楞次定律的运用课件.ppt

1、练习练习:如图所示，如图所示，ab是一个可绕垂直于纸面的轴是一个可绕垂直于纸面的轴O转动的闭合转动的闭合矩形导线框，当滑动变阻器的滑片矩形导线框，当滑动变阻器的滑片P自左向右滑动时，从纸自左向右滑动时，从纸外向纸内看，线框外向纸内看，线框ab将（将（）A保持静止不动保持静止不动B逆时针转动逆时针转动C顺时针转动顺时针转动D发生转动，但电源极性不明，发生转动，但电源极性不明，无法确定转动方向无法确定转动方向 例例.如图所示，蹄形磁铁的如图所示，蹄形磁铁的N N、S S极之间放置一极之间放置一个线圈个线圈abcdabcd，磁铁和线圈都可以绕轴转动，若，磁铁和线圈都可以绕轴转动，若磁铁按图示方向绕磁

2、铁按图示方向绕OOOO轴转动，线圈的运动轴转动，线圈的运动情况是：（情况是：（）A.A.俯视，线圈顺时针转动，转速与磁铁相同俯视，线圈顺时针转动，转速与磁铁相同B.B.俯视，线圈逆时针转动，转速与磁铁相俯视，线圈逆时针转动，转速与磁铁相同同C.C.线圈与磁铁转动方向相同，但开始时转速线圈与磁铁转动方向相同，但开始时转速小于磁铁的转速，以后会与磁铁转速一致小于磁铁的转速，以后会与磁铁转速一致D.D.线圈与磁铁转动方向相同，但转速总小于线圈与磁铁转动方向相同，但转速总小于磁铁的转速磁铁的转速例例.如图所示，有一夹角为如图所示，有一夹角为的金属角架，的金属角架，角架所围区域内存在匀强磁场中，磁场的角

3、架所围区域内存在匀强磁场中，磁场的磁感强度为磁感强度为B，方向与角架所在平面垂直，方向与角架所在平面垂直，一段直导线一段直导线ab垂直垂直ce，从顶角，从顶角c贴着角架以贴着角架以速度速度v向右匀速运动，求：向右匀速运动，求：(1)t时刻角架的时刻角架的瞬时感应电动势；瞬时感应电动势；(2)t时间内角架的平均感时间内角架的平均感应电动势？应电动势？第第5 5节节 电磁感应规律的应用电磁感应规律的应用 本节内容与旧教材不同之处是根据磁通量变化的原因不同本节内容与旧教材不同之处是根据磁通量变化的原因不同将原来的感应电动势分为感生电动势和动生电动势。教学时将原来的感应电动势分为感生电动势和动生电动势

4、。教学时要引导学生利用类比的方法得出感生电动势。对动生电动势要引导学生利用类比的方法得出感生电动势。对动生电动势教学中要充分发挥教学中要充分发挥“思考与讨论思考与讨论”的作用，引导学生层层深入的作用，引导学生层层深入并结合洛仑兹力推导出动生电动势的表达式。引导学生并结合洛仑兹力推导出动生电动势的表达式。引导学生从能量转化的角度分析问题，解决问题。从能量转化的角度分析问题，解决问题。第第6 6节节 互感和自感互感和自感 这一节是电磁感应现象在技术中的应用。教学中可让学生这一节是电磁感应现象在技术中的应用。教学中可让学生列举生活中利用互感的实例。对自感现象一定要做好演示实验列举生活中利用互感的实例

5、。对自感现象一定要做好演示实验让学生形成感性认识，然后引导学生分析引出自感现象和自感电让学生形成感性认识，然后引导学生分析引出自感现象和自感电动势，有条件的学校还可用电流传感器来演示，教学还要密切联动势，有条件的学校还可用电流传感器来演示，教学还要密切联联系学生的生活实际。联系学生的生活实际。断电自感，可让多名学生手拉手，接在线断电自感，可让多名学生手拉手，接在线圈两端，来感受电击感，从而得到震撼！圈两端，来感受电击感，从而得到震撼！“互感和自感互感和自感”一节后面的一节后面的“问题与练习问题与练习”介绍了一个现象：用欧介绍了一个现象：用欧姆表测量变压器线圈后，表笔离开线圈两端时线圈会使人产生

