高中物理电磁感应专题复习
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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。
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.4.5.6.(1)(2)(3)1.2.表述表述3.合,源.1.,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).重点题型汇总一、磁通量及其变化的计算:由公式Φ=BS计算磁通量及磁通量的变化应把握好以下几点:1、此公式只适用于匀强磁场。
2、式中的S 是与磁场垂直的有效面积3、磁通量Φ为双向标量,其正负表示与规定的正方向是相同还是相反4、磁通量的变化量ΔΦ是指穿过磁场中某一面的末态磁通量Φ2与初态磁通量Φ1的差值, 即ΔΦ=|Φ2-Φ1|. 【例】 面积为S 的矩形线框abcd,处在磁感应强度为B 的匀强磁场中(磁场区域足够大),磁场方向与线框平面成θ角,如图9-1-1所示,当线框以ab 为轴顺时针转90过程中,穿过 abcd 的磁通量变化量ΔΦ= .【解析】设开始穿过线圈的磁通量为正,则在线框转过900的过程中,穿过线圈的磁量为:ΔΦ【答案】通量为正 :楞次定律A.a → C.先b,其极。
1.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.公式:n t∆ΦE =∆公式理解:① 上式适用于回路中磁通量发生变化的情形,回路不一定闭合.② 感应电动势E 的大小与磁通量的变化率成正比,而不是与磁通量的变化量成正比,更不是与磁通量成正比. 要注意t∆Φ∆与ΔФ和Φ三个量的物理意义各不相同,且无大小上的必然关系.③ 当∆Φ由磁场变化引起时, t ∆∆Φ常用t B S ∆∆来计算;当∆Φ由回路面积变化引起时,t∆∆Φ常用t S B ∆∆来计算.图9-1-3④ 由tnE ∆∆Φ=算出的是时间t ∆内的平均感应电动势,一般并不等于初态与末态电动势的算术平均值. ⑤ n 表示线圈的匝数,可以看成n 个单匝线圈串联而成。
高中物理模块复习典型题分类-电磁感应(含详细答案)一、单选题1.如图所示,足够长平行金属导轨倾斜放置,倾角为37°,宽度为0.5 m,电阻忽略不计,其上端接一小灯泡,电阻为1 Ω.一导体棒MN垂直于导轨放置,质量为0.2 kg,接入电路的电阻为1 Ω,两端与导轨接触良好,与导轨间的动摩擦因数为0.5.在导轨间存在着垂直于导轨平面的匀强磁场,磁感应强度为0.8 T.将导体棒MN由静止释放,运动一段时间后,小灯泡稳定发光,此后导体棒MN的运动速度以及小灯泡消耗的电功率分别为(重力加速度g取10 m/s2,sin 37°=0.6)()A.2.5 m/s 1 WB.5 m/s 1 WC.7.5 m/s 9 WD.15 m/s 9 W2.如图所示,水平桌面上放一闭合铝环,在铝环轴线上方有一条形磁铁.当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速移动时,下列判断中正确的是()A.铝环有收缩趋势,对桌面压力减小B.铝环有收缩趋势,对桌面压力增大C.铝环有扩张趋势,对桌面压力减小D.铝环有扩张趋势,对桌面压力增大3.如图所示,A为水平放置的胶木圆盘,在其侧面带有负电荷,在A的正上方用丝线悬挂一个金属圆环B,使B的环面在水平面上且与圆盘面平行,其轴线与胶木盘A的轴线重合。
现使胶木盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动,则()A.金属环B的面积有扩大的趋势,丝线受到的拉力增大B.金属环B的面积有缩小的趋势,丝线受到的拉力减小C.金属环B的面积有扩大的趋势,丝线受到的拉力减小D.金属环B的面积有缩小的趋势,丝线受到的拉力增大4.如图所示,AB、CD是一个圆的两条直径且AB、CD夹角为60°,该圆处于匀强电场中,电场强度方向平行该圆所在平面.其中φB=φC=φ,U BA=φ,保持该电场的场强大小和方向不变,让电场以B点为轴在其所在平面内逆时针转过60°.则下列判断中不正确的是()A.转动前U BD=φB.转动后U BD=C.转动后D.转动后5.如图所示,MN、PQ是间距为L的平行金属导轨,置于磁感应强度为B、方向垂直导轨所在平面向里的匀强磁场中,M、P间接有一阻值为R的电阻。
