电磁感应期末复习.ppt

知知 识识 体体 系系电磁感应电磁感应产生感应电流的条件产生感应电流的条件感应电动势的大小感应电动势的大小感应电流的方向感应电流的方向现象现象综合应用综合应用楞次定律楞次定律右手定则右手定则自感自感日光灯日光灯涡流涡流用牛顿第二定律解决导体切割磁感线的运动问题用牛顿第二定律解决导体切割磁感线的运动问题应用能的转化合守恒定律解决电磁感应问题应用能的转化合守恒定律解决电磁感应问题电磁感应期末复习电磁感应期末复习 穿过电路的磁通量发生变化穿过电路的磁通量发生变化。无论电路闭合与否，只要磁通量变化了，就一定有感应电无论电路闭合与否，只要磁通量变化了，就一定有感应电动势产生。动势产生。一、电磁感应现象一、电磁感应现象 穿过闭合电路的磁通量发生变化穿过闭合电路的磁通量发生变化。1.感应电流产生的条件：感应电流产生的条件：2.感应电动势产生的条件感应电动势产生的条件:例题例题1：如图所示，闭合矩形铜框的两条边与一闭合铜环相切，如图所示，闭合矩形铜框的两条边与一闭合铜环相切，环可沿矩形框的长边滑动，整个装置处于匀强磁场中，磁场方环可沿矩形框的长边滑动，整个装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直它们所在的平面向里，当环向右运动时，下列说法中正向垂直它们所在的平面向里，当环向右运动时，下列说法中正确的是确的是()（A）因铜环内磁通量不变，铜环中无电流因铜环内磁通量不变，铜环中无电流（B）矩形铜框中有顺时针方向的电流矩形铜框中有顺时针方向的电流（C）矩形铜框中有逆时针方向的电流矩形铜框中有逆时针方向的电流（D）铜环中一定有电流铜环中一定有电流 D例题例题2：如图所示，圆形线圈与条形磁铁位于同一平面内，欲如图所示，圆形线圈与条形磁铁位于同一平面内，欲使线圈产生如图所示的感应电流，条形磁铁可作下述哪一种使线圈产生如图所示的感应电流，条形磁铁可作下述哪一种运动运动()A绕过绕过O点的轴图示平面内顺时针方向转动点的轴图示平面内顺时针方向转动 B垂直纸面向外平动垂直纸面向外平动 C绕过绕过O点的轴点的轴N极垂直纸面向里、极垂直纸面向里、S极垂直极垂直纸面向外转动纸面向外转动 D绕过绕过O点的轴，转动方向与点的轴，转动方向与C相反相反 D1 1、楞次定律：、楞次定律：二、感应电流的方向：二、感应电流的方向：表述一：表述一：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要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。阻碍引起感应电流的磁通量的变化。（增反减同）表述二：表述二：感应电流感应电流的效果的效果，总是要，总是要反抗反抗引起感应电流的引起感应电流的原因。原因。应用步骤：应用步骤：明确原磁场方向。明确原磁场方向。明确穿过闭合电路的磁通量是增加还是减少。明确穿过闭合电路的磁通量是增加还是减少。根据楞次定律确定感应电流的磁场方向。根据楞次定律确定感应电流的磁场方向。利用安培定则确定感应电流的方向。利用安培定则确定感应电流的方向。感应电流的效果总是要阻碍导体和磁体间的相对运动。感应电流的效果总是要阻碍导体和磁体间的相对运动。表述三：表述三：例例题题1、如如图图所所示示装装置置中中，cd杆杆原原来来静静止止。当当ab 杆杆做做如如下下那那些些运运动动时时，cd杆将向右移动（杆将向右移动（）A.向右匀速运动向右匀速运动 B.向右加速运动向右加速运动C.向左加速运动向左加速运动 D.向左减速运动向左减速运动c a c a d bd b L L2 2 L L1 1BD例题例题2、如图为两组同心闭合线圈如图为两组同心闭合线圈a、b的俯视的俯视图，若内线圈图，若内线圈a通有图示的方向的电流通有图示的方向的电流I1，则则当当I1增大时外线圈增大时外线圈b中的感应电流中的感应电流I2 的方向及的方向及I2 受到的安培力受到的安培力F 的方向分别是：的方向分别是：()(A)I2顺时针方向，顺时针方向，F 沿半径指向圆心；沿半径指向圆心；(B)I2顺时针方向，顺时针方向，F 沿半径背离圆心向外；沿半径背离圆心向外；(C)I2逆时针方向，逆时针方向，F 沿半径指向圆心；沿半径指向圆心；(D)I2逆时针方向，逆时针方向，F 沿半径背离圆心向外。