6、电姆表测量变压器线圈后，表笔离开线圈两端时线圈会使人产生电击的感觉，可让学生认真分析，其机理与线圈断电时能使小灯泡击的感觉，可让学生认真分析，其机理与线圈断电时能使小灯泡闪亮的机理相同。当线圈电阻较小、自感系数较大时现象比较明闪亮的机理相同。当线圈电阻较小、自感系数较大时现象比较明显。显。1.自感现象是指自感现象是指导体本身电流发生变化导体本身电流发生变化而产生的电磁而产生的电磁感应现象，自感电动势的大小与线圈中的电流的变化率成感应现象，自感电动势的大小与线圈中的电流的变化率成正比正比.公式：公式：E=LE=LI/I/t t 2.自感电动势的方向：自感电动势总是自感电动势的方向：自感电动势总是

7、阻碍导体中原阻碍导体中原来电流的变化来电流的变化(同样遵循楞次定律同样遵循楞次定律).当原来电流在增大时，当原来电流在增大时，自感电动势与原来电流方向相反，当原来电流在减小时，自感电动势与原来电流方向相反，当原来电流在减小时，自感电动势与原来电流方向相同，另外，自感电动势与原来电流方向相同，另外，“阻碍阻碍”并非并非“阻止阻止”，电流还是在变化的，电流还是在变化的.3.自感系数自感系数 (1)自感系数是描述导体（注意：不只是线圈）通过自感系数是描述导体（注意：不只是线圈）通过本身的电流变化所引起阻碍作用力大小的一个物理量。本身的电流变化所引起阻碍作用力大小的一个物理量。其数值与导体中是否有电流

8、，电流的大小，电流是否发其数值与导体中是否有电流，电流的大小，电流是否发生变化均没有关系。生变化均没有关系。(2)(2)线圈的自感系数跟线圈的形状、长短、匝数、有无铁线圈的自感系数跟线圈的形状、长短、匝数、有无铁芯等因素有关。芯等因素有关。(3)(3)自感系数的单位是亨利，简称亨，符号是自感系数的单位是亨利，简称亨，符号是HH。4.自感线圈在电路中的作用：自感线圈在电路中的作用：即通过自感线圈中的电流不能突变，由于自感线圈对电即通过自感线圈中的电流不能突变，由于自感线圈对电流变化的延迟作用，电流从一个值变到另一个值总需要时间：流变化的延迟作用，电流从一个值变到另一个值总需要时间：刚闭合电路时，

9、线圈这一支路相当于开路即此时刚闭合电路时，线圈这一支路相当于开路即此时I=0I=0；电路闭合一段时间达到稳定后，线圈相当于导线或电阻；电路闭合一段时间达到稳定后，线圈相当于导线或电阻；电路刚断开时，线圈相当于一个电源，该电源会重新建立电路刚断开时，线圈相当于一个电源，该电源会重新建立一个回路，但线圈的电流的方向与稳定工作时保持一致一个回路，但线圈的电流的方向与稳定工作时保持一致.【例例】如图所示的电路中，如图所示的电路中，A1和和A2是完全相同的灯泡，线圈是完全相同的灯泡，线圈L的电阻可以忽略不计，下列说法中正确的是（的电阻可以忽略不计，下列说法中正确的是（）A合上开关合上开关S接通电路时，接

10、通电路时，A2先亮先亮A1后亮，最后一样亮后亮，最后一样亮B合上开关合上开关S接通电路时，接通电路时，A1和和A2始终一样亮始终一样亮C断开开关断开开关S切断电路时，切断电路时，A2立即熄灭，立即熄灭，A1过一会熄灭过一会熄灭D断开开关断开开关S切断电路时，切断电路时，A1和和A2都要过一会才熄灭都要过一会才熄灭练习：如图所示，电感线圈的电阻和电池内阻均可忽略不计，练习：如图所示，电感线圈的电阻和电池内阻均可忽略不计，两个电阻的阻值都是两个电阻的阻值都是R，电键，电键K原来打开着，电流为原来打开着，电流为I0，今合，今合上电键将一电阻短路，于是线圈中有自感电动势产生，此时上电键将一电阻短路，于

11、是线圈中有自感电动势产生，此时自感电动势（自感电动势（）A有阻碍电流的作用，最后电流由有阻碍电流的作用，最后电流由I0减小到零减小到零B有阻碍电流的作用，最后电流总小于有阻碍电流的作用，最后电流总小于I0C有阻碍电流增大的作用，因而电流有阻碍电流增大的作用，因而电流I0保持不变保持不变D有阻碍电流增大的作用，因而电流最后还是增大到有阻碍电流增大的作用，因而电流最后还是增大到2I0六、电磁感应中几个重要问题：六、电磁感应中几个重要问题：1.产生感应电流的条件产生感应电流的条件2.感应电动势的大小感应电动势的大小3.感因电流的方向判断感因电流的方向判断4.感应电量的计算感应电量的计算5.电磁感应和

