀内容例证阻碍原磁通量变化“增反减同”磁铁靠近线圈,B感与B原方向相反阻碍相对运动“来拒去留”磁铁与线圈靠近时排斥,远离时吸引使回路面积有变化“增缩减扩”P、Q是光滑固定导轨,a、b是可动金属棒,磁铁下移,a、b靠近阻碍原电流的变化“增反减同”合上S,B先亮4.一定律、三定则的比较适用范围基本现象右手螺旋定则电流的磁效应电流、运动电荷周围产生磁场左手定则磁场力磁场对电流、运动电荷的作用右手定则电磁感应部分导体做切割磁感线运动楞次定律闭合回路的磁通量发生变化●知识点3——感应电动势1.法拉第电磁感应定律(1)内容:感应电动势的大小跟穿过这一回路的磁通量的变化率成正比 (2)公式:E =n ΔΦΔt,其中n 为线圈匝数(3)感应电流与感应电动势的关系:遵守闭合电路的欧姆定律,即I =ER +r2.导体棒平动切割磁感线引起的感应电动势E = B L v sin α sin βsin γ(1)这里L 是导轨架之间的导体棒直线长度(有效长度)(2)这里的α 、β、γ是 B 、L 、 v 任两个量的夹角 (3)若B 、L 、v 相互垂直,则E =BLv(4)导体棒相当于电源,感应电流在导体棒中从负极流向正极3.导体棒转动切割磁感线引起的感应电动势E =12Bωl 2 (l 是导体棒的长度)4.磁感应强度变化引起的感应电动势E = n S ΔBΔt (S 是闭合回路中磁场的面积)5.多匝矩形线框在匀强磁场中匀速转动引起的感应电动势(1)中性面的三大特征:①Φ=BS (最大) ②电动势电流为0 ③改变电流方向 (2)峰值面的三大特征:①Φ = 0(最小)②电动势E m =n BS ω 、电流I m =E mR +r(最大)规律物理量 (用途) t=0时刻是中性面 t=0时刻是峰值面图像瞬时电动势 瞬时输出电压 瞬时电流 e =E m sin ωt u =U m sin ωt i =I m sin ωte =E m cos ωt u =U m cos ωt i =I m cos ωt峰值电动势 (计算电容器的击穿电压) E m =n BS ωE m =n BS ω电动势有效值 电压有效值 电流有效值 (计算电功率)E =E m 2U =U m 2I =I m 2E =E m 2U =U m 2I =I m 2平均值 (用于计算通过导体的电荷量)E =BL v E =n ΔΦΔtI =ER +r E =BL v E =n ΔΦΔtI =ER +r●知识点4——通过导体的电荷量q1.已知导体棒的位移xq =I tI =ER +r q =n ∆ΦR+r q =nLxR+rE =n ΔΦΔt2.已知导体棒只在安培阻力作用下的运动时间,利用动量定理,有-(I L B )t= 0 - mv 0 得 qLB = m v 0 q =mv 0LB●知识点5——电磁感应中的动力学问题1.安培力的大小、方向:⎭⎪⎬⎪⎫安培力公式:F A =BIl感应电动势:E =Bl v 感应电流:I =ER F 安=B 2l 2vR安培力的方向一定与导体切割磁感线的运动方向相反(安培力是阻力)2.外力克服安培力做功,将机械能转化为电能,电流(导线中电场力)做功再将电能转化为其他形式的能。
电磁感应(磁生电)第一部分电磁感应现象楞次定律一、磁通量1.定义:磁感应强度与面积的乘积,叫做穿过这个面的磁通量.2.定义式:Φ=BS.说明:该式只适用于匀强磁场的情况,且式中的S是跟磁场方向垂直的面积;若不垂直,则需取平面在垂直于磁场方向上的投影面积,即Φ=BS⊥=BSsinθ,θ是S与磁场方向B的夹角.3.磁通量Φ是标量,但有正负.Φ的正负意义是:若从一面穿入为正,则从另一面穿入为负.4.单位:韦伯,符号:Wb.5.磁通量的意义:指穿过某个面的磁感线的条数.6.磁通量的变化:ΔΦ=Φ2-Φ1,即末、初磁通量之差.(1) 磁感应强度B不变,有效面积S变化时,则ΔΦ=Φ2-Φ1=B·ΔS.(2) 磁感应强度B变化,磁感线穿过的有效面积S不变时,则ΔΦ=Φ2-Φ1=ΔB·S.(3) 磁感应强度B和有效面积S同时变化时,则ΔΦ=Φ2-Φ1=B2S2-B1S1.二、电磁感应现象1.电磁感应现象:当穿过闭合电路的磁通量发生变化时,电路中有感应电流产生,这种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。
2.产生感应电流的条件:表述1:闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线的运动.表述2:穿过闭合电路的磁通量发生变化,即ΔΦ≠0,闭合电路中就有感应电流产生.3.产生感应电动势的条件:穿过电路的磁通量发生变化。
理解:电磁感应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.说明:产生感应电动势的那部分导体相当于电源.三、感应电流方向的判断1.右手定则:伸开右手,让大拇指跟其余四指垂直,并且都跟手掌在同一平面内,让磁感线从手心垂直进入,大拇指指向导体运动方向,其余四指所指的方向就是感应电流的方向.2.楞次定律:感应电流具有这样的方向,就是感应电流产生的磁场,总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化.3.判断感应电流方向的思路:用楞次定律判定感应电流方向的基本思路可归结为:“一原、二感、三电流”,如下:根据原磁场(Φ原方向及ΔΦ情况) 确定感应磁场(B感方向) 判断感应电流(I感方向).说明:楞次定律是普遍规律,适用于一切电磁感应现象,而右手定则只适用于导体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更简便.四、楞次定律:感应电流具有这样的方向,就是感应电流产生的磁场,总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化.第1 页共6 页第 2 页 共 6 页 理解:1.对楞次定律中阻碍二字的正确理解:“阻碍”不是阻止,这里是阻而未止。
高考物理必考知识点:电磁感应
电磁感应现象是指放在变化磁通量中的导体,会产生电动势。
查字典物理网为大家带来了高考物理必考知识点:电磁感应,希望能帮助大家复习!
