電磁感應(yīng)中常見問題

1、一、電磁感應(yīng)中常見問題（一）、產(chǎn)生感應(yīng)電流與產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的條件因果關(guān)系不明確 盡管學(xué)生初中對產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件 切割磁感線印象較深，但通過實(shí)驗(yàn)和練習(xí)對產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件 與產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的條件只要穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化 , 閉合導(dǎo)體回路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生還是能接受。 但是往往誤認(rèn)為回路沒有感應(yīng)電流就沒有感應(yīng)電動勢。我們知道閉合電路中產(chǎn)生了感應(yīng)電流，那么就必定存在了對應(yīng)的電動勢，但電路中沒有電源，電動勢是哪來的呢？引導(dǎo)學(xué)生思考是線圈感應(yīng)出來了電動勢，線圈相當(dāng)與電源，把感應(yīng)出來的電動勢稱為感應(yīng)電動勢。斷開電路時，電路中的電流消失，但路端電壓（即感應(yīng)電動勢）仍然存在，所以感應(yīng)電動勢的有無

2、，與電路的通斷，電路的電阻無關(guān)，完全取決于電路的磁通量的變化情況。所以“感應(yīng)電動勢”比“感應(yīng)電流”更能反映電磁感應(yīng)的本質(zhì)意義。（二）、二次電磁感應(yīng)問題 1 . 二次電磁感應(yīng)問題綜合程度高，學(xué)生做題無從下手。不明確研究那個回路 ? 找不出回路的磁通量變化的原因？ 例、當(dāng)金屬棒 a 在處于磁場中的金屬軌道上運(yùn)動時，金屬線圈 b 向右擺動，則金屬棒 a ( BC )A 向左勻速運(yùn)動B 向右減速運(yùn)動C 向左減速運(yùn)動D 向右加速運(yùn)動解析：根據(jù)楞次定律可知穿過線圈的磁通量在減少，可見金屬棒 a 向左減速運(yùn)動或向右減速運(yùn)動。2 . 不會具體應(yīng)用左、右手定則 例、如圖所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動

3、的金屬棒 PQ 、 MN ，當(dāng) PQ 在外力作用下運(yùn)動時， MN 在磁場力的作用下向右運(yùn)動，則 PQ 所做的運(yùn)動可能是（ BC ）A 向右加速運(yùn)動B 向左加速運(yùn)動C 向右減速運(yùn)動D 向左減速運(yùn)動解析：分析該類問題，首先要明確 PQ 運(yùn)動是引起 MN 運(yùn)動的原因，然后根據(jù)楞次定律和左手定則判斷。由右手定則 PQ 向右加速運(yùn)動，穿過 的磁通量向上且增加，由楞次定律和左手定則可判斷 MN 向左運(yùn)動，故 A 錯。若 PQ 向左加速運(yùn)動，情況正好和 A 相反，故 B 對。若 PQ 向右減速運(yùn)動，由右手定則，穿過 的磁通量向上且減小，由楞次定律和左手定則可判知 MN 向右運(yùn)動，故 C 對。若 PQ 向左減

4、速運(yùn)動，情況恰好和 C 相反，故 D 錯。點(diǎn)評：解決此類問題往往多次運(yùn)用楞次定律，并注意要想在下一級中有感應(yīng)電流，導(dǎo)體棒一定做變速運(yùn)動，或穿過閉合回路的磁通量非均勻變化，這樣才可以產(chǎn)生變化的感應(yīng)電流，這一變化的感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場是變化的，會在其他回路中再次產(chǎn)生感應(yīng)電流，在分析過程中關(guān)鍵要確定因果關(guān)系。（三）、有關(guān)安培力的幾個錯誤 1 . 將安培力誤寫為 BLv 。只需搞清 BIL 和 BLV 的含義，有電流才能受力 2 . 不知道用物體的受力求感應(yīng)電流 例、如圖所示，有兩根和水平方向成 角的光滑平行的金屬軌道，上端接有可變電阻 R ，下端足夠長，空間有垂直于軌道平面的勻強(qiáng)磁場，磁感強(qiáng)度為 B

