《金版教程》2017-2018学年人教版高中物理选修3-2课件：第四章《电磁感应》4-1、2

本章整合
划时代的发现
电流的磁效应(奥斯特) 电磁感应现象(法拉第) 楞次定律:适用于任何电磁感应过程 右手定则:适用于导体切割磁感线的情况
产生条件:穿过闭合导体回路的磁通量发生变化 感应电流 方向判定
产生条件
Δ������ ������ = ������������ Δ������ (������不变,������变化) ������ = ������ 一般用于计算感应电动势的平均值 Δ������ Δ������ ������ = ������������ (������不变,������变化) 感应电动势 大小 Δ������
涡流:防止和利用 应用 电磁阻尼 电磁驱动 相同点:安培力均阻碍导体与磁体间的相对运动
专题一
专题二
专题三
专题四
专题一 电磁感应中的图象问题 1.图象问题
图象 类型
问题 类型 应用 知识
(1)磁感应强度 B、磁通量 Φ 、感应电动势 E 和感应电流 I 随时间 t 变化的图象,即 B-t 图象、Φ -t 图象、E-t 图象和 I-t 图象 (2)对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况 ,还 常涉及感应电动势 E 和感应电流 I 随导线位移 x 变化的图 象,即 E-x 图象和 I -x 图象 (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 左手定则、右手定则、楞次定律、法拉第电磁感应定律、 欧姆定律、牛顿运动定律、相关数学知识 等
专题一
专题二
专题三
专题四
点拨:为便于对ab棒的受力分析,通常将立体图转化为平面图。 本题中,做好ab棒的受力情况和运动情况的动态分析是处理问题的 关键。 解析:ab沿导轨下滑过程中受四个力作用,即重力mg、支持力FN、 摩擦力Ff和安培力F安,如图所示。ab由静止开始下滑后,将是 v↑→E↑→I↑→F安↑→a↓(↑表示增大,↓表示减小),所以这是个变加速 过程,当加速度a减小到零时,其速度增到最大值vmax,此时必将处于 平衡状态,以后将以vmax匀速下滑。ab下滑时因切割磁感线,要产生 感应电动势,根据电磁感应定律得E=Blv,闭合电路ACba中将产生感 应电流,

1．磁场变化时在空间激发出电场，叫做感生电场，此时磁场中的闭合导体回路中会产生感应电流， 回路中感生电场对自由电荷的作用即为电源内部非静电力对自由电荷的作用。 2．由感生电场产生的感应电动势叫做感生电动势，感生电场的方向可根据楞次定律来判定。 3．导体切割磁感线时会产生动生电动势，此时导体相当于电源，电源内部的非静电力与洛伦兹力有 关。
考点四 电磁感应现象中的能量转化与守恒 [重点诠释] 1．电磁感应现象中的能量守恒 能量守恒定律是自然界中的一条基本规律，电磁感应现象当然也不例外。电磁感应现象中，从磁通量 变化的角度来看，感应电流总要阻碍原磁通量的变化；从导体和磁体相对运动的角度来看，感应电流总要 阻碍它们的相对运动。电磁感应现象中的“阻碍”正是能量守恒的具体体现，在这种“阻碍”的过程中， 其他形式的能转化为电能。
ΔB 2 πr ＝kπr2，小球在环上运动一周感生电场对其所 Δt
[解析] 变化的磁场产生的感生电动势为E＝
做的功W＝qE＝qkπr2，D项正确，A、B、C项错误。
考点二 感生电动势来源分析 [重点诠释] (1)感生电场 19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦在他的电磁场理论中指出：变化的磁场能在周围空间激发电 场，我们把这种电场叫感生电场。 (2)感生电动势
[典题研析] 例1 (多选)内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于圆环直径的带正电的小球，以速率 v0 沿逆时针方向匀速转动，若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度 B随时间成正比例增加的变化磁 场。设运动过程中小球带电荷量不变，那么(如图所示)( ) A．小球对玻璃圆环的压力一定不断增大 B．小球所受的磁场力一定不断增大 C．小球先沿逆时针方向减速运动，之后沿顺时针方向加速运动 D．磁场力对小球一直不做功 (1)如何判断感生电场(涡旋电场)的方向？