高考复习物理 电磁感应大题1.(18分)如图所示,两根相同的劲度系数为k 的金属轻弹簧用两根等长的绝缘线悬挂在水平天花板上,弹簧上端通过导线与阻值为R 的电阻相连,弹簧下端连接一质量为m ,长度为L ,电阻为r 的金属棒,金属棒始终处于宽度为d 垂直纸面向里的磁感应强度为B 的匀强磁场中。
开始时弹簧处于原长,金属棒从静止释放,水平下降h 高时达到最大速度。
已知弹簧始终在弹性限度内,且弹性势能与弹簧形变量x 的关系为221kx E p ,不计空气阻力及其它电阻。
求:(1)此时金属棒的速度多大?(2)这一过程中,R 所产生焦耳热Q R 多少?2.(17分)如图15(a )所示,一端封闭的两条平行光滑导轨相距L ,距左端L 处的中间一段被弯成半径为H 的1/4圆弧,导轨左右两段处于高度相差H 的水平面上。
圆弧导轨所在区域无磁场,右段区域存在磁场B 0,左段区域存在均匀分布但随时间线性变化的磁场B (t ),如图15(b )所示,两磁场方向均竖直向上。
在圆弧顶端,放置一质量为m 的金属棒ab ,与导轨左段形成闭合回路,从金属棒下滑开始计时,经过时间t 0滑到圆弧顶端。
设金属棒在回路中的电阻为R ,导轨电阻不计,重力加速度为g 。
⑴问金属棒在圆弧内滑动时,回路中感应电流的大小和方向是否发生改变?为什么?⑵求0到时间t 0内,回路中感应电流产生的焦耳热量。
⑶探讨在金属棒滑到圆弧底端进入匀强磁场B 0的一瞬间,回路中感应电流的大小和方向。
3、(16分)t =0时,磁场在xOy 平面内的分布如图所示。
其磁感应强度的大小均为B 0,方向垂直于xOy 平面,相邻磁场区域的磁场方向相反。
每个同向磁场区域的宽度均为l 0。
整个磁场以速度v 沿x 轴正方向匀速运动。
⑴若在磁场所在区间,xOy 平面内放置一由n 匝线圈串联而成的矩形导线框abcd ,线框的bc 边平行于x 轴.bc =l B 、ab =L ,总电阻为R ,线框始终保持静止。
电磁感应知识点总结一、电磁感应现象1、电磁感应现象与感应电流.(1)利用磁场产生电流的现象,叫做电磁感应现象。
(2)由电磁感应现象产生的电流,叫做感应电流。
物理模型上下移动导线AB,不产生感应电流左右移动导线AB,产生感应电流原因:闭合回路磁感线通过面积发生变化不管是N级还是S级向下插入,都会产生感应电流,抽出也会产生,唯独磁铁停止在线圈力不会产生原因闭合电路磁场B发生变化开关闭合、开关断开、开关闭合,迅速滑动变阻器,只要线圈A中电流发生变化,线圈B就有感应电流二、产生感应电流的条件1、产生感应电流的条件:闭合电路.......。
....中磁通量发生变化2、产生感应电流的常见情况 .(1)线圈在磁场中转动。
(法拉第电动机)(2)闭合电路一部分导线运动(切割磁感线)。
(3)磁场强度B变化或有效面积S变化。
(比如有电流产生的磁场,电流大小变化或者开关断开)3、对“磁通量变化”需注意的两点.(1)磁通量有正负之分,求磁通量时要按代数和(标量计算法则)的方法求总的磁通量(穿过平面的磁感线的净条数)。
(2)“运动不一定切割,切割不一定生电”。
导体切割磁感线,不是在导体中产生感应电流的充要条件,归根结底还要看穿过闭合电路的磁通量是否发生变化。
三、感应电流的方向1、楞次定律.(1)内容:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
(2)“阻碍”的含义.从阻碍磁通量的变化理解为:当磁通量增大时,会阻碍磁通量增大,当磁通量减小时,会阻碍磁通量减小。
从阻碍相对运动理解为:阻碍相对运动是“阻碍”的又一种体现,表现在“近斥远吸,来拒去留”。