1.[感应电动势的大小计算公式]
1)E=n/t(普适公式){法拉第电磁感应定律,E:感应电动势(V),n:感应线圈匝数,/t:磁通量的变化率}
2)E=BLV垂(切割磁感线运动) {L:有效长度(m)}
3)Em=nBS(交流发电机最大的感应电动势) {Em:感应电动势峰值}
4)E=BL2/2(导体一端固定以旋转切割) {:角速度(rad/s),V:速度(m/s)}
2.磁通量=BS {:磁通量(Wb),B:匀强磁场的磁感应强度(T),S:正对面积(m2)}
3.感应电动势的正负极可利用感应电流方向判定{电源内部的电流方向:由负极流向正极}
*4.自感电动势E自=n/t=LI/t{L:自感系数(H)(线圈L有铁芯比无铁芯时要大),I:变化电流,?t:所用时间,I/t:自感电流变化率(变化的快慢)}
注:(1)感应电流的方向可用楞次定律或右手定则判定,楞次定律应用要点〔见第二册P173〕;(2)自感电流总是阻碍引起自感电动势的电流的变化;(3)单位换算:1H=103mH=106H。
(4)其它相关内容:自感〔见第二册P178〕/日光灯〔见第二册P180〕。
高考物理必考知识点:电磁感应就分享到这里了,更多高考物理必考知识点请继续关注查字典物理网高考频道!。
高考物理选修一知识点高考物理选修一知识点:电磁感应一、引子电磁感应是高考物理选修一中一个重要的知识点。
相信大家都知道,变压器、电动机、发电机等都离不开电磁感应原理。
本文将重点讨论电磁感应的基本原理和应用。
二、电磁感应的基本原理1. 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律是电磁感应的基础。
根据法拉第电磁感应定律,当导体相对于磁场运动或磁场相对于导体的大小和方向改变时,导体中就会产生感应电动势。
这个定律是描述电磁感应现象的数量关系,即感应电动势与磁场变化率的积。
2. 感应电动势的计算公式感应电动势可以通过以下公式计算得出:ε = -N ΔΦ/Δt其中,ε表示感应电动势的大小,N表示导体的匝数,ΔΦ表示磁通量的变化量,Δt表示时间的变化量。
这个公式也体现了电磁感应的数量关系。
三、电磁感应的应用1. 变压器变压器是电能传输和变换的重要设备。
它利用电磁感应原理,将交流电能从高电压端传输到低电压端,通过变压比进行电能变压。
这样可以在输电中减少能量损耗,提高输电效率。
2. 电动机电动机是将电能转换为机械能的装置。
它利用电磁感应原理,在导体中产生感应电流,通过与磁场相互作用,使电动机产生旋转力矩,从而驱动机械转动。
电动机广泛应用于工业、交通等领域。
3. 发电机发电机是将机械能转换为电能的装置。
它利用电磁感应原理,通过转动磁场和导体之间的相互作用,产生感应电动势,并通过闭合回路中的电流输出电能。
发电机是实现能源转换的核心装置,广泛应用于发电厂、风力发电等领域。
四、电磁感应的发展和前景随着科技的发展,电磁感应已经成为现代社会中不可或缺的技术基础。
除了上述应用之外,电磁感应还广泛应用于电磁炉、磁悬浮列车、医学成像等领域。
未来,电磁感应技术仍将继续发展,并为人类创造更多便利和福利。
结语电磁感应是高考物理选修一中的重要知识点。
通过了解电磁感应的基本原理和应用,我们可以更好地理解并解释现实世界中的一系列现象和技术应用。
电磁感应的发展不仅推动着现代科技的进步,也给我们的生活带来了更多便利和惊喜。
电磁感应考点1-11考点1.感应电动势大小的计算:(细分考点51个如下)(题型归纳见视频)(1):E =t n ∆∆Φ(任何条件下均适用;t ∆∆Φ为斜率,斜率的符号相同,表示感应电流的方向相同,但是斜率符号为正时,并不表示感应电流方向为正方向。
斜率的大小就表示感应电动势或感应电流的大小;一般用E =t n ∆∆Φ求电动势的平均值)(注意:磁通量变化率是t ∆∆Φ,而不是t n ∆∆Φ,即磁通量变化率与线圈匝数n 无关)当线圈中的磁通量变化率为0时,感应电动势可能不为0,如右图:ad 和bc 两端有电压(线圈的总电动势为0)。
如右图:线圈在穿过磁铁N 的过程中也会产生感应电动势,但是磁通量变化率为0。
(2):E =tB nS ∆∆(S :在线圈中有磁感线穿过的面积,不一定是线圈的面积。
适用于S 不变时;B ∆为斜率,斜率的符号相同,表示感应电流的方向相同,但是斜率符号为正时,并不表示感应电流方向为正方向,因为电流方向的选取是我们定的。
斜率的大小就表示感应电动势的相对大小)(3):E =BLV 当线圈中的磁通量变化率为0时,线圈中的感应电动势可能不为0。
适用于一根导体棒垂直切割磁感线时(n 根导体棒垂直切割磁感线时E =nBLV 或E =BLV ) B 、L 和V 两两互相垂直,不垂直时,把B 或V 正交分解;V 为导体相对于磁场的速度当B 、L 和V 没两两互相垂直时,L 的有效长度为有切割磁感线的导线两端的连线在垂直速度方向上的投影长度(如左图,一弧线导线水平向右切割磁感线,E =BL ac V )。
有效切割的磁感线越多,E 就越大,有效切割的磁感线相同,E 就相同:V 为导体相对于磁场的速度,(如右上图,切割磁感线产生的电动势为E =BL (V 1+ V 2))B 为导体棒垂直切割处的磁感强度大小; B 可为非匀强磁场,如右图E =BLV=V R B ⋅⋅π2(4):①:E 总=B 1L 1V 1±B 2L 2V 2(用于两根导体棒垂直切割磁感线时,B 、L 和V 两两互相垂直,两导体中的感应电流同向时用“+”号(即相互加强),反向时(即相互减弱),用“-”号。
