自感與電磁感應現(xiàn)象復習課件

1、1自感與電磁感應現(xiàn)象自感與電磁感應現(xiàn)象f.y.法拉第電磁感應定律綜合運用習題法拉第電磁感應定律綜合運用習題(1)(1)與閉合電路歐姆定律相結(jié)合與閉合電路歐姆定律相結(jié)合(2)(2)與牛頓運動定律、運動學相結(jié)合與牛頓運動定律、運動學相結(jié)合(3)(3)與做功、能量轉(zhuǎn)化相結(jié)合與做功、能量轉(zhuǎn)化相結(jié)合(4)(4)與圖像問題相結(jié)合與圖像問題相結(jié)合第一類問題：與閉合電路歐姆定律相結(jié)合第一類問題：與閉合電路歐姆定律相結(jié)合例題例題1：如圖：如圖,邊長為邊長為L均勻的正方形金屬框架均勻的正方形金屬框架abcd總電阻為總電阻為R，框架以速度，框架以速度v向右勻速平動，經(jīng)向右勻速平動，經(jīng)過磁感強度為過磁感強度為B的勻強

2、磁場。求下列三種情況的勻強磁場。求下列三種情況ab之間的電勢差。之間的電勢差。(1) 只有只有ab進入磁場。進入磁場。(2) 線框全線框全部進入磁場。部進入磁場。(3) 只有只有ab邊離開磁場。邊離開磁場。(1)Uab=3BLv/4(2)Uab=BLv(3)Uab=BLv/4abcdv解決問題的方法、步驟：解決問題的方法、步驟：(1)找到找到“等效電源等效電源”，分清內(nèi)外電路，分清內(nèi)外電路(2)必要時畫出等效電路圖必要時畫出等效電路圖(3)運用閉合電路歐姆定律進行相關(guān)計算運用閉合電路歐姆定律進行相關(guān)計算w練習練習1。在移出過程中線框的一邊。在移出過程中線框的一邊a,b兩點間電勢差絕對值最大的是

3、兩點間電勢差絕對值最大的是 BE43E41E41E41w例題例題2.1002.100匝的線圈（為了表示線圈的繞向，匝的線圈（為了表示線圈的繞向，圖中只畫了圖中只畫了2 2匝）兩端匝）兩端ABAB與一個電壓表相連，與一個電壓表相連，線圈內(nèi)有指向紙內(nèi)方向的磁場，線圈中的磁線圈內(nèi)有指向紙內(nèi)方向的磁場，線圈中的磁通量在按圖乙所示規(guī)律變化。通量在按圖乙所示規(guī)律變化。w（1 1）按圖乙所示的規(guī)律，電壓表的讀數(shù)應該）按圖乙所示的規(guī)律，電壓表的讀數(shù)應該等于多少？等于多少？w（2 2）請在線圈位置上標出感應電場的方向。）請在線圈位置上標出感應電場的方向。w（3 3） ABAB兩端，哪端應該與電壓表標兩端，哪端應

4、該與電壓表標+ +號的接號的接線柱連接？線柱連接？VtBsntnE501 . 01 . 015. 0100A端端練習練習2如圖，棒ab長為2L，軌道間距為L，勻強磁場為B，電阻為R。求ab棒轉(zhuǎn)過90時通過R的電量。RBLq23=2注：注：平均電流平均電流I與相與相應時間應時間t 的乘積為的乘積為通過通過R的電量。的電量。 RBLRLLBRSBRttRtREItq2330cos22120第二類問題：與牛頓運動定律相結(jié)合第二類問題：與牛頓運動定律相結(jié)合例題例題:如圖所示導線框如圖所示導線框abcd固定在豎直平面內(nèi)固定在豎直平面內(nèi),bc段的電段的電阻為阻為R,其他電阻不計其他電阻不計,ef是一個不計