(3)“阻碍”的作用.楞次定律中的“阻碍”作用,正是能的转化和守恒定律的反映,在克服这种阻碍的过程中,其他形式的能转化成电能。
(4)“阻碍”的形式.1.阻碍原磁通量的变化,即“增反减同”。
2.阻碍相对运动,即“来拒去留”。
3. 使线圈面积有扩大或缩小的趋势,即“增缩减扩”。
高考物理电磁感应现象压轴题专项复习及答案一、高中物理解题方法:电磁感应现象的两类情况1.如图所示,两根光滑、平行且足够长的金属导轨倾斜固定在水平地面上,导轨平面与水平地面的夹角37θ=︒,间距为d =0.2m ,且电阻不计。
导轨的上端接有阻值为R =7Ω的定值电阻和理想电压表。
空间中有垂直于导轨平面斜向上的、大小为B =3T 的匀强磁场。
质量为m =0.1kg 、接入电路有效电阻r =5Ω的导体棒垂直导轨放置,无初速释放,导体棒沿导轨下滑一段距离后做匀速运动,取g =10m/s 2,sin37°=0.6,求:(1)导体棒匀速下滑的速度大小和导体棒匀速运动时电压表的示数; (2)导体棒下滑l =0.4m 过程中通过电阻R 的电荷量。
【答案】(1)20m/s 7V (2)0.02C 【解析】 【详解】(1)设导体棒匀速运动时速度为v ,通过导体棒电流为I 。
由平衡条件sin mg BId θ=①导体棒切割磁感线产生的电动势为E =Bdv ②由闭合电路欧姆定律得EI R r=+③ 联立①②③得v =20m/s ④由欧姆定律得U =IR ⑤联立①⑤得U =7V ⑥(2)由电流定义式得Q It =⑦由法拉第电磁感应定律得E t∆Φ=∆⑧B ld ∆Φ=⋅⑨由欧姆定律得EIR r=+⑩ 由⑦⑧⑨⑩得Q =0.02C ⑪2.如图甲所示,相距d 的两根足够长的金属制成的导轨,水平部分左端ef 间连接一阻值为2R 的定值电阻,并用电压传感器实际监测两端电压,倾斜部分与水平面夹角为37°.长度也为d 、质量为m 的金属棒ab 电阻为R ,通过固定在棒两端的金属轻滑环套在导轨上,滑环与导轨上MG 、NH 段动摩擦因数μ=18(其余部分摩擦不计).MN 、PQ 、GH 相距为L ,MN 、PQ 间有垂直轨道平面向下、磁感应强度为B 1的匀强磁场,PQ 、GH 间有平行于斜面但大小、方向未知的匀强磁场B 2,其他区域无磁场,除金属棒及定值电阻,其余电阻均不计,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,当ab 棒从MN 上方一定距离由静止释放通过MN 、PQ 区域(运动过程中ab 棒始终保持水平),电压传感器监测到U -t 关系如图乙所示.(1)求ab 棒刚进入磁场B 1时的速度大小. (2)求定值电阻上产生的热量Q 1.(3)多次操作发现,当ab 棒从MN 以某一特定速度进入MNQP 区域的同时,另一质量为2m ,电阻为2R 的金属棒cd 只要以等大的速度从PQ 进入PQHG 区域,两棒均可同时匀速通过各自场区,试求B 2的大小和方向.【答案】(1)11.5U B d (2)2221934-mU mgL B d;(3)32B 1 方向沿导轨平面向上 【解析】 【详解】(1)根据ab 棒刚进入磁场B 1时电压传感器的示数为U ,再由闭合电路欧姆定律可得此时的感应电动势:1 1.52UE U R U R=+⋅= 根据导体切割磁感线产生的感应电动势计算公式可得:111E B dv =计算得出:111.5Uv B d=. (2)设金属棒ab 离开PQ 时的速度为v 2,根据图乙可以知道定值电阻两端电压为2U ,根据闭合电路的欧姆定律可得:12222B dv R U R R⋅=+ 计算得出:213Uv B d=;棒ab 从MN 到PQ ,根据动能定理可得: 222111sin 37cos3722mg L mg L W mv mv μ︒︒⨯-⨯-=-安 根据功能关系可得产生的总的焦耳热 :=Q W 总安根据焦耳定律可得定值电阻产生的焦耳热为:122RQ Q R R=+总 联立以上各式得出:212211934mU Q mgL B d=-(3)两棒以相同的初速度进入场区匀速经过相同的位移,对ab 棒根据共点力的平衡可得:221sin 37cos3702B d vmg mg Rμ︒︒--=计算得出:221mgRv B d =对cd 棒分析因为:2sin 372cos370mg mg μ︒︒-⋅>故cd 棒安培力必须垂直导轨平面向下,根据左手定则可以知道磁感应强度B 2沿导轨平面向上,cd 棒也匀速运动则有:1212sin 372cos37022B dv mg mg B d R μ︒︒⎛⎫-+⨯⨯⨯= ⎪⎝⎭将221mgRv B d =代入计算得出:2132B B =. 