2019高考物理必考知识点精要电磁感应电磁感应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.(2)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.(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=nSΔB/Δt .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=Nbδs/Δt .5.自感现象(1)自感现象:由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象.(2)自感电动势:在自感现象中产生的感应电动势叫自感电动势.自感电动势的大小取决于线圈自感系数和本身电流变化的快慢,自感电动势方向总是阻碍电流的变化.6.日光灯工作原理(1)起动器的作用:利用动触片和静触片的接通与断开起一个自动开关的作用,起动的关键就在于断开的瞬间.(2)镇流器的作用:日光灯点燃时,利用自感现象产生瞬时高压;日光灯正常发光时,利用自感现象,对灯管起到降压限流作用.7.电磁感应中的电路问题在电磁感应中,切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势,该导体或回路就相当于电源,将它们接上电容器,便可使电容器充电;将它们接上电阻等用电器,便可对用电器供电,在回路中形成电流.因此,电磁感应问题往往与电路问题联系在一起.解决与电路相联系的电磁感应问题的基本方法是:(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向. (2)画等效电路.(3)运用全电路欧姆定律,串并联电路性质,电功率等公式联立求解.8.电磁感应现象中的力学问题(1)通过导体的感应电流在磁场中将受到安培力作用,电磁感应问题往往和力学问题联系在一起,基本方法是:①用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向.②求回路中电流强度.③分析研究导体受力情况(包含安培力,用左手定则确定其方向).④列动力学方程或平衡方程求解.(2)电磁感应力学问题中,要抓好受力情况,运动情况的动态分析,导体受力运动产生感应电动势→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,循环结束时,加速度等于零,导体达稳定运动状态,抓住a=0时,速度v达最大值的特点.9.电磁感应中能量转化问题导体切割磁感线或闭合回路中磁通量发生变化,在回路中产生感应电流,机械能或其他形式能量便转化为电能,具有感应电流的导体在磁场中受安培力作用或通过电阻发热,又可使电能转化为机械能或电阻的内能,因此,电磁感应过程总是伴随着能量转化,用能量转化观点研究电磁感应问题常是导体的稳定运动(匀速直线运动或匀速转动),对应的受力特点是合外力为零,能量转化过程常常是机械能转化为内能,解决这类问题的基本方法是:(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向.(2)画出等效电路,求出回路中电阻消耗电功率表达式.(3)分析导体机械能的变化,用能量守恒关系得到机械功率的改变与回路中电功率的改变所满足的方程.10.电磁感应中图像问题电磁感应现象中图像问题的分析,要抓住磁通量的变化是否均匀,从而推知感应电动势(电流)大小是否恒定.用楞次定律判断出感应电动势(或电流)的方向,从而确定其正负,以及在坐标中的范围.另外,要正确解决图像问题,必须能根据图像的意义把图像反映的规律对应到实际过程中去,又能根据实际过程的抽象规律对应到图像中去,最终根据实际过程的物理规律进行判断.。
专题11 电磁感应问题目录近年真题对比考向一法拉第电磁感应定律的理解和应用问题带电粒子在有界磁场中运动考向二电磁感应的综合问题命题规律解密名校模拟探源易错易混速记【命题意图】考查法拉第电磁感应定律综合应用问题,意在考查考生分析问题,通过图象获取有用信息的能力和应用数学知识解决问题的能力。
电磁感应中的电路、法拉第电磁感应定律、能量转换及电量的计算等知识点,意在考查考生对电磁感应电路的分析以及对电磁感应中功能关系的正确理解和应用2022年高考考查的内容较大概率以法拉第电磁感应定律的理解及其应用为核心,侧重要注重法拉第电磁感应定律的理解及应用。
有时还与实际生活、生产科技相结合,考查考生利用物理知识分析解决实际问题的能力。
【考查要点】主要考相法拉第电磁感应定律、楞次定律、闭合电路欧姆定律、功和功率、焦耳定律、能量守恒定律、功能关系、动能定理等,既有以选择题形式出现的,也有计算题的形式。
【课标链接】①理解法拉第电磁感应定律、楞次定律②能分析电磁感应中的电路问画出等效电路图。
能用力学中的能量守恒定律、功能关系、动能定理分析电磁感应问题。
考向一法拉第电磁感应定律的理解和应用问题带电粒子在有界磁场中运动1. (2023海南卷)汽车测速利用了电磁感应现象,汽车可简化为一个矩形线圈abcd,埋在地下的线圈分别为1、2,通上顺时针(俯视)方向电流,当汽车经过线圈时()A. 线圈1、2产生的磁场方向竖直向上B. 汽车进入线圈1过程产生感应电流方向为abcdC. 汽车离开线圈1过程产生感应电流方向为abcdD. 汽车进入线圈2过程受到的安培力方向与速度方向相同【答案】C【解析】由题知,埋在地下的线圈1、2通顺时针(俯视)方向的电流,则根据右手定则,可知线圈1、2产生的磁场方向竖直向下,A 错误;汽车进入线圈1过程中,磁通量增大,根据楞次定律可知产生感应电流方向为adcb (逆时针),B 错误;汽车离开线圈1过程中,磁通量减小,根据楞次定律可知产生感应电流方向为abcd (顺时针),C 正确;汽车进入线圈2过程中,磁通量增大,根据楞次定律可知产生感应电流方向为adcb (逆时针),再根据左手定则,可知汽车受到的安培力方向与速度方向相反,D 错误。
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现象,产生的电流叫做感应电流,产生的电动势叫感应电动势。
2.感应电流产生的条件:穿过闭合电路的磁通量发生变化。
导体在磁场里做切割磁感线运动时,导体里就产生感应电动势;穿过线圈的磁通量发生变化时,线圈里就产生感应电动势。
如果导体是闭合电路的一部分,或者线圈是闭合的,才能产生感应电流。
