電磁感應(yīng)課件

電磁感應(yīng)1.磁通量的定義：設(shè)在勻強(qiáng)磁場中有一個與磁場方向垂直的平面，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，平面的面積為S，我們定義磁感應(yīng)強(qiáng)度B與面積S的乘積，叫作穿過這個面的磁通量，簡稱磁通．如果平面跟磁場方向夾角為θ，我們可以作出它在垂直于磁場方向上的投影平面．從圖中可以看出，穿過斜面和投影面的磁感線條數(shù)相等，即磁通量相等Ф=BS則Ф=BSsinθθ為平面跟磁場方向夾角

如果用Ф表示磁通量，則有一、磁通量2.磁通量的單位---韋伯，簡稱韋，符號是Wb。1Wb＝1T·1m2．3.

磁通密度:從Φ=BS可以得出B=Φ/S，這表示磁感應(yīng)強(qiáng)度等于穿過單位面積的磁通量，因此常把磁感應(yīng)強(qiáng)度叫做磁通密度，并且用Wb/m2作單位。1T=1Wb/m2=1N/A?m4.磁通量是標(biāo)量,但是有正負(fù)。如果將從平面某一側(cè)穿入的磁通量為正,則從平面反一側(cè)穿入的磁通量為負(fù)。練習(xí)：下列有關(guān)磁通量的論述中正確的是（）A．磁感強(qiáng)度越大的地方，穿過線圈的磁通量也越大B．磁感強(qiáng)度越大的地方，線圈面積越大，則穿過線

圈的磁通量越大C．穿過線圈的磁通量為零的地方，磁感強(qiáng)度一定為零D．勻強(qiáng)磁場中，穿過線圈的磁感線越多，則磁通量越

大D

如圖所示，矩形線框abcd，處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.2T的勻強(qiáng)磁場中，線框面積為S=0.3m2，線框從圖示位置轉(zhuǎn)過60°，線框中磁通量變化量為

，線框在后來位置時磁通密度為

。

線框處于勻強(qiáng)磁場中，各處的磁感強(qiáng)度的大小、方向均相同，所以B=0.2T。磁通密度就是磁感應(yīng)強(qiáng)度B.解析：線框在圖示位置時、磁感強(qiáng)度B與線框平面垂直，磁通量Φ1=BS=0.2×0.3=0.06Wb，當(dāng)線框轉(zhuǎn)過60°時，線框在與磁感線垂直平面的投影面積為Scos60°，此時磁量φ2=BScos60°=0.03Wb,所以Δφ=Φ2

－φ1=-0.03Wb。cabdBO′O若轉(zhuǎn)過900,1800,磁通量的變化量分別為多少?如圖示，矩形線圈面積為S，放在勻強(qiáng)磁場中，開始處于水平位置a，磁場與線圈平面夾角為θ，當(dāng)線圈繞其一邊順時針轉(zhuǎn)過90o到達(dá)豎直位置b的過程中，線圈中的磁通量改變了多少？Bθab解：在位置a，φ1=BScosθ注意：磁通量有正負(fù).如果將從平面某一側(cè)穿入的磁通量為正,則從平面反一側(cè)穿入的磁通量為負(fù).∴ΔΦ=BS(cosθ+sinθ)在位置b，φ2=-BSsinθ

如下圖所示，在同一水平面內(nèi)有三個閉合線圈a

、b、c，當(dāng)a線圈中有電流通過時，它們的磁通量分別為φa、φb

、與φc,下列說法正確的是：()A.φa

＜φb

＜φcB.φa

＞φb

＞φcC.φa

＜φc＜φb

D.φa

＞φc＞φb

IabcB感應(yīng)電流方向的判定一.電磁感應(yīng)現(xiàn)象-----產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件2.閉合電路的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動時,有感