答:(1)ab 棒刚进入磁场1B 时的速度大小为11.5UB d; (2)定值电阻上产生的热量为22211934mU mgL B d-; (3)2B 的大小为132B ,方向沿导轨平面向上.3.如图()a ,平行长直导轨MN 、PQ 水平放置,两导轨间距0.5L m =,导轨左端MP 间接有一阻值为0.2R =Ω的定值电阻,导体棒ab 质量0.1m kg =,与导轨间的动摩擦因数0.1μ=,导体棒垂直于导轨放在距离左端 1.0d m =处,导轨和导体棒电阻均忽略不计.整个装置处在范围足够大的匀强磁场中,0t =时刻,磁场方向竖直向下,此后,磁感应强度B 随时间t 的变化如图()b 所示,不计感应电流磁场的影响.当3t s =时,突然使ab 棒获得向右的速度08/v m s =,同时在棒上施加一方向水平、大小可变化的外力F ,保持ab 棒具有大小为恒为24/a m s =、方向向左的加速度,取210/g m s =.()1求0t =时棒所受到的安培力0F ;()2分析前3s 时间内导体棒的运动情况并求前3s 内棒所受的摩擦力f 随时间t 变化的关系式;()3从0t =时刻开始,当通过电阻R 的电量 2.25q C =时,ab 棒正在向右运动,此时撤去外力F ,此后ab 棒又运动了2 6.05s m =后静止.求撤去外力F 后电阻R 上产生的热量Q .【答案】(1)0 0.025F N =,方向水平向右(2) ()0.01252?f t N =-(3) 0.195J【解析】 【详解】 解:()1由图b 知:0.20.1T /s 2B t == 0t =时棒的速度为零,故回路中只有感生感应势为:0.05V B E Ld t tΦ===感应电流为:0.25A EI R==可得0t =时棒所受到的安培力:000.025N F B IL ==,方向水平向右;()2ab 棒与轨道间的最大摩擦力为:00.10.025N m f mg N F μ==>=故前3s 内导体棒静止不动,由平衡条件得: f BIL = 由图知在03s -内,磁感应强度为:00.20.1B B kt t =-=- 联立解得: ()0.01252(3s)f t N t =-<;()3前3s 内通过电阻R 的电量为:10.253C 0.75C q I t =⨯=⨯=设3s 后到撤去外力F 时又运动了1s ,则有:11BLs q q I t R RΦ-=== 解得:16m s =此时ab 棒的速度设为1v ,则有:221012v v as -=解得:14m /s v =此后到停止,由能量守恒定律得: 可得:21210.195J 2Q mv mgs μ=-=4.如图,光滑金属轨道POQ 、´´´P O Q 互相平行,间距为L ,其中´´O Q 和OQ 位于同一水平面内,PO 和´´P O 构成的平面与水平面成30°。
电磁感应1.[多选]如图甲所示,电阻R1=R, R 2=2 R,电容为C的电容器,圆形金属线圈半径为广2,线圈的电阻为R半径为r1(r1<r2)的圆形区域内存在垂直线圈平面向里的匀强磁场,磁感应强度B随时间t 变化的关系图象如图乙所示,t「12时刻磁感应强度分别为B「B2,其余导线的电阻不计,闭合开关S,至11时刻电路中的电流已稳定,下列说法正确的是 ()图甲图乙A.电容器上极板带正电B.11时刻,电容器的带电荷量为:孙而C.11时刻之后,线圈两端的电压为;D.12时刻之后,R1两端的电压为■ ■2.