12、电路的综合应用电磁感应和电路的综合应用6.电磁感应的动力学问题电磁感应的动力学问题7.电磁感应的能量问题电磁感应的能量问题8.电磁感应的图像问题电磁感应的图像问题（一）感应电量的计算（一）感应电量的计算 设在时间设在时间 t t内通过导线截面的电量为内通过导线截面的电量为q q，则根据电流定，则根据电流定义式义式 及法拉第电磁感应定律及法拉第电磁感应定律 E=n E=n/t t，得：，得：Iqt/RnttRntREtIq如果闭合电路是一个单匝线圈（如果闭合电路是一个单匝线圈（n=1n=1），则：），则：qR 上式中上式中n为线圈的匝数，为线圈的匝数，为磁通量的变化量，为磁通量的变化量，R为闭为

13、闭合电路的总电阻。合电路的总电阻。注意：与发生磁通量变化的时间无关。注意：与发生磁通量变化的时间无关。例例.有一面积为有一面积为S100cm2的金属环，电的金属环，电阻为阻为R0.1，环中磁场变化规律如图，环中磁场变化规律如图所示，磁场方向垂直环面向里，则在所示，磁场方向垂直环面向里，则在t2t1时间内通过金属环某一截面的电荷时间内通过金属环某一截面的电荷量为量为_C例例.物理实验中，常用一种叫做物理实验中，常用一种叫做“冲击电流计冲击电流计”的仪器测定通过的仪器测定通过电路的电量如图所示，探测线圈与冲击电流计串联后可用来电路的电量如图所示，探测线圈与冲击电流计串联后可用来测定磁场的磁感应强度

14、已知线圈的匝数为测定磁场的磁感应强度已知线圈的匝数为n，面积为，面积为s，线圈，线圈与冲击电流计组成的回路电阻为与冲击电流计组成的回路电阻为R若将线圈放在被测匀强磁场若将线圈放在被测匀强磁场中，开始线圈平面与磁场垂直，现把探测圈翻转中，开始线圈平面与磁场垂直，现把探测圈翻转180，冲击电，冲击电流计测出通过线圈的电量为流计测出通过线圈的电量为q，由上述数据可测出被测磁场的磁，由上述数据可测出被测磁场的磁感应强度为（感应强度为（）AqR/SBqR/ns CqR/2nSDqR/2S例例.（2006全国理综卷全国理综卷）如图，在）如图，在匀强磁场中固定放置一根串接一电匀强磁场中固定放置一根串接一电阻

15、阻R的直角形金属导轨的直角形金属导轨aob（在纸面（在纸面内），磁场方向垂直纸面朝里，另内），磁场方向垂直纸面朝里，另有两根金属导轨有两根金属导轨c、d分别平行于分别平行于oa、ob放置。保持导轨之间接触良好，放置。保持导轨之间接触良好，金属导轨的电阻不计。现经历以下金属导轨的电阻不计。现经历以下四个过程：以速率四个过程：以速率v移动移动d，使它，使它与与ob的距离增大一倍；再以速率的距离增大一倍；再以速率v移动移动c，使它与，使它与oa的距离减小一半；的距离减小一半；然后，再以速率然后，再以速率2v移动移动c，使它回，使它回到原处；最后以速率到原处；最后以速率2v移动移动d，使，使它也回到原

16、处。设上述四个过程中它也回到原处。设上述四个过程中通过电阻通过电阻R的电量的大小依次为的电量的大小依次为Q1、Q2、Q3和和Q4，则（，则（）AQ1=Q2=Q3=Q4 BQ1=Q2=2Q3=2Q4 C2Q1=2Q2=Q3=Q4 DQ1Q2=Q3Q4 1 1、确定电源、确定电源:产生感应电流或感应电动势的那部分电路产生感应电流或感应电动势的那部分电路就相当于电源，利用就相当于电源，利用法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律确定其电动确定其电动势的大小，利用势的大小，利用楞次定律楞次定律确定其正负极确定其正负极.2 2、分析电路结构、分析电路结构,画等效电路图画等效电路图.3 3、利用电路规律求解、

17、利用电路规律求解,主要有欧姆定律，串并联规律等主要有欧姆定律，串并联规律等.注意：路端电压、内压注意：路端电压、内压例例.如图所示，水平面上平行放置的光滑金属导如图所示，水平面上平行放置的光滑金属导轨相距轨相距L=0.2 m，导轨置于磁感应强度，导轨置于磁感应强度B=0.5 T、方向与导轨平面垂直的匀强磁场中导轨左端接方向与导轨平面垂直的匀强磁场中导轨左端接阻值为阻值为R1.5 的电阻，导轨电阻可忽略今把的电阻，导轨电阻可忽略今把电阻为电阻为r0.5 的导体棒的导体棒ab放在导轨上，棒与导放在导轨上，棒与导轨垂直，接触良好若导体棒以轨垂直，接触良好若导体棒以=10ms的速的速度匀速向右运动，求