5、電阻的水平放置的導是一個不計電阻的水平放置的導體桿體桿,桿長為桿長為l,質(zhì)量為質(zhì)量為m,桿的兩端與導線框良好接觸桿的兩端與導線框良好接觸,又又能無摩擦地滑動能無摩擦地滑動.整個裝置放在磁感強度為整個裝置放在磁感強度為B的勻強磁場的勻強磁場中中,磁場方向與框面垂直磁場方向與框面垂直,現(xiàn)在用一個恒力現(xiàn)在用一個恒力F豎直向上拉豎直向上拉ef使其開始上升使其開始上升,分析分析ef的運動過程并求的運動過程并求ef的最大速度。的最大速度。22)(lBmgFRvmfabcdeF模型模型1：單桿受恒單桿受恒力作用的模型力作用的模型RBLVREIBILmgFmmgF安安總結(jié)：總結(jié)：F外外恒定，恒定，F(xiàn)安安變大，

6、變大，a變小變小的變加速運動到勻速為止。的變加速運動到勻速為止。勻速時勻速時F外外=F安安 V達到最大值達到最大值練習練習1.水平放置于勻強磁場中的光滑導軌上，有一根導體棒水平放置于勻強磁場中的光滑導軌上，有一根導體棒ab，用恒力，用恒力F作用在作用在ab上，由靜止開始運動，回路總電阻為上，由靜止開始運動，回路總電阻為R，分，分析析ab 的運動情況，并求的運動情況，并求ab的最大速度。的最大速度。abBR分析：分析：ab 在在F作用下向右加速運動，切割磁感應線，產(chǎn)生感應作用下向右加速運動，切割磁感應線，產(chǎn)生感應電流，感應電流又受到磁場的作用力電流，感應電流又受到磁場的作用力f，畫出受力圖：，畫

7、出受力圖： F f1a=(F-f)/m v E=BLv I= E/R f=BIL F f2 Ff最后，當最后，當f=F 時，時，a=0，速度達到最大，速度達到最大，F(xiàn)=f=BIL=B2 L2 vm /R vm=FR / B2 L2vm稱為收尾速度稱為收尾速度.又解：勻速運動時，拉力又解：勻速運動時，拉力所做的功使機械能轉(zhuǎn)化為所做的功使機械能轉(zhuǎn)化為電阻電阻R R上的內(nèi)能。上的內(nèi)能。 F vm=I2 R= B2 L2 v2 m /R vm=FR / B2 L2練習練習2：如圖光滑的金屬框架與水平面成：如圖光滑的金屬框架與水平面成=30o角，勻角，勻強磁場的強磁場的B=0.5T，方向與框架平面垂直向

8、上，金屬導，方向與框架平面垂直向上，金屬導體體ab長為長為l=0.1m，質(zhì)量，質(zhì)量m=0.01kg，具有的電阻為，具有的電阻為R=0.1，其余電阻不計，則穩(wěn)定后，其余電阻不計，則穩(wěn)定后，ab導線的最大速導線的最大速度是多少？度是多少？) )abB) FNmgFBv=2m/s思考：如果磁思考：如果磁場豎直向上呢場豎直向上呢？RBLVREIBILmgmsin 例例.固定于水平桌面上的金屬框架固定于水平桌面上的金屬框架cdef處在豎直向下的勻強磁場中處在豎直向下的勻強磁場中,金屬棒金屬棒ab擱在框擱在框架上架上,可無摩擦滑動可無摩擦滑動,此時此時abed構(gòu)成一個邊長為構(gòu)成一個邊長為l的正方形的正方形

9、,棒的電阻為棒的電阻為R,其余部分電阻不計其余部分電阻不計,t=0時磁感應強度為時磁感應強度為B0.(1)若從若從t=0時刻起時刻起,磁感應強度均勻增加磁感應強度均勻增加,每秒每秒增量為增量為k, 同時保持同時保持靜止靜止,求棒中感應電流大小求棒中感應電流大小和方向和方向.(2)在上述情況中在上述情況中,始終保持棒始終保持棒靜止靜止,當當t=t1末時需加的垂直末時需加的垂直于棒的水平拉力為多大于棒的水平拉力為多大?RklktBFRklI3102)(模型模型2 2B B變而導體不變而導體不運動模型運動模型（3）若從）若從t=0 時刻起，磁感應強度逐漸減小，時刻起，磁感應強度逐漸減小，當棒以恒定速

