章末總結,第四章電磁感應,內容索引,知識網絡 梳理知識 構建網絡,重點探究 啟迪思維 探究重點,知識網絡,電磁感應,電磁感應現象,現象,閉合電路中部分導體做 運動 閉合電路的 發(fā)生變化,切割磁感線,磁通量,產生感應電流的條件：電路 且 變化 能量轉化：其他形式的能轉化為電能或電能的轉移,閉合,磁通量,適合判定 產生的感應電流的方向 右手定則、左手定則、安培定則的區(qū)別,內容：感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場 總要 引起感應電流的磁通量的變化,理解,阻礙,感應電流總要阻礙 的變化 感應電流總要阻礙 的相對運動,磁通量,導體和磁場,應用 步驟,首先明確原磁場的 和磁通量的 ，確定感應電流的磁場方向 再用 確定感應電流的方向),方向,增減,安培定則,右手 定則,電磁感應,楞次定律 (感應電流 的方向),導體切割磁感線,電磁感應,法拉第電磁 感應定律 (感應電動勢 的大小,感應電動勢,定義：在電磁感應現象中產生的電動勢 產生的條件： 發(fā)生變化,磁通量,磁通量的變化率： 內磁通量的變化,單位時間,法拉第電磁 感應定律,En ，適合求E的 值,平均,切割公式,EBLv，適合求E的 值 條件：B、L、v三者_,瞬時,互相垂直,電磁阻尼 電磁驅動,自感 現象,定義： 發(fā)生變化而產生的電磁感應現象 自感電動勢：總是阻礙 的變化 自感系數L：與線圈的大小、形狀、 ，以及 是否有 等因素有關 應用和防止,渦流,定義：塊狀金屬在 的磁場中產生的環(huán)形 感應電流,電磁感應,電磁感應現象自感現象及其應用(特殊的電磁感應現象,自身電流,自身電流,匝數,鐵芯,應用,變化,互感現象,重點探究,1.感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化.感應電流的磁場方向不一定與原磁場方向相反，只有在磁通量增加時兩者才相反，而在磁通量減少時兩者是同向的. 2.“阻礙”并不是“阻止”，而是“延緩”，回路中的磁通量變化的趨勢不變，只不過變化得慢了. 3.“阻礙”的表現：增反減同、來拒去留等.,一、楞次定律的理解與應用,例1如圖1甲所示，圓形線圈P靜止在水平桌面上，其正上方固定一螺線管Q，P和Q共軸，Q中通有變化電流i，電流隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示，圖甲中箭頭方向為電流正方向，P所受的重力為G，桌面對P的支持力為FN，則 A.t1時刻FNG，P有收縮的趨勢 B.t2時刻FNG，此時穿過P的磁通量為0 C.t3時刻FNG，此時P中無感應電流 D.t4時刻FN<G，此時穿過P的磁通量最小,答案,解析,圖1,解析當螺線管中電流增大時，其形成的磁場不斷增強，因此線圈P中的磁通量向下增大，根據楞次定律可知線圈P將阻礙其磁通量的增大，故線圈有收縮的趨勢，線圈中產生逆時針感應電流(從上向下看)，由安培定則可判斷，螺線管下端為N極，線圈等效成小磁鐵，N極向上，則此時FNG，故A正確； 當螺線管中電流不變時，其形成磁場不變，線圈P中的磁通量不變，因此磁鐵線圈中無感應電流產生，線圈和磁鐵間無相互作用力，故t2時刻FNG，此時穿過P的磁通量不為0，故B錯誤； t3時刻螺線管中電流為零，但是線圈P中磁通量是變化的，因此此時線圈中有感應電流，故C錯誤； t4時刻電流不變時，其形成磁場不變，線圈P中磁通量不變，故D錯誤.,對圖象的分析，應做到： (1)明確圖象所描述的物理意義； (2)明確各種物理量正、負號的含義； (3)明確斜率的含義； (4)明確圖象和電磁感應過程之間的對應關系.,二、電磁感應中的圖象問題,例2如圖2所示，三條平行虛線位于紙面內，中間虛線兩側有方向垂直于紙面的勻強磁場，磁感應強度等大反向.菱形閉合導線框ABCD位于紙面內且對角線AC與虛線垂直，磁場寬度與對角線AC長均為d，現使線框沿AC方向勻速穿過磁場，以逆時針方向為感應電 流的正方向，則從C點進入磁場到A點離開磁場的 過程中，線框中電流i隨時間t的變化關系圖象可能是,圖2,答案,解析,解析導線框ABCD在進入左邊磁場時，由楞次定律和安培定則可以判斷出感應電流的方向應為正方向，選項B、C錯誤； 當導線框ABCD一部分在左磁場區(qū)，另一部分在右磁場區(qū)時，回路中的最大電流要加倍，方向與剛進入時的方向相反，選項D正確，選項A錯誤.,電磁感應中圖象類選擇題的兩個常見解法 1.