3.磁通量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.磁通量Φ、磁通量变化∆Φ、磁通量变化率t∆∆Φ对比表(达拉第电磁感应定律会用到) 磁通量Φ磁通量变化∆Φ磁通量变化率t∆∆Φ物理意义 某时刻穿过磁场中某个面的磁感线条数 穿过某个面的磁通量随时间的变化量表述磁场中穿过某个面的磁通量变化快慢的物理量大小计算⊥∙=ΦS B ,⊥S 为与B 垂直的面积,不垂直式,取S 在与B 垂直方向上的投影Φ=∆Φ2-Φ1,或SB ∆∙=∆Φ,或B S ∆∙=∆ΦtSB t ∆∆∙=∆∆Φ或tBB t ∆∆∙=∆∆Φ 注意问题若穿过某个面有方向相反的磁场,则不能直接用S B ∙=Φ,应考虑相反方向的磁通量或抵消以后所剩余的磁通量开始和转过1800时平面都与磁场垂直,但穿过平面的磁通量是不同的,一正一负,其中∆Φ=B ·S ,而不是零既不表示磁通量的大小也不表示磁通量变化的多少,在Φ=t 图像中,可用图线的斜率表示附注线圈平面与磁感线平行时,0=Φ,但t ∆∆Φ最大 线圈平面与磁感线垂直时,Φ最大,但0=∆∆Φt1、 产生感应电动势和感应电流的条件比较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,闭合电路中就有感应电流产生,即产生感应电流的条件有两个:○1电路为闭合回路 ○2回路中磁通量发生变化,0≠∆Φ 产生感应电动势的条件不管电路闭合与否,只要电路中磁通量发生变化,电路中就有感应电动势产生二、感应电流方向的判断 1、 楞次定律(1) 感应电流方向的判定方法 方法 内容及方法使用范围楞次定律○1感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化,这就是楞次定律○2运用楞次定律判定感应电流方向的步骤:使用与磁通量变化引起感应电流的各种情况(包括一部分导线做切割磁感线运动的情况)1)分析穿过闭合回路的原磁场方向;2)分析穿过闭合回路的磁通量是增加还是减少;3)根据楞次定律确定感应电流磁场的方向;4)利用安培定则判定感应电流的方向、右手定则伸开右手,让大拇指跟其余四指垂直,并且都跟手掌在同一平面内,让磁感线垂直传入掌心,大拇指指向导体运动的方向,其余四指所指的方向就是感应电流的方向。
2020年高考一轮复习知识考点专题10 《电磁感应》第一节电磁感应现象楞次定律【基本概念、规律】一、磁通量1.定义:在磁感应强度为B的匀强磁场中,与磁场方向垂直的面积S和B的乘积.2.公式:Φ=B·S.3.单位:1 Wb=1_T·m2.4.标矢性:磁通量是标量,但有正、负.二、电磁感应1.电磁感应现象当穿过闭合电路的磁通量发生变化时,电路中有电流产生,这种现象称为电磁感应现象.2.产生感应电流的条件(1)电路闭合;(2)磁通量变化.3.能量转化发生电磁感应现象时,机械能或其他形式的能转化为电能.特别提醒:无论回路是否闭合,只要穿过线圈平面的磁通量发生变化,线圈中就有感应电动势产生.三、感应电流方向的判断1.楞次定律(1)内容:感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化.(2)适用情况:所有的电磁感应现象.2.右手定则(1)内容:伸开右手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内,让磁感线从掌心进入,并使拇指指向导体运动的方向,这时四指所指的方向就是感应电流的方向.(2)适用情况:导体切割磁感线产生感应电流.【重要考点归纳】考点一电磁感应现象的判断1.判断电路中能否产生感应电流的一般流程:2.判断能否产生电磁感应现象,关键是看回路的磁通量是否发生了变化.磁通量的变化量ΔΦ=Φ2-Φ1有多种形式,主要有:(1)S、θ不变,B改变,这时ΔΦ=ΔB·S sin θ;(2)B、θ不变,S改变,这时ΔΦ=ΔS·B sin θ;(3)B、S不变,θ改变,这时ΔΦ=BS(sin θ2-sin θ1).考点二楞次定律的理解及应用1.楞次定律中“阻碍”的含义2.应用楞次定律判断感应电流方向的步骤考点三“一定律三定则”的综合应用1.“三个定则与一个定律”的比较2.无论是“安培力”还是“洛伦兹力”,只要是涉及磁力都用左手判断.“电生磁”或“磁生电”均用右手判断.【思想方法与技巧】楞次定律推论的应用楞次定律中“阻碍”的含义可以理解为感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的原因,推论如下:(1)阻碍原磁通量的变化——“增反减同”;(2)阻碍相对运动——“来拒去留”;(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”;(4)阻碍原电流的变化(自感现象)——“增反减同”第二节法拉第电磁感应定律自感涡流【基本概念、规律】一、法拉第电磁感应定律1.感应电动势(1)感应电动势:在电磁感应现象中产生的电动势.产生感应电动势的那部分导体就相当于电源,导体的电阻相当于电源内阻.(2)感应电流与感应电动势的关系:遵循闭合电路欧姆定律,即I=ER+r.2.法拉第电磁感应定律(1)内容:闭合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.(2)公式:E=n ΔΦΔt,n为线圈匝数.3.导体切割磁感线的情形(1)若B、l、v相互垂直,则E=Blv.(2)若B⊥l,l⊥v,v与B夹角为θ,则E=Blv sin_θ.二、自感与涡流1.自感现象(1)概念:由于导体本身的电流变化而产生的电磁感应现象称为自感,由于自感而产生的感应电动势叫做自感电动势.(2)表达式:E=L ΔI Δt.(3)自感系数L的影响因素:与线圈的大小、形状、匝数以及是否有铁芯有关.2.涡流当线圈中的电流发生变化时,在它附近的任何导体中都会产生像水的旋涡状的感应电流.(1)电磁阻尼:当导体在磁场中运动时,感应电流会使导体受到安培力,安培力的方向总是阻碍导体的运动.(2)电磁驱动:如果磁场相对于导体转动,在导体中会产生感应电流,使导体受到安培力作用,安培力使导体运动起来.交流感应电动机就是利用电磁驱动的原理工作的.【重要考点归纳】考点一公式E=nΔΦ/Δt的应用1.感应电动势大小的决定因素(1)感应电动势的大小由穿过闭合电路的磁通量的变化率ΔΦΔt和线圈的匝数共同决定,而与磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ的大小没有必然联系.(2)当ΔΦ仅由B引起时,则E=n SΔBΔt;当ΔΦ仅由S引起时,则E=nBΔSΔt.2.磁通量的变化率ΔΦΔt是Φ-t图象上某点切线的斜率.3.应用电磁感应定律应注意的三个问题(1)公式E=n ΔΦΔt求解的是一个回路中某段时间内的平均电动势,在磁通量均匀变化时,瞬时值才等于平均值.(2)利用公式E=nS ΔBΔt求感应电动势时,S为线圈在磁场范围内的有效面积.