10、度當棒以恒定速度v向右勻速運動時，可使棒中不向右勻速運動時，可使棒中不產(chǎn)生感應電流，則感應強度應怎樣隨產(chǎn)生感應電流，則感應強度應怎樣隨時間時間t 變化？（寫出變化？（寫出B與與t 的關(guān)系式）的關(guān)系式） a bcdfeB0LL（3）要使棒不產(chǎn)生感應電流）要使棒不產(chǎn)生感應電流，即要回路中，即要回路中abed中磁通量中磁通量不變不變 即即20LBvtLBL t 秒時磁感強度秒時磁感強度vtLLBB0例題例題.如圖所示如圖所示,有一邊長為有一邊長為L的正方形線框的正方形線框,質(zhì)量為質(zhì)量為m,由高由高h處處自由下落自由下落, 當當ab邊進入磁場時和邊進入磁場時和ab邊剛穿出磁邊剛穿出磁場時速度大小相同。

11、此勻強磁場的寬度為場時速度大小相同。此勻強磁場的寬度為H（HL）。則從開始進入到）。則從開始進入到ab邊剛穿邊剛穿出磁場的整個過程中：出磁場的整個過程中： 線框產(chǎn)生的熱量；線框產(chǎn)生的熱量； 最小速度最小速度v； 最小加速度；最小加速度； BhHabdcLmgHQ QmvLhmg221)(（1）（2）線框）線框cd邊剛進入磁場時，速度最小邊剛進入磁場時，速度最?。?）線框）線框cd邊剛進入磁場時，加速度最小邊剛進入磁場時，加速度最小mamgF安RvLBF22安例題例題1.1.勻強磁場磁感應強度勻強磁場磁感應強度B B=0.1T, =0.1T, 寬度寬度D D=0.6m,=0.6m,由粗細均勻的電

12、阻絲制成的正方形線由粗細均勻的電阻絲制成的正方形線框框abcdabcd邊長邊長L L=0.20m, =0.20m, 電阻電阻R R=2=2 , ,以速度以速度v v=0.2m/s=0.2m/s勻速通過該區(qū)域勻速通過該區(qū)域, ,以線框以線框abab邊剛好與邊剛好與磁場左邊界重合時為磁場左邊界重合時為t t=0 .=0 .(1)(1)以逆時針電流為正以逆時針電流為正, ,作作I-tI-t圖象圖象. .(2)(2)以以x x軸正向為正軸正向為正, ,作安培力作安培力F-tF-t圖象圖象. .第四類問題：與圖像問題相結(jié)合第四類問題：與圖像問題相結(jié)合itFtNBIlF531022 . 01021 . 0

13、ARBLVREi310222 . 02 . 01 . 0練習練習1:如圖如圖(甲甲)所示，一閉合金屬圓環(huán)處在垂直圓環(huán)平所示，一閉合金屬圓環(huán)處在垂直圓環(huán)平面的勻強磁場中。若磁感強度面的勻強磁場中。若磁感強度B隨時間隨時間t按如圖按如圖(乙乙)所示所示的規(guī)律變化，設(shè)圖中磁的規(guī)律變化，設(shè)圖中磁感強度垂直紙面向里為正感強度垂直紙面向里為正方向，環(huán)中感生電流沿順方向，環(huán)中感生電流沿順時針方向為正方向。則環(huán)時針方向為正方向。則環(huán)中電流隨時間變化的圖象中電流隨時間變化的圖象可能是下圖中的可能是下圖中的 （ ） C練習練習.(06上海上海)如圖所示，將邊長為如圖所示，將邊長為a、質(zhì)量為、質(zhì)量為m、電、電阻為阻

14、為R的正方形導線框豎直向上拋出，穿過寬度為的正方形導線框豎直向上拋出，穿過寬度為b、磁感應強度為、磁感應強度為B的勻強磁場，磁場的方向垂直紙的勻強磁場，磁場的方向垂直紙面向里面向里.線框向上離開磁場時的速度剛好是進入磁場線框向上離開磁場時的速度剛好是進入磁場時速度的一半，線框離開磁場后繼續(xù)上升一段高度時速度的一半，線框離開磁場后繼續(xù)上升一段高度，然后落下并勻速進入磁場，然后落下并勻速進入磁場.整個運動過程中始終存整個運動過程中始終存在著大小恒定的空氣阻力在著大小恒定的空氣阻力f,且線框不發(fā)生轉(zhuǎn)動且線框不發(fā)生轉(zhuǎn)動.求：求： (1) 線框在下落階段勻速進入磁場時的速度線框在下落階段勻速進入磁場時的