[多选]如图甲所示,abcd是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框,在金属线框的下方有一磁感应强度为B的匀强磁场区域,MN和M W是匀强磁场区域的水平边界并与线框的bc 边平行,磁场方向与线框平面垂直现金属线框由距MN的某一高度从静止开始下落,图乙是金属线框由开始下落到完全穿过匀强磁场区域的v-t图象.已知金属线框的质量为m,电阻为R,当地的重力加速度为g,图象中坐标轴上所标出的匕、v2、v3、t p 12、13、14均为已知量(下落过程中线框abcd始终在竖直平面内,且bc边始终水平).根据题中所给条件,以下说法正确的是()图甲图乙A.可以求出金属线框的边长B.线框穿出磁场时间(t4-t3)等于进入磁场时间(t2-t1)C.线框穿出磁场与进入磁场过程所受安培力方向相同D.线框穿出磁场与进入磁场过程产生的焦耳热相等3.[多选]如图所示,x轴上方第一象限和第二象限分别有垂直纸面向里和垂直纸面向外的匀强磁场,且磁感应强度大小相同,现有四分之一圆形线框。
〃乂绕。
点逆时针匀速转动,若规定线框中感应电流/顺时针方向为正方向,从图示时刻开始计时,则感应电流I及ON边所受的安培力大小F随时间t的变化示意图正确的是()A BCD4.[多选]匀强磁场方向垂直纸面,规定垂直纸面向里的方向为正方向,磁感应强度B随时间t的变化规律如图甲所示.在磁场中有一细金属圆环,圆环平面位于纸面内,如图乙所示.令11、12、13分别表示Oa、ab、bc段的感应电流工、力、力分别表示感应电流为11、12、13时,金属环上很小一段受到的安培力.则()A.11沿逆时针方向,12沿顺时针方向B.12沿逆时针方向,13沿顺时针方向C f1方向指向圆心石方向指向圆心D外方向背离圆心向外右方向指向圆心5.[多选]如图所示,光滑水平面上存在有界匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里, 质量为m、边长为a的正方形线框ABCD斜向穿进磁场,当AC刚进入磁场时线框的速度大小为%方向与磁场边界所成夹角为45°,若线框的总电阻为凡则()A.线框穿进磁场的过程中,框中电流的方向为D T C T B T A T DB AC刚进入磁场时线框中感应电流为一,镇铲。
高考综合复习——电磁感应专题复习一电磁感应基础知识、自感和互感编稿:郁章富审稿:李井军责编:郭金娟总体感知知识网络考纲要求内容要求电磁感应现象磁通量法拉第电磁感应定律楞次定律自感、涡流I I II II I命题规律1.从近五年的高考试题可以看出,本专题内容是高考的重点,每年必考,命题频率较高的知识点有:感应电流的产生条件、方向判断和感应电动势的计算;电磁感应现象与磁场、电路、力学、能量等知识相联系的综合题及感应电流(或感应电动势)的图象问题,在高考中时常出现。
2.本专题在高考试卷中涉及的试题题型全面,有选择题、填空题和计算题,选择题和填空题多为较简单的题目,计算题试题难度大,区分度高,能很好地考查学生的能力,备受命题专家的青睐。
今后高考对本专题内容的考查可能有如下倾向:①判断感应电流的有无、方向及感应电动势的大小计算仍是高考的重点,但题目可能会变得更加灵活。
②力学和电学知识相结合且涉及能量转化与守恒的电磁感应类考题将继续扮演具有选拔性功能的压轴题。
复习策略1.左手定则与右手定则在使用时易相混,可采用“字形记忆法”:(1)通电导线在磁场中受安培力的作用,“力”字的最后一撇向左,用左手定则;(2)导体切割磁感线产生感应电流,“电”字最后一钩向右,用右手定则;总之,可简记为力“左”电“右”。
2.矩形线框穿越有界匀强磁场问题,涉及楞次定律(或右手定则)、法拉第电磁感应定律、磁场对电路的作用力、含电源电路的计算等知识,综合性强,能力要求高,这也是命题热点。
3.电磁感应图象问题也是高考常见的题型之一;滑轨类问题是电磁感应中的典型综合性问题,涉及的知识多,与力学、静电场、电路、磁场及能量等知识综合,能很好的考察考生的综合分析能力。
本章知识在实际中应用广泛,如日光灯原理、磁悬浮原理、电磁阻尼、超导技术应用等,有些问题涉及多学科知识,不可轻视。