(3)通过回路截面的电荷量q仅与n、ΔΦ和回路电阻R有关,与时间长短无关.推导如下:q=IΔt=nΔΦΔtRΔt=nΔΦR.考点二公式E=Blv的应用1.使用条件本公式是在一定条件下得出的,除了磁场是匀强磁场外,还需B、l、v三者相互垂直.实际问题中当它们不相互垂直时,应取垂直的分量进行计算,公式可为E=Blv sin θ,θ为B与v 方向间的夹角.2.使用范围导体平动切割磁感线时,若v为平均速度,则E为平均感应电动势,即E=Bl v.若v为瞬时速度,则E为相应的瞬时感应电动势.3.有效性公式中的l为有效切割长度,即导体与v垂直的方向上的投影长度.例如,求下图中MN两点间的电动势时,有效长度分别为甲图:l=cd sin β.乙图:沿v1方向运动时,l=MN;沿v2方向运动时,l=0.丙图:沿v1方向运动时,l=2R;沿v2方向运动时,l=0;沿v3方向运动时,l=R.4.相对性E=Blv中的速度v是相对于磁场的速度,若磁场也运动,应注意速度间的相对关系.5.感应电动势两个公式的比较考点三自感现象的分析1.自感现象“阻碍”作用的理解(1)流过线圈的电流增加时,线圈中产生的自感电动势与电流方向相反,阻碍电流的增加,使其缓慢地增加.(2)流过线圈的电流减小时,线圈中产生的自感电动势与电流方向相同,阻碍电流的减小,使其缓慢地减小.2.自感现象的四个特点(1)自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化.(2)通过线圈中的电流不能发生突变,只能缓慢变化.(3)电流稳定时,自感线圈就相当于普通导体.(4)线圈的自感系数越大,自感现象越明显,自感电动势只是延缓了过程的进行,但它不能使过程停止,更不能使过程反向.3.自感现象中的能量转化通电自感中,电能转化为磁场能;断电自感中,磁场能转化为电能.4.分析自感现象的两点注意(1)通过自感线圈中的电流不能发生突变,即通电过程,线圈中电流逐渐变大,断电过程,线圈中电流逐渐变小,方向不变.此时线圈可等效为“电源”,该“电源”与其他电路元件形成回路.(2)断电自感现象中灯泡是否“闪亮”问题的判断,在于对电流大小的分析,若断电后通过灯泡的电流比原来强,则灯泡先闪亮后再慢慢熄灭.第三节电磁感应中的电路和图象问题【基本概念、规律】一、电磁感应中的电路问题1.内电路和外电路(1)切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的线圈都相当于电源.(2)该部分导体的电阻或线圈的电阻相当于电源的内阻,其余部分是外电阻.2.电源电动势和路端电压(1)电动势:E=Blv或E=n ΔΦΔt.(2)路端电压:U=IR=ER+r·R.二、电磁感应中的图象问题1.图象类型(1)随时间t变化的图象如B-t图象、Φ-t图象、E-t图象和i-t图象.(2)随位移x变化的图象如E-x图象和i-x图象.2.问题类型(1)由给定的电磁感应过程判断或画出正确的图象.(2)由给定的有关图象分析电磁感应过程,求解相应的物理量.(3)利用给出的图象判断或画出新的图象.【重要考点归纳】考点一电磁感应中的电路问题1.对电源的理解:在电磁感应现象中,产生感应电动势的那部分导体就是电源,如切割磁感线的导体棒、有磁通量变化的线圈等.这种电源将其他形式的能转化为电能.2.对电路的理解:内电路是切割磁感线的导体或磁通量发生变化的线圈,外电路由电阻、电容等电学元件组成.3.解决电磁感应中电路问题的一般思路:(1)确定等效电源,利用E=n ΔΦΔt或E=Blv sin θ求感应电动势的大小,利用右手定则或楞次定律判断电流方向.(2)分析电路结构(内、外电路及外电路的串、并联关系),画出等效电路图.(3)利用电路规律求解.主要应用欧姆定律及串、并联电路的基本性质等列方程求解.4.(1)对等效于电源的导体或线圈,两端的电压一般不等于感应电动势,只有在其电阻不计时才相等.(2)沿等效电源中感应电流的方向,电势逐渐升高.考点二电磁感应中的图象问题1.题型特点一般可把图象问题分为三类:(1)由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象;(2)由给定的有关图象分析电磁感应过程,求解相应的物理量;(3)根据图象定量计算.2.解题关键弄清初始条件,正负方向的对应,变化范围,所研究物理量的函数表达式,进、出磁场的转折点是解决问题的关键.3.解决图象问题的一般步骤(1)明确图象的种类,即是B-t图象还是Φ-t图象,或者是E-t图象、I-t图象等;(2)分析电磁感应的具体过程;(3)用右手定则或楞次定律确定方向对应关系;(4)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿运动定律等规律写出函数关系式;(5)根据函数关系式,进行数学分析,如分析斜率的变化、截距等;(6)画出图象或判断图象.4.解决图象类选择题的最简方法——分类排除法.首先对题中给出的四个图象根据大小或方向变化特点分类,然后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)、变化快慢(均匀变化还是非均匀变化),特别是用物理量的方向,排除错误选项,此法最简捷、最有效.【思想方法与技巧】电磁感应电路与图象的综合问题解决电路与图象综合问题的思路(1)电路分析弄清电路结构,画出等效电路图,明确计算电动势的公式.(2)图象分析①弄清图象所揭示的物理规律或物理量间的函数关系;②挖掘图象中的隐含条件,明确有关图线所包围的面积、图线的斜率(或其绝对值)、截距所表示的物理意义.(3)定量计算运用有关物理概念、公式、定理和定律列式计算.第四节电磁感应中的动力学和能量问题【基本概念、规律】一、电磁感应现象中的动力学问题1.安培力的大小⎭⎬⎫安培力公式:F =BIl 感应电动势:E =Blv 感应电流:I =E R⇒F =B 2l 2v R 2.安培力的方向(1)先用右手定则判定感应电流方向,再用左手定则判定安培力方向. (2)根据楞次定律,安培力的方向一定和导体切割磁感线运动方向相反. 二、电磁感应中的能量转化 1.过程分析(1)电磁感应现象中产生感应电流的过程,实质上是能量的转化过程.(2)感应电流在磁场中受安培力,若安培力做负功,则其他形式的能转化为电能;若安培力做正功,则电能转化为其他形式的能.(3)当感应电流通过用电器时,电能转化为其他形式的能. 