15、速度v2；(2)線框在上升階段剛離開磁場線框在上升階段剛離開磁場時的速度時的速度v1；(3)線框在上升階段通過磁場過線框在上升階段通過磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱程中產(chǎn)生的焦耳熱Q. )()(23)()(44222222222bafmgaBRfmgmaBRfmgaBRfmgRBaVfmg2222)(aBRfmgvQbafmgmVmV)(212121202121)(mVhfmg（2）由動能定理知2221)(mVhfmg離開磁場的上升階段下落階段222221fgmaBRv（3）分析線框在穿越磁場的過程，設(shè)剛進入磁場時速度為v0，由功能關(guān)系有：.解:（1）下落階段勻速進入，則有由以上兩式及第（1）問結(jié)果得

16、：由題設(shè)知v0=2v1解得：bafmgfgmaBmRQ22244223例例4：線圈在長直導線電流的磁場中，做如圖的運動：線圈在長直導線電流的磁場中，做如圖的運動：A A向右向右平動；平動；B B向下平動；向下平動；C C繞軸轉(zhuǎn)動繞軸轉(zhuǎn)動( (邊邊bcbc向外向外) )；D D從紙面向紙外做從紙面向紙外做平動，平動，E E向上平動向上平動( (邊邊bcbc上有個缺口上有個缺口) )；則線圈中有感應電流的；則線圈中有感應電流的是是( )( )答案：答案：BCD答案：答案：A例例5、如圖所示，線圈、如圖所示，線圈abcd垂直于有界勻強磁場，且其有一半垂直于有界勻強磁場，且其有一半在磁場中，另一半在磁

17、場外，則下列哪種情況可產(chǎn)生感應電在磁場中，另一半在磁場外，則下列哪種情況可產(chǎn)生感應電流：流：()A.以以ab邊為軸轉(zhuǎn)過邊為軸轉(zhuǎn)過60 B.以以cd邊為軸轉(zhuǎn)過邊為軸轉(zhuǎn)過60C.以以ab邊為軸轉(zhuǎn)過邊為軸轉(zhuǎn)過180的過程中，一直有感應電流的過程中，一直有感應電流D.以以cd邊為軸轉(zhuǎn)過邊為軸轉(zhuǎn)過180的過程中，一直有感應電流的過程中，一直有感應電流三感應電流三感應電流( (電動勢電動勢) )的方向的方向 楞次定律楞次定律Iaba相當于電源相當于電源正正極極b相當于電源相當于電源負負極極2 2、閉合電路磁通量變化而引起的感應電流方向判斷方法：、閉合電路磁通量變化而引起的感應電流方向判斷方法： 楞次定律楞

18、次定律1、閉合電路部分導體切割磁感線而引起的感應電流方向判、閉合電路部分導體切割磁感線而引起的感應電流方向判斷方法：斷方法：右手定則右手定則四指指向電源四指指向電源_極極正正1內(nèi)容：感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要內(nèi)容：感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化阻礙引起感應電流的磁通量的變化2適用范圍：磁通量變化而產(chǎn)生感應電流方向判斷適用范圍：磁通量變化而產(chǎn)生感應電流方向判斷3判斷步驟：判斷步驟： 明確閉合回路范圍內(nèi)的磁場方向明確閉合回路范圍內(nèi)的磁場方向（原磁場）（原磁場） 分析穿過閉合電路的磁通量的變化分析穿過閉合電路的磁通量的變化（增大、減?。?/p>

19、增大、減小） 根據(jù)楞次定律判斷感應電流的磁場的方向根據(jù)楞次定律判斷感應電流的磁場的方向（新磁場）（新磁場） 利用安培定則判定感應電流的方向利用安培定則判定感應電流的方向 “增反減同增反減同”、“來拒去留來拒去留”、“增縮減擴增縮減擴” “阻礙但不阻止阻礙但不阻止”adbcv例例6：判斷感應電流方向：判斷感應電流方向ABDCPP向右滑動向右滑動SNv答案：從上往下看，先順時針后逆時針答案：從上往下看，先順時針后逆時針;順時針順時針-逆時針逆時針-順時針順時針; ABCD注：右手定則是楞次定律的一種特殊運用。注：右手定則是楞次定律的一種特殊運用。右手定則適用于閉合電路的一部分導體做切割磁感線運動時