第一部分电磁感应现象、楞次定律知识要点梳理知识点一——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:Wb。
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,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,它可由B、S或两者之间的夹角的变化引起。
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。
▲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。
: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。
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1.分析有无感应电流的方法首先看电路是否闭合,其次看穿过闭合电路的磁通量是否发生了变化。
2.产生感应电动势的条件无论电路是否闭合,只要穿过线圈平面的磁通量发生变化,电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。
电磁感应现象的实质是产生感应电动势,如果电路闭合,则有感应电流;电路不闭合,则只有感应电动势而无感应电流。
:如图所示,有一根通电长直导线MN,通融入向右的电流,另有一闭合线圈P位于导线的正下方,现使线圈P竖直向上运动,问在线圈P到达MN上方的过程中,穿过P的磁通量是如何变化的?有无感应电流产生?解析:根据直线电流磁场的特点,靠近电流处磁场强,远离电流处磁场弱,把线圈P向上的运动分成几个阶段;第一阶段:从开始到线圈刚与直导线相切,磁通量增加;第二阶段:从线圈与直导线相切到线圈直径与直导线重合,磁通量减少;第三阶段:从线圈直径与导线重合到线圈下面与直导线相切,磁通量增加;第四阶段:远离直导线,磁通量减少。
每一个阶段均有感应电流产生。
知识点三——感应电流方向的判定▲知识梳理1.楞次定律(1)内容感应电流具有这样的方向,感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
(2)适用范围适用于一切情况的感应电流方向的判断。
(3)楞次定律判定感应电流方向的一般步骤①明确引起感应电流的原磁场的方向及其分布情况,并用磁感线表示出来;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方向,即原磁通量增加,则感应电流磁场方向与原磁场方向相反,反之则感应电流的磁场方向与原磁场方向相同;④利用安培定则来确定感应电流的方向;⑤电磁感应现象中判定电势高低时必须把产生感应电动势的导体(或线圈)看成电源,且注意在电源内部感应电流是从电势低处向电势高处流动。
若电路断路无感应电流时,可想象为有感应电流,来判定电势的高低。
(4)楞次定律也可以理解为:感应电流的效果总是要反抗(或阻碍)产生感应电流的原因。
2.右手定则(1)适用范围适用于导体切割磁感线运动的情况。
(2)方法伸开右手,让大拇指跟其余四指垂直,并且都跟手掌在同一平面内,让磁感线垂直从手心进入,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。
特别提醒:①右手定则适用于部分导体切割磁感线运动时感应电流方向的判定,而楞次定律适用于一切电磁感应现象。
②导体切割磁感线产生感应电流用右手定则简便;变化的磁场产生感应电流用楞次定律简便。
▲疑难导析一、楞次定律的另一表述感应电流的效果总是要阻碍产生感应电流的原因,常见有以下几种表现:1.就磁通量而言,总是阻碍引起感应电流的磁通量(原磁通量)的变化。
即当原磁通量增加时,感应电流的磁场就与原磁场方向相反,当原磁通量减少时,感应电流的磁场就与原磁场方向相同,简称口诀“增反减同”。