2.安培力做功和电能变化的对应关系“外力”克服安培力做多少功,就有多少其他形式的能转化为电能;安培力做多少功,就有多少电能转化为其他形式的能.【重要考点归纳】考点一 电磁感应中的动力学问题分析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. 3.分析电磁感应中的动力学问题的一般思路(1)先进行“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 ; (2)再进行“路”的分析——分析电路结构,弄清串、并联关系,求出相关部分的电流大小,以便求解安培力;(3)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;(4)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.考点二 电磁感应中的能量问题1.电磁感应过程的实质是不同形式的能量转化的过程,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,外力克服安培力做功,则是其他形式的能转化为电能的过程.2.能量转化及焦耳热的求法 (1)能量转化(2)求解焦耳热Q的三种方法3.在解决电磁感应中的能量问题时,首先进行受力分析,判断各力做功和能量转化情况,再利用功能关系或能量守恒定律列式求解.【思想方法与技巧】电磁感应中的“双杆”模型1.模型分类“双杆”模型分为两类:一类是“一动一静”,甲杆静止不动,乙杆运动,其实质是单杆问题,不过要注意问题包含着一个条件:甲杆静止、受力平衡.另一种情况是两杆都在运动,对于这种情况,要注意两杆切割磁感线产生的感应电动势是相加还是相减.2.分析方法通过受力分析,确定运动状态,一般会有收尾状态.对于收尾状态则有恒定的速度或者加速度等,再结合运动学规律、牛顿运动定律和能量观点分析求解.3.分析“双杆”模型问题时,要注意双杆之间的制约关系,即“动杆”与“被动杆”之间的关系,需要注意的是,最终两杆的收尾状态的确定是分析该类问题的关键.电磁感应中的含容电路分析一、电磁感应回路中只有电容器元件1.这类问题的特点是电容器两端电压等于感应电动势,充电电流等于感应电流.2.(1)电容器的充电电流用I=ΔQΔt=CΔUΔt表示.(2)由本例可以看出:导体棒在恒定外力作用下,产生的电动势均匀增大,电流不变,所受安培阻力不变,导体棒做匀加速直线运动.二、电磁感应回路中电容器与电阻并联问题1.这一类问题的特点是电容器两端的电压等于与之并联的电阻两端的电压,充电过程中的电流只是感应电流的一支流.稳定后,充电电流为零.2.在这类问题中,导体棒在恒定外力作用下做变加速运动,最后做匀速运动.。
考点11 电磁感应一、选择题1. (2012·新课标全国卷·T19)如图,均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框,半圆直径与磁场边缘重合;磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里,磁感应强度大小为B0.使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周,在线框中产生感应电流.现使线框保持图中所示位置,磁感应强度大小随时间线性变化.为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流,磁感应强度随时间的变化率tB∆∆的大小应为 ( )A.πω4BB.πω2BC.πωBD.πω2B【解题指南】分别求出导线框以角速度ω匀速转动产生的电流大小的表达式和磁感应强度大小随时间线性变化时电流大小的表达式,建立等式求解tB∆∆的大小.【解析】选C. 设导线框半径为l,导线框以角速度ω匀速转动产生的电流大小为:RlBRlBI221221ωω==;导线框中磁感应强度大小随时间线性变化时产生的电流大小为:tBRlRtBlI∆∆π∆∆π⋅=⋅=221222,因为I1=I2,所以πω∆∆BtB=,故选项C正确.2. (2012·新课标全国卷·T20)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t=0到t=t1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 ( )【解题指南】解答本题可按以下思路分析:【解析】选A.分析A图,如图甲所示,在0~t2时间内,直导线中的电流在线框处产生的磁场方向垂直于纸面向里,由楞次定律可知此过程中线框中的感应电流方向为顺时针方向,由左手定则可判断出线框的左边所受安培力较大,方向向左,线框的右边所受安培力较小,方向向右,线框所受合力方向向左,如图乙所示.在t2~t1时间内,直导线中的电流在线框处产生的磁场方向垂直于纸面向外,由楞次定律可知此过程中线框中的感应电流方向为顺时针方向,由左手定则可判断出线框的左边所受安培力较大,方向向右,线框的右边所受安培力较小,方向向左,线框所受合力方向向右,如图丙所示.故选项A正确,B、C、D错误.3.(2012·北京理综·T19)物理课上,老师做了一个奇妙的“跳环实验”.如图,她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后.将一金属套环置于线圈L上,且使铁芯穿过套环.闭合开关S的瞬间,套环立刻跳起.某同学另找来器材再探究此实验.他连接好电路,经重复试验,线圈上的套环均未动.对比老师演示的实验,下列四个选项中,导致套环未动的原因可能是( )A.线圈接在了直流电源上B.电源电压过高C.所选线圈的匝数过多D.所用套环的材料与老师的不同【解题指南】解答本题可按以下思路分析:【解析】选D.无论是接到直流电源还是交流电源,在开关闭合的瞬间,穿过线圈的磁通量都是增加的,因此,环跳起与否跟线圈接在了交流电源还是直流电源上无关,A错误;电源电压越高,线圈匝数越多,开关闭合的瞬间磁场越强,越有利于环的跳起,B、C错误;如果环的质量过大或者导电性能太差都会使得环受到的安培力小于环的重力,环就不会跳起,D正确.4.(2012.山东理综T14)以下叙述正确的是( )A.法拉第发现了电磁感应现象B.