沿半径背离圆心向外。I1ObaD例题例题3：图图6中中A、B为两个相同的环形线圈，共轴并靠近放置为两个相同的环形线圈，共轴并靠近放置A线圈中通有如图线圈中通有如图(a)所示的交流电所示的交流电i，则则 A在在t1到到t2时间内时间内A、B两线圈相吸两线圈相吸 B在在t2到到t3时间内时间内A、B两线圈相斥两线圈相斥 Ct1时刻两线圈间作用力为零时刻两线圈间作用力为零 Dt2时刻两线圈间吸力最大时刻两线圈间吸力最大 ABC例题例题4 4：一闭合线圈固定在垂直于纸面的匀强磁场中一闭合线圈固定在垂直于纸面的匀强磁场中,设向里为设向里为磁感强度磁感强度B B的正方向，线圈中的箭头方向为电流的正方向，线圈中的箭头方向为电流I I的正方向如的正方向如左图所示已知线圈中感应电流左图所示已知线圈中感应电流I I随时间变化的图像如右图所随时间变化的图像如右图所示，则磁感强度示，则磁感强度B B随时间变化的图像可能是下图中的（随时间变化的图像可能是下图中的（）CD电电路路中中感感应应电电动动势势的的大大小小，跟跟穿穿过过这这一一电电路路的的磁磁通通量量的的变变化率成正比，即：化率成正比，即：三、法拉第电磁感应定律：三、法拉第电磁感应定律：注意：注意：该式只能求平均值，而在计算电功率这该式只能求平均值，而在计算电功率这一类时不能用平均值！一类时不能用平均值！例题例题1 1：一匀强磁场，磁场方向垂直纸面，规定向里的一匀强磁场，磁场方向垂直纸面，规定向里的方向为正在磁场中有一细金属圆环，线圈平面位于方向为正在磁场中有一细金属圆环，线圈平面位于纸面内，如图纸面内，如图1 1所示现令磁感强度所示现令磁感强度B B随时间随时间t t变化，先变化，先按图按图2 2中所示的中所示的OaOa图线变化，后来又按图线图线变化，后来又按图线bcbc和和cdcd变化，变化，令令E E1 1、E E2 2、E E3 3分别表示这三段变化过程中感应电动势的分别表示这三段变化过程中感应电动势的大小，大小，I I1 1，I I2 2，I I3 3分别表示对应的感应电流，则分别表示对应的感应电流，则()()A AE E1 1E E2 2，I I1 1沿逆时针方向，沿逆时针方向，I I2 2沿顺时针方向沿顺时针方向B BE E1 1E E2 2，I I1 1沿逆时针方向，沿逆时针方向，I I2 2沿顺时针方向沿顺时针方向C CE E1 1E E2 2，I I2 2沿顺时针方向，沿顺时针方向，I I3 3沿逆时针方向沿逆时针方向D DE E2 2E E3 3，I I2 2沿顺时针方向，沿顺时针方向，I I3 3沿顺时针方向沿顺时针方向BD例题例题2：半径半径为为a a的的圆圆形区域内有均匀磁形区域内有均匀磁场场，磁感，磁感应应强强度度为为B B=0.2T=0.2T，磁磁场场方向垂直方向垂直纸纸面向里，半径面向里，半径为为b b的金属的金属圆环圆环面垂直，面垂直，其中其中a a0.4m0.4m，b b0.6m.0.6m.金属金属环环上分上分别别接有灯接有灯L L1 1、L L2 2，两灯的两灯的电电阻均阻均为为R R0 022，一金属棒一金属棒MNMN与金属与金属环环接触良好，棒与接触良好，棒与环环的的电电阻阻均忽略不均忽略不计计.（1 1）若棒以）若棒以v v0 05m/s5m/s的速率在的速率在环环上向右匀速滑上向右匀速滑动动，求棒滑，求棒滑过圆过圆环环直径直径OOOO的瞬的瞬时时（如（如图图），），MNMN中的中的电动势电动势和流和流过过灯灯L L1 1的的电电流流.（2 2）撤去中间的金属棒）撤去中间的金属棒MNMN，将右面的半圆环将右面的半圆环OLOL2 2OO以以OOOO为轴为轴向上翻转向上翻转9090o o，若此时磁场随时间均匀变化，其变化率为若此时磁场随时间均匀变化，其变化率为4/4/T/ST/S，求求L L1 1的功率的功率.