高中物理第一章电磁感应章末复习课课件教科版选修

XX
PART 02
电磁感应在电路中的应用
REPORTING
感应电动势与感应电流计算
法拉第电磁感应定律
当穿过回路的磁通量发生变化时，回 路中就会产生感应电动势。感应电动 势的大小与穿过回路的磁通量的变化 率成正比。
楞次定律
感应电流的方向总是要使它所产生的 磁通量来阻碍引起感应电流的磁通量 的变化。根据楞次定律可以判断感应 电流的方向。
电磁感应中的能量转化问题
在电磁感应过程中，电能、机械能和内能之间会发生相互 转化。通过能量守恒定律可以分析各种能量之间的转化关 系。
动量定理在电磁感应中应用
动量定理的基本内容
动量定理是力学中的一个基本定理，它指出物体动量的变化等于合外力的冲量。在电磁感应中，可以利用动量定理分 析导体的运动状态。
动量定理在电磁感应中的应用方法
04
加强实验探究，通过实验加深对电磁感应现象和规律的理 解。
05
关注科技前沿，了解电磁感应在现代科技中的应用和发展 趋势。
06
提高解题能力，通过大量练习和模拟考试提高解题速度和 准确性。
XX
THANKS
感谢观看
REPORTING
03
02
1. 搭建实验装置，包括电源、线圈、电流表 等。
04
3. 改变线圈中的磁通量，观察并记录电流 表的读数。
4. 重复实验，改变线圈匝数、磁通量变化 率等条件，记录数据。
05
06
数据记录：记录不同条件下线圈中的磁通 量变化率、感应电流大小和方向等数据。
实验结果分析和讨论
01
02
实验结果分析：根据实 验数据，可以观察到当 线圈中的磁通量发生变 化时，会产生感应电流 。感应电流的大小与磁 通量的变化率成正比， 方向则遵循楞次定律。

实验操作 导体棒静止 导体棒平行 磁感线运动 导体棒切割 磁感线运动
实验现象(有无电流)
分析论证
_无__
_闭__合___ 电 路 的 _一__部__分__
导体在磁场中做
_无__
_切__割__磁__感__线__ 运 动 时 ，
电路中有感应电流产 _有__
生
2.探究通过闭合回路的磁场变化时是否产生感应电流(实验图如 图所示)
C [设闭合线框在位置 1 时的磁通量为 Φ1，在位置 2 时的磁通 量为 Φ2，直线电流产生的磁场在位置 1 处比在位置 2 处要强，故 Φ1>Φ2.
将闭合线框从位置 1 平移到位置 2，磁感线是从闭合线框的同一 面穿过的，所以 ΔΦ1＝|Φ2－Φ1|＝Φ1－Φ2；将闭合线框从位置 1 绕 cd 边翻转到位置 2，磁感线分别从闭合线框的正反两面穿过，所以 ΔΦ2＝|(－Φ2)－Φ1|＝Φ1＋Φ2(以原来穿过的方向为正方向，则后来从 另一面穿过的方向为负方向)．故正确选项为 C.]
自主预习 探新知
一、电磁感应的发现 1．丹麦物理学家 奥斯特 发现载流导体能使小磁针转动，这种 作用称为电流的磁效应，揭示了电 现象与磁现象之间存在密切联系． 2．英国物理学家 法拉第 发现了电磁感应现象，即“磁生电” 现象，他把这种现象命名为 电磁感应 ．产生的电流叫作 感应电流 ．
二、感应电流产生的条件 1．探究导体棒在磁场中运动是否产生感应电流(实验图如图所 示)
合作探究 攻重难
磁通量的理解与计算
1.匀强磁场中磁通量的计算 (1)B 与 S 垂直时，Φ＝BS. (2)B 与 S 不垂直时，Φ＝B⊥S，B⊥为 B 垂直于线圈平面的分量．如 图甲所示，Φ＝B⊥S＝(Bsin θ)·S.也可以 Φ＝BS⊥，S⊥为线圈在垂直于 磁场方向上的投影面积，如图乙所示，Φ＝BS⊥＝BScos θ.