2.就相对运动而言,阻碍所有的相对运动,简称口诀:“来拒去留”。
从运动的效果上看,也可以形象地表述为“敌”进“我”退,“敌”逃“我”追。
如图所示,若条形磁铁(“敌”)向闭合导线圈前进,则闭合线圈(“我”)退却;若条形磁铁(“敌”)远离闭合导线圈逃跑,则闭合导线圈(“我”)追赶条形磁铁。
3.就闭合电路的面积而言,致使电路的面积有收缩或扩张的趋势。
收缩或扩张是为了阻碍电路磁通量的变化。
若穿过闭合电路的磁感线皆朝同一个方向,则磁通量增大时,面积有收缩趋势,磁通量减少时,面积有增大趋势,简称口诀:“增缩减扩”;若穿过闭合电路的磁感线朝两个相反的方向都有,以上结论可能完全相反。
如图所示,当螺线管B中的电流减小时,穿过闭合金属圆环A的磁通量将减小,这时A环有收缩的趋势,对这一类问题注意讨论其合磁通的变化。
4.就电流而言,感应电流阻碍原电流的变化。
即原电流增大时,感应电流方向与原电流方向相反;原电流减小时,感应电流的方向与原电流方向相同,简称口诀:“增反减同”。
如图所示,电路稳定后,小灯泡有一定的亮度,现将一与螺线管等长的软铁棒沿管的轴线迅速插入螺线管内,在插入过程中感应电流的方向与线圈中的原电流方向相反,小灯泡变暗(判定略)。
二、如何理解楞次定律中的“阻碍”?1.谁起阻碍作用?要明确起阻碍作用的是“感应电流的磁场”。
2.阻碍什么?感应电流的磁场阻碍的是“引起感应电流的磁通量的变化”,而不是阻碍原磁场,也不是阻碍原磁通量。
3.怎样阻碍?当引起感应电流的磁通量(原磁通量)增加时,感应电流的磁场就与原磁场的方向相反,感应电流的磁场“反抗”原磁通量的增加;当原磁通量减少时,感应电流的磁场就与原磁场的方向相同,感应电流的磁场“补偿”原磁通量的减少。
4.“阻碍”不等于“阻止”当由于原磁通量的增加引起感应电流时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,其作用仅仅使原磁通量的增加变慢了,但磁通量仍在增加;当由于原磁通量的减少而引起感应电流时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,其作用仅仅使原磁通量的减少变慢了,但磁通量仍在减少。
“阻碍”也并不意味着“相反”。
在理解楞次定律时,有些同学错误地把“阻碍”作用认为感应电流产生磁场的方向和原磁场方向相反,事实上,它们可能同向,也可能反向,需根据磁通量的变化情况判断。
如图所示,甲图中感应电流的磁场与原磁场方向相反,表现为阻碍原磁通量的增加;乙图中感应电流的磁场与原磁场方向相同,表现为阻碍原磁通量的减少。
5.电磁感应过程实质上是能的转化和转移过程楞次定律中的“阻碍”正是能的转化和守恒定律的具体体现。
三、安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律应用于不同现象。
基本现象应用的定则或定律运动电荷、电流产生磁场安培定则磁场对运动电荷、电流作用力左手定则部分导体切割磁感线运动右手定则电磁感应闭合回路磁通量变化楞次定律右手定则与左手定则区别:抓住“因果关系”才能无误,“因动而电”——用右手;“因电而动”——用左手。
小技巧:使用中左手定则和右手定则很容易混淆,为了便于区分,可把两个定则简单地总结为“通电受力用左手,运动生电用右手”。
“力”的最后一笔“丿”方向向左,用左手;“电”的最后一笔“乚”方向向右,用右手。
:一平面线圈用细杆悬于P点,开始时细杆处于水平位置,放手后让它在如图所示的匀强磁场中运动已知线圈平面始终与纸面垂直,当线圈第一次通过位置I和位置Ⅱ时,顺着磁场方向看去,线圈中感应电流的方向分别为()位置I 位置ⅡA.逆时针方向逆时针方向B.逆时针方向顺时针方向C.顺时针方向顺时针方向D.顺时针方向逆时针方向答案:B解析:顺着磁场方向看去,线圈在位置I时,磁通量是增加的趋势,而在位置Ⅱ时是磁通量减少的趋势,根据楞次定律,线圈中产生的感应电流的磁场将阻碍磁通量的变化,则在位置I时感应电流的磁场与原磁场相反,而在位置Ⅱ时,感应电流的磁场与原磁场相同。