應(yīng)電流產(chǎn)生.1.閉合電路中的磁通量發(fā)生變化時,有感應(yīng)電流產(chǎn)生.二.感應(yīng)電流的方向:(1).右手定則:(判定導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電流方向)(2).楞次定律表述一：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。表述二：感應(yīng)電流總要阻礙導(dǎo)體和磁體間的相對運(yùn)動。表述三：感應(yīng)電流的效果總要阻礙產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因1.對楞次定律的理解：從磁通量變化的角度看：感應(yīng)電流總要阻礙磁通量的變化從導(dǎo)體和磁體的相對運(yùn)動的角度來看：感應(yīng)電流總要阻礙相對運(yùn)動2、楞次定律中“阻礙”的含意：阻礙不是阻止；可理解為“增反、減同”3.應(yīng)用楞次定律解題的步驟：（1）明確原磁場方向（2）明確穿過閉合回路的磁通量如何變化（3）由楞次定律確定感應(yīng)電流的磁場方向（4）利用安培定則確定感應(yīng)電流的方向開始時矩形線框與勻強(qiáng)磁場的方向垂直，且一半在磁場內(nèi)，一半在磁場外，若要使線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流，下列辦法中可行的是①將線框向左拉出磁場②以ab邊為軸轉(zhuǎn)動（小于90°）③以ad邊為軸轉(zhuǎn)動（小于60°）④以bc邊為軸轉(zhuǎn)動（小于60°）以上判斷正確的是A．①②③ B．②③④C．①②④ D．①②③④A產(chǎn)生的電流方向如何?若要產(chǎn)生相反方向的電流即adcba,則矩形線框該如何運(yùn)動?例1.

導(dǎo)線框abcd與直導(dǎo)線在同一平面內(nèi)，直導(dǎo)線中通有恒定電流I，當(dāng)線框自左向右勻速通過直導(dǎo)線的過程中，線框中感應(yīng)電流如何流動？vIabcd解：畫出磁場的分布情況如圖示：開始運(yùn)動到A位置，向外的磁通量增加，I的方向?yàn)轫槙r針，A當(dāng)dc邊進(jìn)入直導(dǎo)線右側(cè)，直到線框在正中間位置B時，向外的磁通量減少到0，I的方向?yàn)槟鏁r針，B接著運(yùn)動到C，向里的磁通量增加，I的方向?yàn)槟鏁r針，C當(dāng)ab邊離開直導(dǎo)線后，向里的磁通量減少，I的方向?yàn)轫槙r針。所以，感應(yīng)電流的方向先是順時針，接著為逆時針，

然后又為順時針。

如圖所示，在兩根平行長直導(dǎo)線M、N中，通以同方向，同強(qiáng)度的電流，導(dǎo)線框abcd和兩導(dǎo)線在同一平面內(nèi)，線框沿著與兩導(dǎo)線垂直的方向，自右向左在兩導(dǎo)線間勻速移動，在移動過程中，線框中感應(yīng)電流的方向：()(A)沿abcda不變；(B)沿dcbad不變；(C)由abcda變成dcbad；(D)由dcbad變成abcda。vMNIIabcd分析：畫出磁感應(yīng)線的分布情況如圖示，自右向左移動時，感應(yīng)電流

的磁場向外，所以感應(yīng)電流為逆時針方向。

B

例2.如圖所示，一水平放置的圓形通電線圈I固定，有另一個較小的線圈II從正上方下落，在下落過程中線圈II的平面保持與線圈I的平面平行且兩圓心同在一豎直線上，則線圈II從正上方下落到穿過線圈I直至在下方運(yùn)動的過程中，從上往下看線圈II：()(A)無感應(yīng)電流；(B)有順時針方向的感應(yīng)電流；(C)有先順時針后逆時針的感應(yīng)電流；(D)有先逆時針后順時針的感應(yīng)電流。IIIC來拒去留

如圖所示，a、b、c、d為四根相同的銅棒，c、d固定在同一水平面上，a、b對稱地放在c、d棒上，它們接觸良好，O點(diǎn)為四根棒圍成的矩形的幾何中心，一條形磁鐵沿豎直方向向O點(diǎn)落下，則ab可能發(fā)生的情況是：()(A)保持靜止；(B)分別遠(yuǎn)離O點(diǎn)；(C)分別向O點(diǎn)靠近；(D)無法判斷。vcdabO·C思考：1.下圖中，若磁場不變，使a向右運(yùn)動，

則b將向

運(yùn)動。cdabB右2.若B減少，ab將如何運(yùn)動？答：分別向兩邊遠(yuǎn)離

在水平面上有一固定的U形金屬框架，框架上置一金屬桿ab，如圖示（紙面即水平面），在垂直紙面方向有一勻強(qiáng)磁場，則以下說法中正確的是：（）abA.若磁場方向垂直紙面向外并增加時，

桿ab將向右移動。B.若磁場方向垂直紙面向外并減少時，

桿ab將向右移動。C.若磁場方向垂直紙面向里并增加時，

桿ab將向右移動。D.若磁場方向垂直紙面向里并減少時，

桿ab將向右移動。點(diǎn)撥：Φ=BS，桿ab將向右移動，S增大，Φ增大，只有B減小，才能阻礙Φ增大BD例5.