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【例 1】 如图所示，在空间中存在两个相邻的、磁感应强度大小相 等、方向相反的有界匀强磁场，其宽度均为 L.现将宽度也为 L 的矩形闭 合线圈，从图示位置垂直于磁场方向匀速拉过磁场区域，则在该过程中， 能正确反映线圈中所产生的感应电流或其所受的外力随时间变化的图象 是( )
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1.如图所示，有一个等腰直角三角形的匀强磁 场区域，其直角边长为 L，磁场方向垂直纸面向外， 磁感应强度大小为 B.一边长为 L、总电阻为 R 的正方形导线框 abcd，从 图示位置开始沿 x 轴正方向以速度 v 匀速穿过磁场区域．取沿 a→b→c→d 的感应电流为正，则下列选项中表示线框中电流 i 随 bc 边的位置坐标 x 变化的图象正确的是( )
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3．感应电动势的大小 ΔΦ
(1)法拉第电磁感应定律公式：E＝_n__Δ_t__，若磁感应强度变化：E＝ _n_ΔΔ_B_t _·__S；若线圈面积变化：E＝_n_ΔΔ_S_t ·__B___.
(2)导体棒切割磁感线：E＝ BLv ，其中 v 为有效切割 速度，L 为 有效切割 长度．
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电磁感应中的图象问题
(1)磁感应强度 B、磁通量 Ф、感应电动势 E、感应电流 i、电
压 u、电量 q 随时间 t 变化的图象，即 B-t 图象、Ф-t 图象、E-t
图象 图象、i-t 图象、u-t 图象、q-t 图象
类型 (2)对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况，还常涉

(3)式中的 L 应理解为导线切割磁感线时的有效长度，如果导线不和磁场 方向垂直，L 应是导线在磁场垂直方向投影的长度，如果切割磁感线的导线 是弯曲的，如图 136 所示，则应取与 B 和 v 垂直的等效直线长度，即线段 ab 的长度．
图 136
ΔΦ 2．公式 E＝n Δt 与 E＝BLvsin α 的区别与联系 ΔΦ E＝n Δt 研究对象 某个回路 E＝BLvsin α
(4)E＝BLv 只能求瞬时感应电动势，不能求平均感应电动势．
(× )
(5)在匀强磁场中，只要导体棒的运动方向与磁场方向垂直，其电动势即 可用 E＝BLv 求解． (× )
2．图 131 中 a～d 分别为穿过某一闭合回路的磁通量 Φ 随时间 t 变化 的图像，关于回路中产生的感应电动势的下列论述，正确的是( )
ΔΦ 应用 E＝n Δt 时应注意的三个问题 (1)此公式适用于求平均电动势． (2)计算电动势大小时，ΔΦ 取绝对值不涉及正负． ΔΦ (3)用 E＝n Δt 所求的感应电动势为整个闭合电路的感应电动势，而不是 回路中某部分导体两端的电动势．
[针对训练] 1. (多选)单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，穿过线圈 的磁通量 Φ 随时间 t 的关系图像如图 134 所示，则 ( )
大小 计算
Φ＝BS⊥
Φ2－Φ1 ΔΦ＝B·ΔS S·ΔB
|Φ2－Φ1| Δt Δ Φ ΔS B· ＝ Δt Δt Δ B · S Δt
相互 关系
ΔΦ (1)Φ、ΔΦ、 Δt 均与线圈匝数无关，但感应电动势与匝数成正比 ΔΦ ΔΦ (2)Φ 很大， Δt 不一定大；ΔΦ 大， Δt 也不一定大
3．下列选项中所示的导体棒的长度为 L，处于磁感应强度为 B 的匀强磁 场中，棒运动的速度均为 v，则产生的电动势为 BLv 的是( )

[答案] AD
(1)在闭合电路中是否产生感应电流，取决于穿过电路的 磁通量是否发生变化，而不是取决于电路有无磁通量。
(2)闭合电路的部分导体做切割磁感线运 动是引起电路磁通量变化的具体形式之一。但 闭合电路的部分导体做切割磁感线运动时，不 一定总会引起闭合电路的磁通量变化。如图所示，矩形线框 abcd 在范围足够大的匀强磁场中在垂直磁场的平面内向右平 动，虽然 ad、bc 边都切割磁感线，但穿过线框的磁通量没有 变化，因而没有产生感应电流。
(5)只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生。(×)
(6)线框不闭合时，即使穿过线框的磁通量发生变化，线框中也没
有感应电流产生。
(√)
2．合作探究——议一议 (1)很多科学家致力于磁与电的关系的探索，为什么他们在磁生电的
研究中没有成功？ 提示：很多科学家在实验中没有注意磁场的变化、导体与磁场 之间的相对运动等环节，只想把导体放入磁场中来获得电流， 这实际上违反了能量转化和守恒定律。 (2)怎样理解“电生磁”？ 提示：电流周围存在磁场是无条件的，无论电流是恒定不变的， 还是变化的，只要有电流，它的周围就一定有磁场。
(3)S 内有不同方向的磁场时，应先分别计算不同方向磁场 的磁通量，然后规定从某个面穿入的磁通量为正，从该面穿出 的磁通量为负，最后求代数和。
(4)有多匝线圈时，因为穿过线圈的磁感线的条数不受匝数 影响，故磁通量的计算也与匝数无关。
2．求磁通量的变化的三种方法 方法一：当磁感应强度 B 不变，而磁感线穿过的有效面积 S 变化时，则穿过回路的磁通量的变化量 ΔΦ＝Φt－Φ0＝B·ΔS。 方法二：当磁感应强度 B 变化，而磁感线穿过的有效面积 S 不变时，则穿过回路的磁通量的变化量 ΔΦ＝Φt－Φ0＝ΔB·S。 方法三：若磁感应强度 B 和回路面积 S 同时变化，则穿过 回路的磁通量的变化量 ΔΦ＝Φt－Φ0。 注意：此时，ΔΦ＝Φt－Φ0≠ΔB·ΔS。

