电磁感应章末复习36页PPT

的磁场在其周围空间激发一种电场提供的。这
种电场叫感生电场（涡旋电场）
感生电场 E i
感生电场力 qEi
感生电场为非静 电性场强，故：
e E i dld dm t
Maxwell：磁场变化时，不仅在导体回路中 ，而且在其周围空间任一点激发电场，感生 电场沿任何闭合回路的线积分都满足下述关 系：
E id l d d m t d ds B td S d B t d S
线
形
状
电力线为闭合曲线
E感
dB 0 dt
电 场 的
为保守场作功与路径无关
Edl 0
为e非i 保守E 场感作d功l与路径dd有mt关
性
静电场为有源场
质
EdS
e0
q
感生电场为无源场
E感dS0
➢感生电动势的计算
方法一，由 eLE感dl
需先算E感
方法二， 由 e d
di
(有时需设计一个闭合回路)
2.感生电场的计算
Ei
dl
dm dt
L
当 E具i 有某种对称
性才有可能计算出来
例：空间均匀的磁场被限制在圆柱体内，磁感
强度方向平行柱轴，如长直螺线管内部的场。
磁场随时间变化，且设dB/dt=C >0，求圆柱
内外的感生电场。
则感生电场具有柱对称分布
Bt
此 E i 特点：同心圆环上各点大小相同，方向
磁通量 的变化
感应电流的 磁场方向
感应电流 的方向
电动势 的方向
➢ 楞次定律的另一种表述：
“感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因”
“原因”即磁通变化的原因，“效果”即感应电流的 场

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五、感应电动势方向的判断
()
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1.根据楞次定律知：感应电流的磁场一定是( ) A.阻碍引起感应电流的磁通量 B.与引起感应电流的磁场方向相反 C.阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化 D.与引起感应电流的磁场方向相同
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2.飞机在一定高度水平飞行时，由于地磁场的存在，其 机翼就会切割磁感线，两机翼的两端点之间会有一定的 电势差.若飞机在北半球水平飞行，且地磁场的竖直分 量方向竖直向下，则从飞行员的角度看( ) A.机翼左端的电势比右端的电势低 B.机翼左端的电势比右端的电势高 C.机翼左端的电势与右端的电势相等 D.以上情况都有可能
6
5.如图是一水平放置的矩形线 圈ABCD，在细长的磁铁的N极 附近竖直下落，保持BC边在纸 外，AD边在纸内，由图中的位 置Ⅰ经过位置Ⅱ到位置Ⅲ,这三个位置都靠得很近且Ⅱ 位置刚好在条形磁铁中心轴线上，在这个过程中，线圈 中磁通量变化情况怎样？
【解析】N极附近的磁感线如图所示，线圈在位置Ⅰ,磁场
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2.穿过一个单匝线圈的磁通量始终为每秒均匀地增加 2 Wb,则( ) A.线圈中的感应电动势每秒增加2 V B.线圈中的感应电动势每秒减小2 V C.线圈中的感应电动势始终为2 V D.线圈中不产生感应电动势
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3.根据法拉第电磁感应定律的数学表达式，电动势的单 位V可以表示为( ) A.T/s B.Wb/s C.T·m2/s D.Wb·m2/s 【解析】选B、C.根据法拉第电磁感应定律可知1 V= 1 Wb/s，选项B正确.T是磁感应强度B的单位，1 T显 然不等于1 Wb，故A错误.根据磁通量的定义，1 Wb= 1 T·m2，可知C正确，D错误.