惯性是物体的固有属性,速度大的物体惯性一定大闭合开关穿过环的磁通量增加环产生感应电流感应电流在磁场中受安培力环向上跳起判断线框处磁场方向利用楞次定律分析线框电流判断符合线框中的电流方向的选项C.牛顿最早通过理想斜面实验得出力不是维持物体运动的原因D.感应电流遵从楞次定律所描述的方向,这是能量守恒定律的必然结果 【解题指南】解答本题应把握以下三点:(1)熟悉有关电磁感应和理想斜面实验的物理学史内容. (2)知道惯性的大小与什么因素有关. (3)深刻理解能量守恒定律的内涵.【解析】选A 、D.1831年,法拉第通过实验发现了电磁感应现象,得出了磁生电的基本原理,A 正确;质量是衡量物体惯性大小的惟一因素,速度大的物体惯性不一定大,B 错误;伽利略最早通过理想斜面实验得出力不是维持物体运动的原因,C 错误;利用楞次定律能判断感应电流的方向,电磁感应现象是其他形式的能转化为电能的过程,遵守能量守恒定律,D 正确.5.(2012.山东理综T20)如图所示,相距为L 的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为θ,上端接有定值电阻R,匀强磁场垂直于导轨平面,磁感应强度为B.将质量为m 的导体棒由静止释放,当速度达到v 时开始匀速运动,此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力,并保持拉力的功率恒为P,导体棒最终以2v 的速度匀速运动.导体棒始终与导轨垂直且接触良好,不计导轨和导体棒的电阻,重力加速度为g.下列选项正确的是 ( )A.P=2mgvsinθB.P=3mgvsinθC.当导体棒速度达到2v 时加速度大小为sin 2gθD.在速度达到2v 以后匀速运动的过程中,R 上产生的焦耳热等于拉力所做的功【解题指南】根据导体棒的运动情况,对导体棒正确受力分析,结合安培力的知识,利用能量守恒定律求功率,分析焦耳热;利用牛顿第二定律求加速度a.【解析】选A 、C.当导体棒以速度v 匀速运动时:R vL B mg 22sin =θ①,当导体棒以速度2v 匀速运动时:vR vL B v mg P 222sin 22⋅⋅=⋅+θ②,联立①②解得:P=2mgvsinθ,A 对,B 错;当导体棒速度达到2v 时,由牛顿第二定律得:mgsinθ-222B L v ma R •= ③,联立①③ 解得:gsin 2a θ=,C 对;当速度达到2v 以后匀速运动的过程中,R 上产生的焦耳热等于拉力和重力所做的功之和,D 错.6.(2012·福建理综·T18)如图甲,一圆形闭合铜环由高处从静止开始下落,穿过一根竖直悬挂的条形磁铁,铜环的中心轴线与条形磁铁的中轴线始终保持重合.若取磁铁中心O为坐标原点,建立竖直向下为正方向的x轴,则图乙中最能正确反映环中感应电流i随环心位置坐标x变化的关系图象是( )【解题指南】解答本题时应明确以下三点:(1)条形磁铁周围磁感线分布特点=中B与v相互垂直(2)公式E BLv(3)感应电流方向可用右手定则或楞次定律判断【解析】选B.闭合铜环下落过程的侧视图如图所示, 据右手定则或楞次定律可知闭合铜环在原点O上方和下方时电流方向相反,D错.闭合铜环从Ⅰ位置到Ⅱ位置过程电动势E变大,Ⅲ位置速度与磁感线平行,E=0,闭合铜环下落过程加速运动,且在原点O下方速度较大,电动势E的最大值比上方E的最大值大,A、C错,B 对.7.(2012·海南单科·T5)如图,一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上,细线从一水平金属圆环中穿过。
现将环从位置Ⅰ释放,环经过磁铁到达位置Ⅱ。
设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为T1和T2,重力加速度大小为g,则 ( )A.T1>T2 ,T2>mg B.T1<T2 ,T2<mgC. T1>mg,T2<mgD. T1<mg,T2>mg【解题指南】感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流磁通量的变化;阻碍的结果实现了机械能向电能的转化。
【解析】选A.无论环经过磁铁上端还是下端,通过环的磁通量变化,环里感应出电流,环受到向上的阻力,对环做负功,使环的机械能减小,电能增加,根据牛顿第三定律,环对磁铁有向下的作用力,细线的拉力大于磁铁重力,选项A正确,其它选项错误.二、计算题1. (2012·天津理综·T11)如图所示,一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内,导轨间距l=0.5m,左端接有阻值R=0.3Ω的电阻.一质量m=0.1kg,电阻r=0.1Ω的金属棒MN放置在导轨上,整个装置置于竖直向上的匀强磁场中,磁场的磁感应强度B=0.4T.棒在水平向右的外力作用下,由静止开始以22/a m s =的加速度做匀加速运动,当棒的位移x=9m 时撤去外力,棒继续运动一段距离后停下来,已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q 1∶Q 2=2∶1.导轨足够长且电阻不计,棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触.求(1)棒在匀加速运动过程中,通过电阻R 的电荷量q; (2)撤去外力后回路中产生的焦耳热Q 2; (3)外力做的功W F .【解题指南】解答本题时要注意以下三点: (1) 求通过电阻的电荷量时要用到电流的平均值(2) 求焦耳热Q 时,要利用功能关系,本题不适合用焦耳定律求焦耳热 (3) 外力F 做的功等于回路产生的焦耳热【解析】(1)棒匀加速运动过程中,回路的磁通量变化量为:Blx φ∆= ○1由法拉第电磁感应定律得,回路中的平均感应电动势为:E t φ∆=∆ ○2由闭合电路欧姆定律得,回路中的平均电流为:EI R r =+ ○3则通过电阻R 的电荷量为:q I t =∆ ○4 由以上各式联立,代入数据解得:q=4.5C ○5 (2)设撤去外力时棒的速度为v :则由运动学公式得:22v ax = ○6由动能定理得,棒在撤去外力后的运动过程中安培力做功为:2102W mv =- ○7 由功能关系知,撤去外力后回路中产生的焦耳热为: Q 2=-W ○8 联立○6○7○8式,代入数据得:Q 2=1.8J ○9(3)因为撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比为:Q 1:Q 2=2:1, 所以: Q 1=3.6J ○10 由功能关系可知,在棒运动的整个过程中: W F =Q 1+Q 2 ○11 联立○9○10○11式得:W F =5.4J ○12 【答案】(1)4.5C (2)1.8J (3)5.4J2.