典例精析
第二页，共21页。
课堂小结 自我检测
1. 增强 减弱
2. 磁通量的变化
一、自感现象
1.电流
2.自感 二、自感系数
1.
ΔI LΔt
享利 H 10－3 10－6
2.线圈本身性质 形状 体积 匝数 铁芯
三、自感的典型应用——日光灯 1. 镇流器 启动器
学习
知识(zhī 学习
典例精析
第三页，共21页。
学习
知识(zhī 学习
典例精析 课堂小结 自我检测
第十二页，共21页。
二、自感现象(xiànxiàng)的图象问题
例 2 如图 4 所示的电路中，S 闭合且稳定后流过电感线圈的电流是 2 A，
流过灯泡的电流是 1 A，现将 S 突然断开，S 断开前后，能正确反映流
过灯泡的电流 i 随时间 t 变化关系的图象是
答案 (1)自感电动势的大小与电流变化快慢和自感系数有关.
(2)自感系数跟线圈的形状、体积、匝数等因素有关.另外还与 有无铁芯有关.
学习(xuéxí) 知识(zhī 学习
典例精析
第七页，共21页。
课堂小结
自我检测
[要点提炼]
ΔI 1.自感电动势 正比于电流的 变化率，即 EL＝ LΔt . 2.实验表明，线圈横截面积 越大 ，匝数 越多 ，自感系数 L 越
大，线圈有铁芯时自感系数比没铁芯时 大得多 .
学习
知识(zhī
学习
典例精析
第八页，共21页。
课堂小结 自我检测
三、日光灯 [问题设计] 1.自感现象可分为断电自感和通电自感，在使日光灯管启动的
过程中，应用了哪种自感现象？
答案 断电自感.
2.仔细阅读教材，你认为启动器在日光灯电路中的作用是什么？

图6
解析(jiě(x1ī))如图所示，把磁感应强度 B 沿垂直于面积 S 和平行于
面积 S 进行分解，
B
B上
得 B 上＝Bsin θ，B 左＝Bcos θ
所以 Φ1＝B 上 S＝BSsin θ， Φ2＝－B 左 S＝－BScos θ.
B左
(2)此过程中磁通量的变化量为 ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－BScos θ－BSsin θ＝－BS(cos θ＋sin θ).
高中物理·选修(xuǎnxiū)3-2·教科版
第一章 电磁感应 学案1 电磁感应的发现 感应电流产生(chǎnshēng)的条
件
第一页，共20页。
1
能理说解出(磁lǐj通iě)量什变么化是电的磁含感义应. 现象.
2
3 会能 会使用利记线用圈住以电产及磁(生yǐj感í)感常应见应磁产铁电生完流成的简(g单条ǎ的件n实y验解ìn. 决g d实ià际n 问liú题) . 的条件.
位置的过程中，关 于穿过线框的磁通量情况，下列叙述 正确的是(线 框平行于纸面移动 )
A.一直增加
( D)
B.一直减少
C.先增加后减少
D.先增加，再减少直到零，然后再增加，然后再减少
图9
●
●
● ●
●
●●ຫໍສະໝຸດ ×× ×× ×××
第十七页，共20页。
3.(产生感应电流的分析判断)如图 10 所示，开始时矩形线框与匀强磁场的方向垂直，且一半
(3)B 与 S 不垂直时：Φ＝BS⊥，S⊥为平面在垂直 磁场方向上的 投影(面tóu积yǐ，n在 g) 应用时可将 S 投影
到与 B 垂直 的方向上，如图 2 所示 Φ
＝ BSsin θ .
图2
(4)磁通量与线圈的匝数 无关 .