二、学情分析
学生已经学习了电路的基本常识以及电磁感应的相关规律，学会判断回路是否会产生感 应电流以及感应电流的方向，而且还掌握了感应电动势的大小与什么因素有关。即已经学会 对自感现象的分析，但头脑中没有涡流这个概念而已，也没有意识到涡流现象，线圈本身 也 会产生电磁感应现象。学习中对涡流现象的解释以及分析是学生遇到的最大挑战。
学生：观察现象并作出分析。 当磁铁穿过固定的闭合线圈时，在闭合线圈中会产生感应电流，感应电 流的磁场会阻碍磁铁和线圈靠近或离开，也就是磁铁振动时除了空气阻力外，还有线圈的 磁 场力作为阻力，安培阻力较相对较大，因而磁铁会很快停下来。
3、电磁驱动
学海无涯
教师：感应电流不仅会对导体产生阻尼作用，有时还会产生驱动作用。 ［演示 4］电磁驱动。 演示教材 31 页的演示实验。引导学生观察并解释实验现象。 师生共同活动，得出电磁驱动的概念： 磁场相对于导体运动时，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来 ， 这种现象称为电磁驱动。 教师：交流感应电动机就是应用电磁驱动的原理工作的。简要介绍交流感应电动机的 工 作过程。
在各种电机、变压器中，涡流是有害的，我们要采取各种办法来减弱它，其实涡流也是 可以利用的，工业上的高频感应炉就是利用涡流来熔化、冶炼金属的.这种冶炼方法速度快， 温度容易控制，而且污染少，适应冶炼特种合金和特种钢。
涡流也可以应用于生活.本文将要介绍的电磁灶就是涡流在生活中的应用。 电磁灶首先把 50 Hz 的交流电通过桥式整流装置改换成直流电，然后通过逆变器，转换 成 15 kHz ~50 kHz 的高频电流，此高频电流通过扁平螺旋形加热线圈（螺旋中心有圆环形 磁芯）产生高频交变磁场，这个磁场的磁感线穿过非金属灶台面板进入烹饪铁锅底内，由于 电磁感应产生电场，形成强大的涡流电流，发出大量的焦耳热，达到对食物加热的目的。

30°
高中物理选修3-2课件
则金属棒 ab 接入回路的 bc 部分切割磁感线产生的 感应电动势为： E＝Bv0 bc ＝Bv20ttan30° 在回路 bOc 中，回路总感应电动势具体由导体 bc 部分产生，因此，回路内总的感应电动势为：E 总 ＝E＝ 3Bv20t/3.
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核心要点突破
一、感生电动势 1．产生机理 如图4－5－1所示，当磁场变化时，产生的感生电 场的电场线是与磁场方向垂直的曲线．如果空间存 在闭合导体，导体中的自由电荷就会在电场力的作 用下定向移动，而产生感应电流，或者说导体中产 生了感应电动势．
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图4－5－1
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【答案】 E＝ 33Bv20t
【规律总结】 由 E＝Blv 计算导体切割磁感线产 生的动生电动势问题，若 l 不变，当 v 是瞬时速度 时，可求 E 的瞬时值，当 v 是平均速度时，可求平 均感应电动势．若 l 变化，求瞬时值时，需用该时 刻的 l 及 v 代入；而求平均值通常由 E＝nΔΔΦt 求得．
图4－5－2
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2．特点 (1)感生电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的. (2)感生电场的产生跟空间中是否存在闭合电路无 关. 3．方向判定 感生电场的方向根据闭合电路(或假想的闭合电路) 中感应电流的方向确定，即利用楞次定律判断.
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即时应用 (即时突破，小试牛刀) 1．某空间出现了如图4－5－3所示的磁场，当磁感 应强度变化时，在垂直于磁场的方向上会产生感生 电场，有关磁感应强度的变化与感生电场的方向关 系描述正确的是( )
【思路点拨】 回路中原磁场方向向下，且磁通 量增加，由楞次定律可以判知，感应电流的磁场 方向向上，根据安培定则可以判知，ab中的感应 电流的方向是a→b，由左手定则可知，ab所受安 培力的方向水平向左，从而向上拉起重物．