答案：答案：(1)0.4A;(2)1.28102W特例特例1导线切割磁感线产生感应电动势的情况下，由法拉导线切割磁感线产生感应电动势的情况下，由法拉第电磁感应定律可推出感应电动势的大小是：第电磁感应定律可推出感应电动势的大小是：E=BLvsin（是是B与与v之间的夹角）。之间的夹角）。例题：例题：如图所示，垂直纸面向里的匀强磁场宽度为如图所示，垂直纸面向里的匀强磁场宽度为L L，磁感应磁感应强度为强度为B B一个单匝线圈一个单匝线圈abcdefabcdef的电阻为的电阻为R R，以恒定速度以恒定速度v v垂直垂直于于B B的方向穿过磁场区，的方向穿过磁场区，abab边长为边长为l l1 1，bcbc、cdcd、dede各边边长依各边边长依次为次为l l2 2,l l3 3,l l4 4，以以abab进入磁场区为计时的起点进入磁场区为计时的起点t=0t=0，试求：试求：(1)(1)画出线圈中感应电流画出线圈中感应电流(以逆时针方向为电流的正正向以逆时针方向为电流的正正向)I I随随时间时间t t 变化的函数图像；变化的函数图像；(2)(2)画出对线圈所施加的水平拉画出对线圈所施加的水平拉力力(以向右为拉力的正向以向右为拉力的正向)F F随随t t变变化的函数图像；化的函数图像；(3)(3)计算拉力计算拉力F F所做的功所做的功Lf abcdev解解：(1)(1)线线圈圈以以v v匀匀速速穿穿过过磁磁场场区区时时，线线圈圈内内感感应应电电流流I I随时间随时间t t变化的图像如图变化的图像如图(2)(2)所示图中各量为所示图中各量为t4tI0-I3I2I1-I4t3t2t1图图(2)t5t1 1=(=(l2-l4)/)/vt2 2=l2/vt3 3=L/vt4 4=(=(L+l2-l4)/)/vt5 5=(=(L+l2)/)/vI1=I4=Bl1 v/RI2=I3=Bl3 v/RLf abcdev(2)(2)对对线线圈圈所所施施加加的的水水平平拉拉力力F F随随时时间间t t 变变化化的的图图像像如图所示图中横坐标各量如图所示图中横坐标各量与与(1)(1)同，纵坐标各量为同，纵坐标各量为(3)(3)在在线线圈圈进进、出出磁磁场场过过程程中中，水水平平拉拉力力F F始始终终做做正功，即正功，即F1=B2l12v/RF2=B2l32v/Rt4tF0F2F1t3t2t1t5特例特例2转动产生的感应电动势转动产生的感应电动势 转动轴与磁感线平行。如图磁感应强度为转动轴与磁感线平行。如图磁感应强度为B的匀强磁场方向的匀强磁场方向垂直于纸面向外，长垂直于纸面向外，长L的金属棒的金属棒oa以以o为轴在该平面内以角速为轴在该平面内以角速度度逆时针匀速转动。求金属棒中的感应电逆时针匀速转动。求金属棒中的感应电动势。在用导线切割磁感线产生感应电动势动势。在用导线切割磁感线产生感应电动势的公式时注意其中的速度的公式时注意其中的速度v应该是平均速度，应该是平均速度，即金属棒中点的速度。即金属棒中点的速度。o av四、电磁感应中的能量守恒：四、电磁感应中的能量守恒：只要有感应电流产生，电磁感应现象中总伴随着能量的转化。只要有感应电流产生，电磁感应现象中总伴随着能量的转化。电磁感应的题目往往与能量守恒的知识相结合。在处理电磁感电磁感应的题目往往与能量守恒的知识相结合。在处理电磁感应问题，要牢固树立起能量守恒的思想。应问题，要牢固树立起能量守恒的思想。例题：例题：正方形金属正方形金属线线框框abcdabcd，每每边长边长L=0.1mL=0.1m，总质总质量量m m=0.1kg=0.1kg，回路回路总电总电阻阻R=0R=0.02.02，用用细线细线吊住，吊住，线线的另一端跨的另一端跨过过两个定两个定滑滑轮轮，挂着一个，挂着一个质质量量为为M M=0.14kg=0.14kg的砝的砝码码。线线框上方框上方为为一磁感一磁感应应强强度度B B=0.5T=0.5T的匀的匀强强磁磁场场区，如区，如图图，线线框框abcdabcd在砝在砝码码M M的的牵牵引下引下做加速运做加速运动动，当，当线线框上框上边边abab进进入磁入磁场场后立即做匀速运后立即做匀速运动动。