2
【答案】1BωR2
2
拓展一:法拉第电磁感应定律 1.如图所示,匝数 n=100、截面积 S=0.2 m2、电阻 r=0.5 Ω 的 圆形线圈 MN 处于垂直纸面向里的匀强磁 场内,磁感应强度随时间按 B=0.6+0.02t(T)的规律变化。处于磁场 外的电阻 R1=3.5 Ω,R2=6 Ω,电容 C=30 μF,开关 S 开始时未闭合,问: (1)开关 S 闭合,电阻 R2 消耗的电功率为多少? (2)闭合 S 一段时间后又打开 S,则 S 断开后通过 R2 的电荷量为 多少?
A.IB=I、IC=0 C.IB=2I、IC=2I
B.IB=I、IC=2I D.IB=2I、IC=0
【解析】因为 C 环中的磁通量一直为零,故 IC=0;而 B 环中的面 积为 A 环面积的 2 倍,所以 IB=2I,D 项正确。
【答案】D
2.穿过某线圈的磁通量随时间变化的图象如图所示。下面几段 时间内,产生感应电动势最大的是( )。
①0~5 s ②5~10 s ③10~12 s ④12~15 s A.①② B.②③ C.③④ D.④
【解析】由图象中图线的斜率大小可进行比较。在 10~12 s 以 及 12~15 s 内图线的斜率相同,而且是 0~15 s 时间内斜率最大的, 所以这两段时间内产生的感应电动势最大。
【答案】C
3.如图所示,平行金属导轨的间距为 d,一端跨接一阻值为 R 的 电阻,匀强磁场的磁感应强度为 B,方向垂直于 平行轨道所在平面。一根长直金属棒与轨道成 60°角放置,且接触良好,则当金属棒以垂直于 棒的恒定速度 v 沿金属轨道滑行时,其他电阻 不计,电阻 R 中的电流大小为( )。
【点拨】回路不动而磁场变化时产生的电动势一般用法拉第电

解析：选 C.当 S1 接通，S2、S3 断开时，电源电压 220 V 直接 加在灯管两端，达不到灯管启动的高压值，日光灯不能发光， 选项 A 错误．当 S1、S2 接通，S3 断开时，灯丝ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ端被短路， 电压为零，不能使气体电离导电，日光灯不能发光，选项 B 错误．当日光灯正常发光后，再接通 S3，则镇流器被短路， 灯管两端电压过高，会损坏灯管，选项 D 错误．只有当 S1、 S2 接通，灯丝被预热，发出电子，再断开 S2，镇流器中产生 很大的自感电动势，和原电压一起加在灯管两端，使气体电 离，日光灯正常发光，选项 C 正确．
自感现象的理解 1．对自感电动势的理解 (1)产生原因：通过线圈的电流发生变化，导致穿过线圈的磁 通量发生变化，因而在原线圈上产生感应电动势． (2)自感电动势的方向：当原电流增大时，自感电动势的方向 与原电流方向相反；当原电流减小时，自感电动势的方向与 原电流方向相同(增反减同)．
(3)自感电动势的作用：阻碍原电流的变化，而不是阻止，电 流仍在变化，只是使原电流的变化时间变长，即总是起着推 迟电流变化的作用． 2．对电感线圈阻碍作用的理解 (1)若电路中的电流正在改变，电感线圈会产生自感电动势阻 碍电路中电流的变化，使得通过电感线圈的电流不能突变． (2)若电路中的电流是稳定的，电感线圈相当于一段导线，其 阻碍作用是由绕制线圈的导线的电阻引起的．
日光灯的工作原理 1．日光灯发光原理：灯管内充有微量氩和稀薄汞蒸气．两端 有灯丝，内壁涂有荧光物质．其发光原理流程如下：
2．启动器的作用 (1)构造：如图所示，它是一个充有氖气的小玻璃泡，里面装 上两个电极，一个固定不动的静触片和一个用双金属片制成 的 U 形动触片．
(2)作用：当开关闭合时，电源把电压加在启动器两极之间， 使氖气放电发出辉光，辉光产生的热量使双金属片受热膨胀， 内层膨胀幅度大一些，使 U 形动触片膨胀伸长跟静触片接触 而把电路导通，于是镇流器中的线圈和灯管的灯丝中就有电 流通过，电路接通后，启动器中的氖气停止放电，U 形动触 片冷却收缩，两个触片分离，电路自动断开，在电路突然中 断瞬间，镇流器线圈因自感产生一个瞬时高压，这个高压和 电源电压加在灯管两端使灯管中的汞蒸气开始放电导通，使 日光灯发光．