5、，一根質(zhì)量為 m 的金屬桿從軌道上由靜止滑下經(jīng)過足夠長的時間后，金屬桿的速度會趨近于一個最大速度 vm ，則（ B 、 C ）A 如果 B 增大， vm 將變大B 如果 變大， vm 將變大C 如果 R 變大， vm 將變大D 如果 m 變小， vm 將變大解析：金屬桿下滑過程中受力情況如圖所示，根據(jù)牛頓第二定律得： _ 所以金屬桿由靜止開始做加速度減小的加速運(yùn)動，當(dāng) _ 時，即 _ ，此時 I 最大則速度 v m ，可得：故由此式知選項(xiàng) B 、 C 正確3. 忽略磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 對安培力的影響 例、如圖所示，豎直向上的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B=0.5 T ，并且以 _ = 0.1 T/s 在

6、變化，水平軌道電阻不計，且不計摩擦阻力，寬 0.5 m 的導(dǎo)軌上放一電阻 R0=0.1 的導(dǎo)體棒，并用水平線通過定滑輪吊著質(zhì)量 M= 0.2 kg 的重物，軌道左端連接的電阻 R=0.4 ，圖中的 l= 0.8 m ，求至少經(jīng)過多長時間才能吊起重物 。解析：由法拉第電磁感應(yīng)定律可求出回路感應(yīng)電動勢：E= 由閉合電路歐姆定律可求出回路中電流 I= 由于安培力方向向左，應(yīng)用左手定則可判斷出電流方向?yàn)轫槙r針方向（由上往下看）。再根據(jù)楞次定律可知磁場增加，在 t 時磁感應(yīng)強(qiáng)度為： B 磁 = （ B t ）此時安培力為： F 安 =B 時 Ilab ； 由受力分析可知 F 安 =mg t=495 s點(diǎn)

7、評：影響安培力的大小因素有三個 ： 、 I 、 L 。實(shí)際運(yùn)算過程忽視了 B 的變化，將 B 代入 F 安 =BIl ab ，導(dǎo)致錯解 。二、應(yīng)對策略：（一）、把握教學(xué)的重點(diǎn)、突破難點(diǎn) 楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律是解決電磁感應(yīng)綜合問題的重要依據(jù)，也是電磁感應(yīng)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，學(xué)習(xí)過程中必須深入理解和熟練掌握。1. 做好每個演示實(shí)驗(yàn) 2. 楞次定律的應(yīng)用 楞次定律物理量多、關(guān)系復(fù)雜，抽象性、概括性很強(qiáng)，要給學(xué)生分析問題的方法。（ 1 ）應(yīng)用楞次定律解決問題，關(guān)鍵要做好以下兩點(diǎn)第一、感應(yīng)電流的產(chǎn)生的條件是回路中磁通量是否變化，要想知道回路磁通量怎樣變化，則需明確引起磁通量變化空間的磁場強(qiáng)弱、方向分布

8、的情況，即對常見磁體及電流產(chǎn)生的磁場要相當(dāng)熟悉。要想知道線框在磁場中運(yùn)動時磁通量怎樣變化，必須知道空間的磁場強(qiáng)弱、方向分布的情況，對常見磁體及電流產(chǎn)生的磁場要相當(dāng)熟悉。第二、研究的回路有兩種情況：線圈所圍成的回路、螺線管。從楞次定律得出的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析，使學(xué)生明確研究的回路的兩種情況。3. 法拉第電磁感應(yīng)定律的理解和應(yīng)用 法拉第電磁感應(yīng)定律是電磁感應(yīng)定量計算的基礎(chǔ)，要扎扎實(shí)實(shí)落實(shí)此規(guī)律，建議做好以下幾方面。（1）理解磁通量、磁通量變化、磁通量變化率三個物理量 （ 2 ）感應(yīng)電動勢的兩個公式 E=n /、E=BLv 的選用 通過典型例題的練習(xí)，使學(xué)生加深對法拉的電磁感應(yīng)定律的理解，明確 E=n =