18、：度匀速向右运动，求：(1)导体棒中感应电动势的大小及通过导体棒中感应电动势的大小及通过ab棒的电棒的电流方向流方向(2)导体棒两端的电势差导体棒两端的电势差(3)维持导体棒做匀速运动，维持导体棒做匀速运动，所施加的向右的水平外力的大小所施加的向右的水平外力的大小1v 0.5A 由由a到到b 0.75V 0.05N例例.半径为半径为a a的圆形区域内有均匀磁场，磁感强度为的圆形区域内有均匀磁场，磁感强度为B=0.2TB=0.2T，磁场方向垂直纸面向里，半径为磁场方向垂直纸面向里，半径为b b的金属圆环与磁场同心地的金属圆环与磁场同心地放置，磁场与环面垂直，其中放置，磁场与环面垂直，其中a=0.

19、4ma=0.4m，b=0.6mb=0.6m，金属环，金属环上分别接有灯上分别接有灯L L1 1、L L2 2，两灯的电阻均为，两灯的电阻均为R=2R=2，一金属棒，一金属棒MNMN与金属环接触良好，棒与环的电阻均忽略不计与金属环接触良好，棒与环的电阻均忽略不计 （1 1）若棒以）若棒以v v0 0=5m/s=5m/s的速率在环上向右匀速滑动，求棒滑的速率在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直径过圆环直径OO OO 的瞬时（如图所示）的瞬时（如图所示）MNMN中的电动势和流中的电动势和流过灯过灯L L1 1的电流。的电流。（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

20、半圆环OLOL2 2O O 以以OO OO 为轴向上翻转为轴向上翻转9090，若此时磁场随时间均匀变化，其，若此时磁场随时间均匀变化，其变化率为变化率为B/t=4/B/t=4/（T/sT/s），求），求L L1 1的功率。的功率。例例.如图所示，位于同一水平面内的、两根平行的光滑金属如图所示，位于同一水平面内的、两根平行的光滑金属导轨，处在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨所在平面，导轨，处在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨所在平面，导轨的一端与一电阻相连；具有一定质量的金属杆导轨的一端与一电阻相连；具有一定质量的金属杆ab放在放在导轨上并与导轨垂直。现用一平行于导轨的恒力导轨上并与导轨垂直。现用一

21、平行于导轨的恒力F拉杆拉杆ab，使它由静止开始向右运动。杆和导轨的电阻、感应电流产使它由静止开始向右运动。杆和导轨的电阻、感应电流产生的磁场均可不计。用生的磁场均可不计。用E表示回路中的感应电动势，表示回路中的感应电动势，i表示表示回路中的感应电流，在回路中的感应电流，在i随时间增大的过程中，电阻消耗的随时间增大的过程中，电阻消耗的功率等于功率等于AF的功率的功率B安培力的功率的绝对值安培力的功率的绝对值CF与安培力的合力的功率与安培力的合力的功率DiE例例.竖直放置的竖直放置的U U形导轨宽为形导轨宽为L L，上端串有，上端串有电阻电阻R R。磁感应强度为。磁感应强度为B B的匀强磁场方向垂

22、的匀强磁场方向垂直于纸面向外。金属棒直于纸面向外。金属棒abab的质量为的质量为mm，与，与导轨接触良好，不计摩擦。从静止释放后导轨接触良好，不计摩擦。从静止释放后abab保持水平而下滑。试分析保持水平而下滑。试分析abab下滑过程中下滑过程中能量的转化情况，能量的转化情况，并确定能表征其最终能并确定能表征其最终能量转化快慢的物理量的值量转化快慢的物理量的值（1 1）加速度减小的加速运动）加速度减小的加速运动重力势能重力势能动能和电能动能和电能电能电能内能内能（2 2）匀速运动）匀速运动重力势能重力势能电能电能内能内能克服安培力做功其它形式能转化为电能克服安培力做功其它形式能转化为电能,安培力