(2012·浙江理综·T25)为了提高自行车夜间行驶的安全性,小明同学设计了一种“闪烁”装置.如图所示,自行车后轮由半径r 1=5.0×10-2m 的金属内圈、半径r 2=0.40m 的金属外圈和绝缘辐条构成.后轮的内、外圈之间等间隔地接有4根金属条,每根金属条的中间均串联有一电阻值为R 的小灯泡.在支架上装有磁铁,形成了磁感应强度B=0.10T 、方向垂直纸面向外的“扇形”匀强磁场,其内半径为r 1、外半径为r 2、张角θ=6π.后轮以角速度ω=2πrad/s 相对于转轴转动.若不计其他电阻,忽略磁场的边缘效应.(1)当金属条ab 进入“扇形”磁场时,求感应电动势E,并指出ab 上的电流方向. (2)当金属条ab 进入“扇形”磁场时,画出“闪烁”装置的电路图.(3)从金属条ab 进入“扇形”磁场时开始,经计算画出轮子转一圈过程中,内圈与外圈之间电势差U ab 随时间t 变化的U ab -t 图象.(4)若选择的是“1.5V 、0.3A”的小灯泡,该“闪烁”装置能否正常工作?有同学提出,通过改变磁感应强度B 、后轮外圈半径r 2、角速度ω和张角θ等物理量的大小,优化前同学的设计方案,请给出你的评价. 【解题指南】根据法拉第电磁感应定律计算感应电动势,用右手定则判断电流方向;画电路图时,切割磁感应线的导体相当于电源,其它导体是外电路;确定金属条离开磁场时刻和下一金属条进入磁场时刻,画出U ab -t 图象.【解析】(1)金属条ab 进入磁场切割磁感应线,所构成的回路的磁通量也会变化,设经过时间△t 磁通量的变化量为△φ,则)2121(2122θθφ∆-∆=∆=∆r r B S B由法拉第电磁感应定律得,V r r B t E 22122109.4)(21-⨯=-=∆∆=ωφ根据右手定则,可知电流方向为b→a(2)金属条ab 进入磁场,金属条ab 相当于一个电源,电路如图所示.(3)由电路图可得电路总电阻343RRRR=+=总ab两端的电势差VERREEIREUab2102.14-⨯==-=-=总以ab刚进入磁场区域为t=0时刻,设ab离开磁场区域的时刻为t1,下一根金属条进入磁场区域的时刻为t2,则st1211==ωθst4122==ωπ轮子转一周的时间sT12==ωπ在T=1s内,金属条有四次进出,后三次与第一次相同,画出Uab-t图象如图所示.(4)“闪烁”装置不能正常工作.因为金属条的感应电动势只有4.9×10-2V,远小于小灯泡的额定电压,小灯泡不能发光.由)(212122rrBtE-=∆∆=ωφ可知,增大B,可提高感应电动势E,但增大B是有限度的;增大r2,可提高感应电动势E,但增大r2也是有限度的;增大ω,可提高感应电动势E,但增大ω也是有限度的;增大θ,E不变,不能提高感应电动势E.【答案】(1)4.9×10-2V b→a(2)电路如图所示.(3)画出U ab-t图象如图所示.(4)“闪烁”装置不能正常工作.增大B ,可提高感应电动势E ,但增大B 是有限度的; 增大r 2,可提高感应电动势E ,但增大r 2也是有限度的; 增大ω,可提高感应电动势E ,但增大ω也是有限度的; 增大θ,E 不变,不能提高感应电动势E.3.(2012·江苏物理·T13)某兴趣小组设计了一种发电装置,如图所示.在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为49π,磁场均沿半径方向.匝数为N 的矩形线圈abcd 的边长ab=cd=l 、bc=ad=2l .线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动,bc 和ad 边同时进入磁场.在磁场中,两条边所经过处的磁感应强度大小均为B 、方向始终与两边的运动方向垂直.线圈的总电阻为r,外接电阻为R.求:(1)线圈切割磁感线时,感应电动势的大小E m . (2)线圈切割磁感线时,bc 边所受安培力的大小F. (3)外接电阻上电流的有效值I.【解题指南】解答本题时可按以下思路分析: (1) 根据导体棒切割磁感线计算电动势; (2) 根据BIl F = 计算安培力的大小; (3) 根据电流的热效应计算电流的有效值.【解析】(1)bc 、ad 边的运动速度2l v ω=感应电动势m E =4NBlv解得m E =2NBl2ω(2)电流mE I r R =+安培力F=2NBI m l解得223 4N B lFr Rω=+(3)一个周期内,通电时间t=49TR上消耗的电能W=mIRt且W=I2RT,解得243()NBlIr Rω=+【答案】(1)ω22NBlEm=(2) RrlBNF+=ω3224(3)()RrNBlI+=342ω4.(2012·广东理综·T35)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,当棒沿导轨匀速下滑时,求通过棒的电流I及棒的速率v.(2)改变R x,待棒沿导轨再次匀速下滑后,将质量为m、带电量为+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.【解题指南】解答本题要通过对物体受力分析,利用物体平衡条件、感应电动势、闭合电路欧姆定律及安培力公式进行求解.特别要注意板间电压应是电阻R x两端电压,而非电源电动势.【解析】(1)当R x=R时,棒沿导轨匀速下滑时,由平衡条件sinMg Fθ=安培力F BIl=解得sinMgIBlθ=ab切割产生的感应电动势E Blv=由闭合欧姆定律得回路中电流2EIR=解得222sinMgRvB lθ=(2)微粒水平射入金属板间,能匀速通过,由平衡条件U mg qd =棒沿导轨匀速,由平衡条件1sin Mg BI l θ=金属板间电压1x U I R =解得sin x mldB R Mq θ=【答案】(1)sin Mg Bl θ ,222sin MgR B l θ(2)sin mldB Mq θ。