如圖所示，兩個相同的鋁環(huán)套在一根無限長的光滑桿上，將一條形磁鐵向左插入鋁環(huán)(未穿出)的過程中，兩環(huán)的運(yùn)動情況是：()(A)同時向左運(yùn)動，距離增大；(B)同時向左運(yùn)動，距離不變；(C)同時向左運(yùn)動，距離變小；(D)同時向右運(yùn)動，距離增大。SNvC例4.

如圖示，一閉合的銅環(huán)從靜止開始由高處下落通過條形磁鐵后繼續(xù)下落，空氣阻力不計，則在圓環(huán)的運(yùn)動過程中，下列說法正確的是：（）A.圓環(huán)在磁鐵的上方時，加速度小于g，在下方時大于g，B.圓環(huán)在磁鐵的上方時，加速度小于g，在下方時也小于g，C.圓環(huán)在磁鐵的上方時，加速度小于g，在下方時等于g，D.圓環(huán)在磁鐵的上方時，加速度大于g，在下方時小于g.SNB

例1.

在同一鐵芯上繞著兩個線圈，單刀雙擲開關(guān)原來接在點(diǎn)1，現(xiàn)把它從1扳向2，試判斷在此過程中，在電阻R上的電流方向是：(如圖所示)()(A)先由P

Q，再由QP；(B)先由QP，再由PQ；(C)始終由QP；(D)始終由PQ。A21BPQC如圖所示，發(fā)現(xiàn)放在光滑金屬導(dǎo)軌上的ab導(dǎo)體向右移動，其可能的原因是()①閉合S的瞬間②斷開S的瞬間③閉合S后，減少電阻R時④閉合S后，增大電阻R時以上判斷正確的是A．①③ B．②④C．①④ D．②③A

法拉第電磁感應(yīng)定律1.法拉第電磁感應(yīng)定律a.如果磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變,磁通量的變化是由于閉合電路的面積發(fā)生變化而引起的,則有b.如果閉合電路的面積不變,磁通量的變化是由于磁感應(yīng)強(qiáng)度B發(fā)生變化而引起的,則有c.如果磁通量的變化是由于磁感應(yīng)強(qiáng)度B和閉合電路的面積共同發(fā)生變化而引起的,則有電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通

量的變化率成正比。

-----E=nBΔS/ΔtE=nSΔB/ΔtE=nΔ(BS⊥)/ΔtE=nΔΦ/Δt2.切割磁感線運(yùn)動時------a.導(dǎo)體平動時,E=Blvsinθθ為B和v之間的夾角,

若B、v、l三者兩兩垂直，則E=Blvb.導(dǎo)體棒以端點(diǎn)為軸,在垂直于磁感應(yīng)線的勻強(qiáng)磁場

中勻速轉(zhuǎn)動,E=1/2Bωl2c.矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場的任意軸勻速轉(zhuǎn)動時,E=nBωSsinθ.θ為線圈平面和中性面之間的夾角.產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源.

關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，下列敘述中正確的是

()A.穿過線圈的磁通量越大，感應(yīng)電動勢越大。B.穿過線圈的磁通量增量越大，感應(yīng)電動勢越大。C.磁通量減少得越快，感應(yīng)電動勢越大。D.磁通量為0時，感應(yīng)電動勢也為0。E.線圈中磁通量變化越大，感應(yīng)電動勢一定越大F.線圈中磁通量變化越快，感應(yīng)電動勢越大G.線圈放在磁感強(qiáng)度越強(qiáng)的地方，產(chǎn)生的感應(yīng)電

動勢一定越大CF注意:1.Φ、ΔΦ、ΔΦ/Δt的區(qū)別:變化的物理量達(dá)到最大時,其對時間的變化率等于0

矩形形線框abcd繞OO

軸在磁感強(qiáng)度為0.2T的勻強(qiáng)磁場中以2r／s的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動，已知ab=20cm，bd=40cm，匝數(shù)為100匝，當(dāng)線框從如圖示位置開始轉(zhuǎn)過90°，則線圈中磁通量的變化量ΔΦ等于多少？磁通量平均變化率為多少？線圈中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢為多少？abcdO