擦，下列说法正确的是（A ）
A．微粒带正电
D
B．金属棒产生的电动势为
1 2
Bl
2
Br 2 C．微粒的比荷为 2gd
D．电容器所带的电荷量为
1 2
CBr
2
方法模型归纳
【答案】AD
【详解】A．由右手定则可知，l 中电流指向轴OO ，所以电容器下极板为正极板，带电微粒在电容器
极板间处于静止状态，则所受电场力向上，所以微粒带正电，故 A 正确；
方法归纳总结：
2．电磁感应图像类选择题的常用解法 (1)排除法：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)，特别是物理量的正负，排除 错误的选项。 (2)函数法：根据题目所给条件定量地写出两个物理量之间的函数关系 ，然后由函数关系对图像进行分析和判断。
方法模型归纳
【答案】ACD 【详解】AB．开关接通瞬间，回路中电流瞬间增大，线圈 L 产生较大的自感电动势阻碍通过其电流增大， 此时 L 可视为断路，则 B 与 R 并联后再与 A 串联，两灯同时亮，但通过 A 的电流比通过 B 的电流大，所 以 A 比 B 亮度大，故 A 正确，B 错误； C．由于线圈 L 电阻为零，开关接通较长时间后，L 相当于导线，将 A 短路，所以A 灯不亮，B 灯仍亮，故 C 正确； D．开关接通较长时间后，再断开开关时，回路中电流瞬间减小，线圈L 产生自感电动势阻碍通过其电流减 小，此时 L 可视为电源，而 A 与 L 在同一回路中，所以 A 灯会先闪亮一下，之后随着自感电动势的减小至 零而熄灭；B 灯由于被电路中间那根导线短路，所以在断开开关时立即熄灭，故 D 正确。 故选 ACD。
D．在 0 4s 时间内电阻 R 上产生的焦耳热为Q I 2Rt 12 2 4J 8J 故 D 错误。故选 BC。

感应电动机的应用案例
总结词
感应电动机是一种将电能转换为机械能的设 备，其工作原理基于电磁感应。
详细描述
感应电动机的定子绕组产生旋转磁场，转子 中的导条在磁场中产生感应电流。感应电流 与磁场相互作用产生转矩，驱动转子旋转。 感应电动机具有结构简单、运行可靠、价格 便宜等优点，广泛应用于工农业生产、交通 运输和家用电器等领域。
变压器广泛应用于电力系统、工业、通讯等领域，用于将发电厂发出的电压升高后 输送到远距离的用电区，或者将用电区的电压降低后供给用户。
发电机
发电机是利用电磁感应原理将机械能 转换为电能的设备。
发电机广泛应用于电力系统中，作为 主要的电源设备，为电网提供电能。
发电机由转子、定子和励磁系统等部 分组成，转子在磁场中旋转时，会在 定子上产生感应电动势，从而输出电 能。
03
02
进阶习题2
计算一个线圈在变化的磁场中产生 的感应电动势。
进阶习题4
解释自感和互感的区别和联系。
04
高阶习题及解析
高阶习题1
请分析一个复杂的电磁感应现象，如交流发 电机的工作原理。
高阶习题2
计算多个线圈在变化的磁场中的耦合效应。
高阶习题3
讨论电磁感应在实际应用中的优缺点。
高阶习题4
探究电磁感应与现代科技的关系，如磁共振 成像、无线充电等。
发电机的工作原理及应用
总结词
发电机是利用电磁感应原理将机械能转 换为电能的装置，广泛应用于水力、风 力和火力发电站。
VS
详细描述
发电机的基本构造包括转子、定子和励磁 绕组。当转子在磁场中旋转时，励磁绕组 产生磁场，与定子中的磁场相互作用，从 而在定子中产生感应电动势。通过改变转 子的转速和励磁电流的大小，可以调节发 电机的输出电压和电流。