排除法：定性地分析電磁感應過程中物理量的變化趨勢(增大還是減小)、變化快慢(均勻變化還是非均勻變化)，特別是物理量的正負，排除錯誤的選項. 2.函數法：根據題目所給條件定量地寫出兩個物理量之間的函數關系，然后由函數關系對圖象作出分析和判斷，這未必是最簡捷的方法，卻是最有效的方法.,求解電磁感應中電路問題的關鍵是分清楚內電路和外電路. “切割”磁感線的導體和磁通量變化的線圈都相當于“電源”，該部分導體的電阻相當于內電阻，而其余部分的電阻則是外電阻.,三、電磁感應中的電路問題,例3把總電阻為2R的均勻電阻絲焊接成一半徑為a的圓環(huán)，水平固定在豎直向下的磁感應強度為B的勻強磁場中，如圖3所示，一長度為2a、電阻等于R、粗細均勻的金屬棒MN放在圓環(huán)上，它與圓環(huán)始終保持良好的接觸，當金屬棒以恒定速度v向右移動經過環(huán)心O時，求： (1)棒上電流的大小和方向及棒兩端的電壓UMN；,答案,解析,圖3,解析把切割磁感線的金屬棒看成一個具有內阻為R、電動勢為E的電源，兩個半圓環(huán)看成兩個并聯電阻，畫出等效電路如圖所示. 等效電源電動勢為：EBlv2Bav.,電流方向從N流向M. 根據閉合電路歐姆定律知，棒兩端的電壓為電源路端電壓.UMNIR外 Bav,(2)在圓環(huán)和金屬棒上消耗的總熱功率.,答案,解析,解析圓環(huán)和金屬棒上消耗的總熱功率為：,電磁感應中電路問題的分析方法 1.明確電路結構，分清內、外電路，畫出等效電路圖. 2.根據產生感應電動勢的方式計算感應電動勢的大小，如果是磁場變化，由En 計算；如果是導體切割磁感線，由EBlv計算. 3.根據楞次定律或右手定則判斷感應電流的方向. 4.根據電路組成列出相應的方程式.,此類問題涉及電路知識、動力學知識和能量觀點，綜合性很強，解決此類問題要注重以下三點： 1.電路分析 (1)找“電源”：確定出由電磁感應所產生的電源，求出電源的電動勢E和內阻r. (2)電路結構分析 弄清串、并聯關系，求出相關部分的電流大小，為求安培力做好鋪墊.,四、電磁感應中的力電綜合問題,2.力和運動分析 (1)受力分析：分析研究對象(常為金屬桿、導體線圈等)的受力情況，尤其注意安培力的方向. (2)運動分析：根據力與運動的關系，確定出運動模型，根據模型特點，找到解決途徑. 3.功和能量分析 (1)做功分析，找全力所做的功，弄清功的正、負. (2)能量轉化分析，弄清哪些能量增加，哪些能量減小，根據功能關系、能量守恒定律列方程求解.,例4如圖4所示，兩根足夠長的平行金屬導軌固定在傾角30的斜面上，導軌電阻不計，間距L0.4 m，導軌所在空間被分成區(qū)域和，兩區(qū)域的邊界與斜面的交線為MN.中的勻強磁場方向垂直斜面向下，中的勻強磁場方向垂直斜面向上，兩磁場的磁感應強度大小均為B0.5 T.在區(qū)域中，將質量m10.1 kg、電阻R10.1 的金屬條ab放在導軌上，ab剛好不下滑.然后，在區(qū)域中將質量m20.4 kg，電阻R2 0.1 的光滑導體棒cd置于導軌上，由靜止開始下滑. cd在滑動過程中始終處于區(qū)域的磁場中，ab、 cd始終與導軌垂直且兩端與導軌保持良好接觸， 取g10 m/s2，問：,圖4,(1)cd下滑的過程中，ab中的電流方向；,答案,解析,答案由a流向b,解析由右手定則可判斷出cd中的電流方向為由d到c，則ab中電流方向為由a流向b.,(2)ab剛要向上滑動時，cd的速度v多大；,答案,解析,答案5 m/s,解析開始放置時ab剛好不下滑，ab所受摩擦力為最大靜摩擦力，設其大小為Ffmax，有Ffmaxm1gsin 設ab剛要上滑時，cd棒的感應電動勢為E， 由法拉第電磁感應定律有EBLv 設電路中的感應電流為I，由閉合電路歐姆定律有 I 設ab所受安培力為F安，有F安BIL 此時ab受到的最大靜摩擦力方向沿導軌向下，由平衡條件有F安m1gsin Ffmax 聯立式，代入數據解得v5 m/s.,(3)從cd開始下滑到ab剛要向上滑動的過程中，cd滑動的距離x3.8 m，此過程中ab上產生的熱量Q是多少.,答案,解析,答案1.3 J,解析設cd棒運動過程中在電路中產生的總熱量為Q總，,