O解：轉(zhuǎn)過90°時，線圈中磁通量的變化量ΔΦ=BS-0=0.016Wb.周期為T=1/2=0.5sΔt=1/4T=0.125sΔΦ/Δt=0.016/0.125=0.128Wb/s，

E=nΔΦ/Δt=12.8V

有一邊長為l、匝數(shù)為n、電阻為R的正方形閉合線框，處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于線圈平面，若將線框在磁場中翻轉(zhuǎn)180°，求在這個過程中通過導(dǎo)線橫截面的電量。解：將線框轉(zhuǎn)過180°，則穿過線框的磁通量的

變化量大小是ΔΦ=2BS=2Bl2這個過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E=nΔΦ/Δt感應(yīng)電流I=E/R所以電量q=I△t=nΔΦ/R=2nBl

2/R

在一磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場中,垂直于磁場方向水平放置著兩根相距為h=0.1m的平行金屬導(dǎo)軌MN與PQ,導(dǎo)軌的電阻忽略不計,在兩根導(dǎo)軌的端點(diǎn)N、Q之間連接一阻值R=0.3Ω的電阻，導(dǎo)軌上跨放著一根長為L=0.2m,每米長電阻r=2.0Ω/m的金屬棒ab。金屬棒與導(dǎo)軌正交放置，交點(diǎn)為c、d。當(dāng)金屬棒以速度v=4.0m/s向右做勻速運(yùn)動時，試求：

（1）電阻R中的電流強(qiáng)度大小和方向

（2）使金屬棒做勻速運(yùn)動的外力

（3）金屬棒ab兩端點(diǎn)間的電勢差dNQRabcMPhv0.4AR中電流方向從N流向Q0.02N0.32V切割型：

用同樣材料和規(guī)格的導(dǎo)線做成的圓環(huán)a和b，它們的半徑之比ra：rb＝2：1，連接兩圓環(huán)部分的兩根直導(dǎo)線的電阻不計，均勻變化的磁場具有理想的邊界如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度以恒定的變化率變化.那么當(dāng)a環(huán)置于磁場中與b環(huán)置于磁場中兩種情況下，A、B兩點(diǎn)電勢差之比U1/U2為

.BABA解:

設(shè)小圓電阻為R,則大圓電阻為2R,

小圓面積為S,大圓面積為4S.

分別畫出等效電路如圖:E12RRBAE22RRBAE=ΔΦ/Δt=SΔB/Δt∝S由閉合電路歐姆定律

對上圖U1=E1/3對下圖U2=2E2/3U1/U2=E1/2E2=4S/2S=22：1例7.如圖所示，兩根足夠長的直金屬導(dǎo)軌MN、PQ平行放置，兩導(dǎo)軌間距為L，M、P兩點(diǎn)間接有阻值為R的電阻。一根質(zhì)量為m的均勻直金屬桿ab放在兩導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直。整套裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直斜面向下。導(dǎo)軌和金屬桿的電阻可忽略。讓ab沿導(dǎo)軌由靜止開始下滑，導(dǎo)軌和金屬桿接觸良好，不計它們之間的摩擦。（1）由向方向看到的裝置如圖所示，請?jiān)诖藞D中畫桿下滑過程中某時刻的受力示意圖；（2）在加速下滑過程中，當(dāng)桿的速度大小為v時，求此時桿中的電流及其加速的大?。唬?）求在下滑過程中，桿可以達(dá)到的速度最大值。例8.如圖，在水平平行放置的兩根光滑長直導(dǎo)電軌道MN與PQ上，放著一根直導(dǎo)線ab，ab與導(dǎo)軌垂直，它在導(dǎo)軌間的長度為20cm，這部分的電阻為0.02Ω.導(dǎo)軌部分處于方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.20T，電阻R＝0.08Ω，其他電阻不計，ab的質(zhì)量為0.01kg。(1)打開開關(guān)S，ab在水平恒力F＝0.01N的作用下，由靜止沿軌道滑動，求經(jīng)過多長時間速度才能達(dá)到10m/s?(2)上述過程中感應(yīng)電動勢隨時間變化的表達(dá)式是怎樣的?(3)當(dāng)ab的速度達(dá)到10m/s時，閉合開關(guān)S，為了保持ab仍能以10m/s的速度勻速運(yùn)動，水平拉力應(yīng)變?yōu)槎嗌?(4)在ab以10m/s的速度勻速滑動的某一時刻撤去外力F，開關(guān)仍是閉合的，那么從此以后，R上能產(chǎn)生的電熱是多少?t=10sE=0.04tF=0.16N

QR=0.4J

例2.