感生电动势的大小
与磁场的变化率成正比
根据法拉第电磁感应定律，感生电动势的大小与磁通量变化率成正比，即E=-dΦ/dt，其中E为感生电 动势，Φ为磁通量。
与导体回路面积和磁场垂直于回路的方向有关
在相同磁通量变化率的情况下，导体回路面积越大，感生电动势越大；磁场越强，感生电动势也越大 。
感生电动势的方向
交流发电机
交流发电机是利用电磁感应原理将机械能转换为交流电 能的设备，主要由转子、定子和输出端子组成。
交流发电机广泛应用于电力系统、汽车、船舶等领域， 为各种设备和仪器提供电能。
交流发电机通过转子的旋转，在定子中产生磁场，从而 在输出端子中产生交流电。
交流发电机的性能指标包括输出电压、电流、频率等， 根据不同的需求选择不同性能的发电机。
06
电磁感应中的物理 模型
电路中的电磁感应模型
总结词
描述了电磁感应在电路中的表现形式和影响 。
详细描述
当磁场发生变化时，会在导体中产生电动势 ，从而形成电流。这个过程就是电磁感应。 在电路中，电磁感应可以导致多种现象，如 交流电的产生、变压器的原理等。
磁场中的电磁感应模型
总结词
探讨了磁场变化对导体产生电动势的影响。
详细描述
根据法拉第电磁感应定律，动生电动 势的大小与导体在磁场中的有效长度 、磁感应强度、导体速度和三者之间 的夹角成正比。
动生电动势的方向
总结词
动生电动势的方向可以通过右手定则来判断。
详细描述
将右手放在磁场中，让大拇指指向导体运动方向，其余四指弯曲并指向导体中的 电流方向，则大拇指所指的方向就是动生电动势的方向。
详细描述
当磁场发生变化时，导体中的电子会受到洛 伦兹力的作用，从而在导体中产生电动势。 这个过程是法拉第电磁感应定律的体现，是

3、自感电动势的大小
自感电动势的大小跟线圈中电流强度的变化率成正比
E自nΔΔΦ t LΔ ΔIt
L为自感系数—简称自感或电感。
自感的单位是亨利（H）, 1享=1伏·秒/安 L是反映线圈本身特征的物理量，L的大小跟线圈的形状 、长短、匝数及有无铁芯有关，线圈越长,横截面越大， 单位长度上匝数越多，自感系数就越大，有铁芯时比无 铁芯时L要增大很多倍。 注意L的大小与电流的大小、有无以及电流变化的快慢 都无关。
①阻碍原磁通量的变化或原磁场的变化(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的趋势； ④阻碍原电流的变化(自感现象)．
2、利用楞次定律判定感应电流方向的一般步骤
① 明确闭合回路中引起感应电流的原磁场方向; ② 确定原磁场穿过闭合回路中的磁通量如何变化(是增 大还是减小)； ③ 根据楞次定律确定感应电流的磁场方向． ④ 利用安培定则(右手螺旋定则)确定感应电流方向.
A组能力训练题1 2 3 4 5 6
7 8 9 10 11 12
B组能力训练题1 2 3 4 5 6 7
8 9 10 11 12 13 14
电磁感 应现象
定义
一、本章知识网络
产生感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化
楞次 定律
适用范围：适用于由磁通量变化引起感应电流的各种情况
内容： 感应电流具有这样的方向，感应电流的磁场总要阻 碍引起感应电流的磁通量的变化
（反4之），可Φ以=推0导时出, △电Φ量/△的t计为算最式大值q。IΔtE RΔtnΔR Φ
2、导体切割磁感线运动时
E = BLv sinθ．
（1）式中θ为导体运动速度v与磁感应强度B的夹角。此
式只适用于匀强磁场，若是非匀强磁场则要求L很短。

和 I-t 图象。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 随线圈位移 x 变化的图象,即 E-x 图象和 I-x 图象。图象问题大体可分为两类:
(1)由给定的电磁感应过程选出或画出正确图象; (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。 不管是何种类型,电磁感应中的图象问题常需利用右手定则、楞次 定律和法拉第电磁感应定律等分析解决。
人教版 高中物理选修3-2
《第四章 电磁感应》章末总结
知识网络
电流的磁效应 划时代的发现 电磁感应现象
产生感应电流的条件:穿过闭合电路的磁通量发生变化
电磁感应现象
感应电流的大小:法拉第电磁感应定律
������
=
������
������ ������
(适用于所有情况)
������ = ������������������sin������(适用于导线切割磁感线的情况)
(3)利用 E=nΔΔ������������或 E=BLvsin θ 求感应电动势的大小。 (4)分析电路结构,画出等效电路图,利用欧姆定律和 串、并联电路的规律求解。
2.电磁感应的过程本质是其他能转化 为电能的过程,产生的电能又同时转化为其 他能量,所以,电磁感应问题往往与能的转化 与守恒相联系,解决这类问题要搞清能量的 转化过程。
【解析】火车做匀加速运动，速度为 v v0 at ，以火车为参照系，线圈是运动的，线 圈 左 （ 或 右 ） 边 切 割 磁 感 线 产 生 的 感 应 电 动 势 为 E BLv ， 线 圈 两 端 的 电 压 u E BLv BLv0 BLat ，由此可知，u 随时间均匀增大．线圈完全磁场中时，磁通