9、 、 E=BLv 的適用條件。例、一環(huán)形線圈放在勻強(qiáng)磁場中，設(shè)第 1s 內(nèi)磁感線垂直線圈平面（即垂直于紙面）向里，如圖 3 所示。若磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 隨時間 t 變化的關(guān)系如圖 4 所示，那么第 3s 內(nèi)線圈中感應(yīng)電流的大小與其各處所受安培力的方向是（ C ）A 大小恒定，沿順時針方向與圓相切B 大小恒定，沿著圓半徑指向圓心C 逐漸增加，沿著圓半徑離開圓心D 逐漸增加，沿逆時針方向與圓相切（ 3 ）電磁感應(yīng)中的電路問題 電磁感應(yīng)中的電路問題是解決電磁感應(yīng)問題的基礎(chǔ)，在電磁感應(yīng)中，切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量的變化的回路將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。該導(dǎo)體或回路相當(dāng)于電源（它們的電阻為電源的內(nèi)阻），將它們接上電容

10、器，便可使電容器充電；將它們接上電阻等用電器，在回路中形成感應(yīng)電流，便可對用電器供電。因此，電磁感應(yīng)問題往往和電路聯(lián)系在一起，建議練習(xí)從簡單題入手。如下面圖示的情景。通過練習(xí)使學(xué)生明確解決這類問題的基本思路：確定電源，以確定內(nèi)外電路 選公式（法拉第電磁感應(yīng)定律）求電源的電動勢（區(qū)分平均電動勢與瞬時電動勢） 畫出等效電路圖（感應(yīng)電流的方向確定：楞次定律或右手定則） 應(yīng)用全電路歐姆定律、串并聯(lián)電路的性質(zhì)、電功率列方程。（二）、培養(yǎng)學(xué)生分析解決問題的能力 電磁感應(yīng)基本上是高中電學(xué)學(xué)習(xí)終結(jié)性的內(nèi)容，對學(xué)生綜合應(yīng)用物理知識解決問題的能力要求高，應(yīng)注意培養(yǎng)學(xué)生的能力。1 . 電磁感應(yīng)的動力學(xué)問題 在電磁感

11、應(yīng)問題中，有許多的問題情景是與力學(xué)問題有關(guān)的。如線框在磁場中的運(yùn)動、導(dǎo)軌上的導(dǎo)體棒的運(yùn)動問題等等。這些問題往往需要對運(yùn)動的對象做出受力的分析，才可以確定運(yùn)動的特點(diǎn)和規(guī)律。在對研究對象的受力進(jìn)行分析時，尤其要注意的是安培力，要根據(jù)左手定則確定安培力的方向，然后再根據(jù) 計算出安培力的大小。特別是在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中安培力的大小往往與金屬棒的運(yùn)動速度有關(guān)，與磁場的變化有關(guān)。在確定了運(yùn)動對象的受力情況后，再根據(jù)各個力的情況以及運(yùn)動的初始狀態(tài)確定對象的運(yùn)動規(guī)律。2 . 電磁感應(yīng)中的能量問題 能量守恒的觀點(diǎn)貫穿本主題。楞次定律是能量守恒定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的具體表現(xiàn)；電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩種情況（感生和動生電動勢）尋找電源的產(chǎn)生過程；互感和自感 、渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動是能量守恒定律的重要例證。能量守恒和轉(zhuǎn)化是解決一些電磁感應(yīng)問題的重要方法，分析電磁感應(yīng)問題往往可以使問題變的簡單，應(yīng)重視從能量守恒的觀點(diǎn)處理電磁感應(yīng)問題。電磁感應(yīng)中