20、產(chǎn)生感應電流右手定則適用于閉合電路的一部分導體做切割磁感線運動時產(chǎn)生感應電流的方向判斷；而楞次定律適用于一切電磁感應現(xiàn)象中感應電流方向的判斷的方向判斷；而楞次定律適用于一切電磁感應現(xiàn)象中感應電流方向的判斷，更具有普遍性，更具有普遍性.答案：答案：AD例例7、如圖所示，線框、如圖所示，線框abcd在勻強磁場中沿金屬框架向右勻在勻強磁場中沿金屬框架向右勻速運動，則速運動，則()A.線框中有感應電流線框中有感應電流 B.線框中無感應電流線框中無感應電流C.f點電勢高于點電勢高于e點電勢點電勢 D.a、d兩點電勢相同兩點電勢相同答案：答案：A例例8、如圖所示，一水平放置的矩形線圈、如圖所示，一水平放置

21、的矩形線圈abcd，在細長的磁，在細長的磁鐵的鐵的N極附近豎直下落，保持極附近豎直下落，保持bc邊在紙外邊在紙外,ad邊在紙內(nèi)，由圖邊在紙內(nèi)，由圖中的位置中的位置到位置到位置，這三個位置都靠的很近，在這個過程，這三個位置都靠的很近，在這個過程中，線圈中感應電流是：中，線圈中感應電流是：( )A.始終沿始終沿abcd流動流動 B.始終沿始終沿dcba流動流動C.由由到到是沿是沿abcd流動；流動； 由由到到III是沿是沿dcba流動流動D.由由到到是沿是沿dcba流動；流動； 由由到到III是沿是沿abcd流動流動例例9：如圖所示，水平地面上方有正交的勻強電場和勻強磁場，：如圖所示，水平地面上方

22、有正交的勻強電場和勻強磁場，電場豎直向下，磁場垂直紙面向外，半圓形鋁框從直徑處于水平電場豎直向下，磁場垂直紙面向外，半圓形鋁框從直徑處于水平位置時，沿豎直平面由靜止開始下落，不計阻力，位置時，沿豎直平面由靜止開始下落，不計阻力，a、b兩端落到兩端落到地面的次序是（地面的次序是（ ）Aa先于先于b Bb先于先于a Ca、b同時落地同時落地 D無法判斷無法判斷abEB答案：答案：A：內(nèi)容：感應電流總是內(nèi)容：感應電流總是產(chǎn)生它的那個產(chǎn)生它的那個。：（：（1 1）原磁通量變化）原磁通量變化 （2 2）物體間的相對運動）物體間的相對運動 （3 3）原電流的變化（自感）原電流的變化（自感）MNPQ例例10

23、-110-1、MNMN固定，固定，PQPQ可以自由移動，可以自由移動，當一條形磁鐵從上方下當一條形磁鐵從上方下落落(未達導軌平面未達導軌平面)的過程中的過程中，試判斷，試判斷PQPQ將如何運動？磁鐵的加將如何運動？磁鐵的加速度大小如何？速度大小如何？【討論討論】如果磁體是向上提起的，則如果磁體是向上提起的，則P、Q的運的運動將如何動將如何?或者說磁體已向下穿過了回路并在或者說磁體已向下穿過了回路并在向下落，則向下落，則P、Q的運動如何的運動如何?且此時磁體的加且此時磁體的加速度大小如何速度大小如何?答案：將互相靠攏，加速度小于答案：將互相靠攏，加速度小于g例例10-2、如圖所示，一閉合的銅環(huán)從