(2)v-t图象如图所示.
(3)在v-t图象中,图线的斜率表示加速度,即a=
方法总结:应用描点法作图时应遵循以下三条原则:①让尽 量多的点在直线上;②不能在直线上的点应均匀地分布在 直线两侧;③个别偏离直线太远的点应舍去.
创新预测2 (2009·增城模拟)一个小球沿斜面向下运动,用每
间隔 1 s曝光一次的频闪相机拍摄不同时刻小球位置的照
A.点痕记录了运动的时间 B.点痕记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移 C.点痕在纸带上的分布情况,反映了物体的质量和形状 D.点痕在纸带上的分布情况,反映了物体的运动情况 答案:ABD
2.如图所示是物体做匀变速直线运动得到的一条纸带,从0 点开始每5个计时点取一个计数点,依照打点的先后顺序依 次编为1､2､3､4､5､6,测得x1=5.18 cm,x2=4.40 cm,x3=3.62 cm,x4=2.78 cm,x5=2.00 cm,x6=1.22 cm.
时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度即
vn
xn
xn1 2T
,
求出打各个计数点时纸带的瞬时速度,再作出
v-t图象,图线的斜率即为做匀变速直线运动物体的加速度.
三､实验器材 电火花计时器或电磁打点计时器､一端附有滑轮的长木板､小
车､纸带､细绳､钩码､刻度尺､导线､电源､复写纸.
四､实验步骤 1.把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上,并使滑轮伸出桌
面,把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端,连接好 电路,如图所示.
2.把一条细绳拴在小车上,细绳跨过滑轮,并在绳的另一端挂上 合适的钩码,把纸带穿过打点计时器(纸带要放在复写纸下 面),并把纸带的一端固定在小车的后面.
3.把小车停在靠近打点计时器处,接通电源后,放开小车,让小 车拖着纸带运动,打点计时器就在纸带上打下一系列的点. 取下纸带,换上新纸带,重复实验三次.

D．0~T/2时间内线框受安培力的合力向右，
T/2~T时间内线框受安培力的合力向左
A组能力训练题9 9、如图所示，线圈的直流电阻为10Ω， R=20Ω，线
圈的自感系数较大，电源的电动势为6 V,内阻不计．
则在闭合S瞬间，通过L的电流为__0___A，通过R的电
电流方向从b流向a。
ca
这个感应电流从a端流出后，分别 流向cd棒和电阻R.
R F
db
cd棒中由于通有从c到d的电流，会受到磁场力,根据左
手定则，其方向向右。
结果，使cd棒跟着ab棒向右运动。
又解：
感应电流的效果总要阻碍产生感应电流的原因, ab、cd
有相对运动，感应电流的效果要阻碍相对运动，因此 cd棒将会向右运动。
F
（2）电阻R上消耗的最大功率。
a b
解：（1）当F=F安时,ab杆可能达到最大速度vmax
即 F=F安=BIL = B2L2vmax / R
所以 vmax=FR / B2L2 = 5 m/s 。 （2）当速度有最大值时,电阻R上消耗的功率最大
即：PR= E2 / R = B2L2v v2max / R =0.2 W 。
PF=Fv F安v== B2L2v2/R∝v2
A组能力训练题2
2、如图所示，两水平平行金属导轨间接有电阻R，
置于匀强磁场中，导轨上垂直搁置两根金属棒ab、
cd。当用外力F拉动ab棒向右运动的过程中，cd棒
将会（ A ）
A、向右运动 B、向左运动 C、保持静止 D、向上跳起
ca
R F db
解见下页
解：ab棒向右运动时，切割磁感线。根据右手定则，
a
匀强磁场中,下列叙述正确的是 R B