接着。接着线线框全部框全部进进入磁入磁场场后又做加速运后又做加速运动动（g g=10m/s=10m/s2 2）。）。问问：（1 1）线线框匀速上升的速度多大？此框匀速上升的速度多大？此时时磁磁场对场对 线线框的作用力多大？框的作用力多大？（2 2）线框匀速上升过程中，重物）线框匀速上升过程中，重物M M做功多少？做功多少？其中有多少转变为电能？其中有多少转变为电能？答案：答案：（1）v v=3.2m/s=3.2m/s F=F=0.4N0.4N；（2 2）W=W=0.14J0.14J，0.04J.0.04J.在自感现象中产生的感应电动势叫做在自感现象中产生的感应电动势叫做自感电动势。自感电动势。由于导体本身的电流发生变化而产生的由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象叫做自感现象。电磁感应现象叫做自感现象。自感电动势的自感电动势的 大小跟线圈中电流变化的快慢有关，大小跟线圈中电流变化的快慢有关，即跟即跟线圈中电流强度的变化率成正比：线圈中电流强度的变化率成正比：E=n/t=LI/t 自感系数自感系数L简称自感或电感。简称自感或电感。L是反映线圈本身特征是反映线圈本身特征的物理量，的物理量，L的大小跟线圈的形状、长短、匝数及有无铁的大小跟线圈的形状、长短、匝数及有无铁芯有关，与电流的大小、有无以及电流变化的快慢都无关。芯有关，与电流的大小、有无以及电流变化的快慢都无关。通过通过线圈中的电流不能突变。线圈中的电流不能突变。日光灯电路。日光灯电路。2、自感电动势：、自感电动势：1、自感现象：、自感现象：3、自感线圈的作用：、自感线圈的作用：4、自感现象的应用：、自感现象的应用：五、自感五、自感例题例题1：如图如图13所示，所示，A、B、C为三只相同的灯泡，额定电压为三只相同的灯泡，额定电压均大于电源电动势，电源内阻不计，均大于电源电动势，电源内阻不计，L是一个直流电阻不计、是一个直流电阻不计、自感系数较大的电感器先将自感系数较大的电感器先将K1、K2合上，然后突然打开合上，然后突然打开K2已知在此后过程中各灯均无损坏，则以下说法中正确的是已知在此后过程中各灯均无损坏，则以下说法中正确的是 AC灯亮度保持不变灯亮度保持不变BC灯闪亮一下后逐渐恢复到原来的亮度灯闪亮一下后逐渐恢复到原来的亮度CB灯的亮度不变灯的亮度不变DB灯后来的功率是原来的一半灯后来的功率是原来的一半 B例题例题2：家用日光灯电路如图示，家用日光灯电路如图示，S为为启动器，启动器，A为灯为灯管，管，L为镇流器，关于日光灯的工作原理，下列说法为镇流器，关于日光灯的工作原理，下列说法正确的是：（正确的是：（）A.镇流器镇流器的作用是将交流电变为直流电；的作用是将交流电变为直流电；B.在在日光灯的启动阶段，日光灯的启动阶段，镇流器能提供一个瞬时镇流器能提供一个瞬时高压，高压，使灯管开始工作；使灯管开始工作；C.日光灯正常发光时，启动器的两个触片是分离的；日光灯正常发光时，启动器的两个触片是分离的；D.日光灯发出柔和的白光是由汞原子受到激发后直日光灯发出柔和的白光是由汞原子受到激发后直 接辐射的。接辐射的。BC220VALS六、涡流现象及其应用六、涡流现象及其应用 当大块导体处于变化的磁场中或在磁场中当大块导体处于变化的磁场中或在磁场中运动时，导体内部会产生呈涡旋状的感应电运动时，导体内部会产生呈涡旋状的感应电流，叫流，叫涡流涡流。（1）电磁灶；）电磁灶；（2）感应加热；）感应加热；高频感应炉示意图高频感应炉示意图（3）涡流制动；）涡流制动；（4）涡流探测；）涡流探测；（5）涡流驱动。）涡流驱动。1、涡流现象：、涡流现象：2、涡流的应用：、涡流的应用：3、涡流的防止：、涡流的防止：减小涡流减小涡流将整块铁心改成薄片叠压的铁心。将整块铁心改成薄片叠压的铁心。（2）涡流的防止：）涡流的防止：（1）涡流的危害：）涡流的危害：增加能耗，产生的热对设备不利。增加能耗，产生的热对设备不利。