單匝矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸垂直于磁場，若線圈所圍面積里磁通量隨時間變化的規(guī)律如圖所示,則線圈中 []A．0時刻感應(yīng)電動勢最大B．D時刻感應(yīng)電動勢為零C．D時刻感應(yīng)電動勢最大D．O至D時間內(nèi)平均感生

電動勢為0.4VABD1t/sΦ/10-3WbA0BD20.01

例5.一個N匝圓線圈，放在磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，線圈平面跟磁感強(qiáng)度方向成30°角，磁感強(qiáng)度隨時間均勻變化，線圈導(dǎo)線規(guī)格不變，下列方法中可使線圈中感應(yīng)電流增加一倍的是[]A．將線圈匝數(shù)增加一倍B．將線圈面積增加一倍C．將線圈半徑增加一倍D．適當(dāng)改變線圈的取向30°B解：

E=NΔΦ/Δt=NS⊥B/t=sin30°×NSB/tI=E/R線圈匝數(shù)增加一倍，E和電阻R都增大一倍，I不變。線圈面積增加一倍，E增大到2倍，R增大到倍，I增大到倍線圈半徑增加一倍，E增大到4倍，R增大到2倍，I加倍.改變線圈的取向，使線圈平面跟磁感強(qiáng)度垂直。E增大一倍，R不變，I加倍。CD

如圖所示，面積為0.2m2的100匝線圈A處的磁場中，磁場方向垂直于線圈平面。磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間變化的規(guī)律是B=（6-0.2t)T，已知電路中的R1=4Ω，R2=6Ω，電容C=30μF，線圈A的電阻不計，求：

（1）閉合S后，通過R2的電流強(qiáng)度大小及方向。

（2）閉合S一段時間后，再斷開S，S斷開后通過R2的電荷量是多少？ACSR1R2（1）0.4A由上而下（2）7.2×10-5C

例4.

如圖所示，線圈內(nèi)有理想邊界的磁場，當(dāng)磁場均勻增加時，有一帶電粒子靜止于平行板(兩板水平放置)電容器中間，則此粒子帶____電，若線圈的匝數(shù)為n，平行板電容器的板間距離為d，粒子的質(zhì)量為m，帶電量為q，則磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率為

。

(設(shè)線圈的面積為S)．解：分析粒子的受力情況如圖：mgqE由平衡條件得qE=qU/d=mg由楞次定律，上板帶正電，E向下,粒子帶負(fù)電由法拉第電磁感應(yīng)定律U=nΔΦ/Δt=nSΔB/Δt∴ΔB/Δt=U/nS=mgd/nqS負(fù)mgd／nqSRBab例2.如圖示，勻強(qiáng)磁場豎直向下，一根直導(dǎo)線ab在水平桌面上，以勻速率v向右垂直磁感應(yīng)線滑入勻強(qiáng)磁場中，做切割磁感應(yīng)線運(yùn)動，不考慮空氣阻力，直導(dǎo)線ab在下落過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢將會：()A.逐漸增大B.逐漸減小C.為0D.保持不變vvtvxvy解：E=Blvtsinθ=Blvxab做平拋運(yùn)動，水平速度保持不變，感應(yīng)電動勢保持不變。DA自感5.自感線圈的作用：通過線圈中的電流不能突變

6.自感現(xiàn)象的應(yīng)用：日光燈電路、LC振蕩電路等，7.自感現(xiàn)象的危害與防止：在切斷自感系數(shù)很大、而電流又很強(qiáng)的電路瞬間形成電弧，必須采用特制的安全開關(guān)；精密線繞電阻為了消除使用過程中電流變化引起的自感現(xiàn)象，采用雙線繞法。

電路如圖所示，A1和A2是完全相同的燈泡，線圈L的電阻可以忽略．下列說法中正確的是（）ABAKAABKAA2112．合上開關(guān)接通電路時，先亮，后亮，最后一樣亮．合上開關(guān)接通電路時，和始終一樣亮CKAADKAA