23、做正功将电安培力做正功将电能转化为其它形式的能能转化为其它形式的能;例例.如图（如图（1）所示，电阻为）所示，电阻为R的矩形导线框的矩形导线框abcd，边长，边长ab=L，ad=h，质量为，质量为m，从某一高度自由落下，通过一匀强磁场，磁，从某一高度自由落下，通过一匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁场区域的宽度为场方向垂直纸面向里，磁场区域的宽度为h，线圈，线圈cd边刚进入磁边刚进入磁场就恰好开始做匀速运动场就恰好开始做匀速运动,那么在线圈穿越磁场的全过程，线框那么在线圈穿越磁场的全过程，线框中产生的焦耳热是多少？安培力做功为多少？（不考虑空气阻中产生的焦耳热是多少？安培力做功为多少？（不考虑

24、空气阻力）力）电磁感应的图象问题是高考中的热点问题，它要求考生做到电磁感应的图象问题是高考中的热点问题，它要求考生做到三会：三会：会识图会识图认识图象，理解图象的物理意义；认识图象，理解图象的物理意义；会作图会作图依据物理现象、物理过程、物理规律画出相应的图象；依据物理现象、物理过程、物理规律画出相应的图象；会用图会用图能用图象分析、描述电磁感应过程，用图象法解决问题。能用图象分析、描述电磁感应过程，用图象法解决问题。电磁感应的图象主要涉及磁感强度电磁感应的图象主要涉及磁感强度B、磁通量、磁通量、感应电动、感应电动势势e和感应电流和感应电流i随时间随时间t变化的图象，即变化的图象，即B-t图像

25、图像、-t图象图象、e-t图象图象、i-t图象图象等。对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流等。对于切割磁感线产生感应电动势和感应电流的情况还常涉及感应电动势的情况还常涉及感应电动势和感应电流和感应电流i随位移变化的图象，随位移变化的图象，即即e-x图象图象、i-x图象图象等。等。在研究这些图象时，主要弄清在研究这些图象时，主要弄清坐标轴表示的物理量坐标轴表示的物理量、截距截距、斜率斜率等的物理意义，要注意相关规律的应用，如等的物理意义，要注意相关规律的应用，如右手定则右手定则、楞楞次定律和法拉第电磁感应定律次定律和法拉第电磁感应定律等，有时还需要应用力学规律来等，有时还需要应用力学规律来分析

26、加速度、速度等。分析加速度、速度等。（五）电磁感应中的图像问题（五）电磁感应中的图像问题题91图v40cm40cm A AO Oi it/st/s3 31 1 2 24 4 5 5题题9292图图i it/st/sOO3 31 1 2 24 4 5 5B Bi it/st/sO O3 31 12 24 4 5 5C Ci it/st/sOO3 31 1 2 24 4 5 5DD例例.（19981998年全国高考试题）如图年全国高考试题）如图9191所示，一宽所示，一宽40cm40cm的匀强的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向。一边长为磁场区域，磁场方向垂直纸面向。一边长为20cm20cm的正方形

27、导线的正方形导线框位于纸面内，以垂直于磁场边界的恒定速度框位于纸面内，以垂直于磁场边界的恒定速度v=20cm/sv=20cm/s通过磁通过磁场区域，在运动过程中，线框有一边始终与磁场区域的边界平行。场区域，在运动过程中，线框有一边始终与磁场区域的边界平行。取它刚进入磁场的时刻取它刚进入磁场的时刻t=0t=0，在图，在图9292所示的图线中，正确反映所示的图线中，正确反映感应电流随时间变化规律的是（感应电流随时间变化规律的是（）例例.图中图中A是一边长为是一边长为l的方形线框的方形线框,电阻电阻为为R。今维持线框以恒定的速度沿。今维持线框以恒定的速度沿x轴轴运动，并穿过图中所示的匀强磁场运动，并

28、穿过图中所示的匀强磁场B区区域。若以域。若以x轴正方向作为力的正方向，轴正方向作为力的正方向，线框在图示位置的时刻作为时间的零线框在图示位置的时刻作为时间的零点点,则磁场对线框的作用力则磁场对线框的作用力F随时间随时间t的的变化图线为图中的图变化图线为图中的图()。图1注意题中规定的力的正方向。注意题中规定的力的正方向。例例.如图甲所示，一个闭合矩形金属线圈如图甲所示，一个闭合矩形金属线圈abcd从一从一定高度释放，且在下落过程中线圈平面始终在竖定高度释放，且在下落过程中线圈平面始终在竖直平面上。在它进入一个有直线边界的足够大的直平面上。在它进入一个有直线边界的足够大的匀强磁场的过程中，取线圈匀强磁场的过程中，取线圈dc边刚进磁场时边刚进磁场时t0，则描述其运动情况的图线可能是图乙中的则描述其运动情况的图线可能是图乙中的