24、靜止開始由高處下落通過、如圖所示，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，則圓環(huán)的運動過程中，條形磁鐵后繼續(xù)下落，空氣阻力不計，則圓環(huán)的運動過程中，下列說法正確的是下列說法正確的是() A.圓環(huán)在磁鐵的上方時，加速度小于圓環(huán)在磁鐵的上方時，加速度小于g，在下方時大于，在下方時大于g B.圓環(huán)在磁鐵的上方時，加速度小于圓環(huán)在磁鐵的上方時，加速度小于g，在下方時也小于，在下方時也小于g C.圓環(huán)在磁鐵的上方時，加速度小于圓環(huán)在磁鐵的上方時，加速度小于g，在下方時等于，在下方時等于g D.圓環(huán)在磁鐵的上方時，加速度大于圓環(huán)在磁鐵的上方時，加速度大于g，在下方時小于，在下

25、方時小于g答案：答案：B例例1212、如圖所示，、如圖所示，abab是一個可繞垂直于紙面的軸是一個可繞垂直于紙面的軸O O轉(zhuǎn)動的閉合轉(zhuǎn)動的閉合矩形導線框，當滑線變阻器矩形導線框，當滑線變阻器R R的滑動片的滑動片P P自左向右滑動時，線框自左向右滑動時，線框abab將（將（ ）A A保持靜止不動保持靜止不動 B B逆時針轉(zhuǎn)動逆時針轉(zhuǎn)動 C C順時針轉(zhuǎn)動順時針轉(zhuǎn)動 D D發(fā)生轉(zhuǎn)動，但因電源極性不發(fā)生轉(zhuǎn)動，但因電源極性不明，無法判斷轉(zhuǎn)動方向明，無法判斷轉(zhuǎn)動方向例例1111、如圖所示，電池的正負極未知，在左側(cè)軟鐵棒插入、如圖所示，電池的正負極未知，在左側(cè)軟鐵棒插入線圈的過程中，懸吊在線圈右側(cè)的鋁環(huán)線

26、圈的過程中，懸吊在線圈右側(cè)的鋁環(huán)A A將如何運動？將如何運動？ 答案：向右答案：向右答案：答案：C例例1313、如圖所示，兩個相同的輕質(zhì)鋁環(huán)套在一根水平光滑、如圖所示，兩個相同的輕質(zhì)鋁環(huán)套在一根水平光滑絕緣桿上，當一條形磁鐵向左運動靠近兩環(huán)時，兩環(huán)的運絕緣桿上，當一條形磁鐵向左運動靠近兩環(huán)時，兩環(huán)的運動情況是（動情況是（ ）A A同時向左運動，間距增大同時向左運動，間距增大 B B同時向左運動，間距減小同時向左運動，間距減小C C同時向右運動，間距增大同時向右運動，間距增大 D D同時向右運動，間距變小同時向右運動，間距變小例例1414、如圖，圓形線圈、如圖，圓形線圈P P靜止在靜止在水平桌面

27、上，其正上方懸掛一水平桌面上，其正上方懸掛一相同的線圈相同的線圈Q Q，P P和和Q Q共軸，共軸，P P所所受的重力為受的重力為G G，P P對桌面的壓力對桌面的壓力為為F F。求當。求當Q Q中通有逐漸增大的中通有逐漸增大的電流時，電流時，P P對桌面的壓力對桌面的壓力F F如何如何變化？變化？答案：答案：D答案：壓力變大答案：壓力變大例例15：如圖所示，在勻強磁場中，光滑平行的導軌上放有金屬棒：如圖所示，在勻強磁場中，光滑平行的導軌上放有金屬棒AB、CD，在，在AB棒以中點棒以中點O為軸向順時針方向轉(zhuǎn)動時，為軸向順時針方向轉(zhuǎn)動時，CD將（將（ ）A可能向左移動可能向左移動 B一定向右移動一定向右移動 C一定繞一定繞CD的中點的中點O轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動 D一定不動一定不動OOABCD答案：答案：B例例16、如圖所示，蹄形磁鐵的、如圖所示，蹄形磁鐵的N、S極之間放置一個線圈極之間放置一個線圈abcd，磁鐵和線圈都可以繞磁鐵和線圈都可以繞OO軸轉(zhuǎn)動，若磁鐵按圖示方向繞軸轉(zhuǎn)動，若磁鐵按圖示方向繞OO軸轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，線圈的運動情況是：動，線圈的運動情況是： A俯視，線圈順時針轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速與磁鐵相同俯視，線