1、山東省菏澤一中高二物理選修3-2導(dǎo)學(xué)案：電磁感應(yīng)知識(shí)網(wǎng)絡(luò) 現(xiàn)象：利用磁場(chǎng)變化產(chǎn)生電流的現(xiàn)象 條件 1.閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作切割磁感線運(yùn)動(dòng) 2.閉合電路的磁通量發(fā)生變化（本質(zhì)） 感應(yīng)電流方向 1.右手定則:適用于導(dǎo)體切割磁感線的情況 2.楞次定律:幾種不同的表達(dá)方式,適用面更寬 1.導(dǎo)線切割磁感線: 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小 2.法拉第電磁感定律: 3.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向的判斷:同感應(yīng)電流方向的判斷 1.力學(xué)問題:安培力,左手定則 2.能量問題:安培力做功過程中的能量轉(zhuǎn)化 綜合問題 3.電路問題:產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源 4.圖像問題:，圖像討論 1.自感現(xiàn)象本質(zhì):導(dǎo)體電流的變化引起磁通

2、量的變化而產(chǎn)生電磁感應(yīng) 自感 2.自感系數(shù)和自感電動(dòng)勢(shì) 3通電自感和斷電自感基礎(chǔ)知識(shí)一、磁通量1，定義：垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的面積S與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的乘積叫做穿過這個(gè)面的磁通量2公式：BS，此式的適用條件是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且線圈與磁場(chǎng)垂直3單位：韋伯（Wb），1Wb1Tm2=1Vs4磁通量是標(biāo)量，但有正負(fù)磁通量的正負(fù)不代表大小只表示磁感線是怎樣穿過平面的.即若以向里穿過某面的磁通量為正，則向外穿過這個(gè)面的磁通量為負(fù).5磁通的物理意義是穿過某一面積的磁感線條數(shù).6.要注意磁通量公式的應(yīng)用條件公式可以計(jì)算磁通量的大小，在具體操作時(shí)必須注意：（1）磁場(chǎng)必須是勻強(qiáng)磁場(chǎng)；（2）磁感線與線圈平面垂直，不垂直須取投影面積

3、.abc例1：如圖所示，環(huán)形導(dǎo)線a中有順時(shí)針方向的電流，a環(huán)外有兩個(gè)同心導(dǎo)線圈b、c，與環(huán)形導(dǎo)線a在同一平面內(nèi)。當(dāng)a中的電流增大時(shí)，穿過線圈b、c的磁通量各如何變化？在相同時(shí)間內(nèi)哪一個(gè)變化更大？二、電磁感應(yīng)現(xiàn)象1電磁感應(yīng)現(xiàn)象：利用磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)2 產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化 三、楞次定律：1楞次定律：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化2右手定則：伸開右手，使大拇指跟其余四個(gè)手指垂直，并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi)，把右手放入磁場(chǎng)中，讓磁感線垂直穿入手心，大拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)方向，那么其余

4、四指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向3. 應(yīng)注意的幾個(gè)問題（1）由楞次定律判斷出的感應(yīng)電流的方向就是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向在電路不閉合的情況下，導(dǎo)體中無感應(yīng)電流，但有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，此時(shí)可先假設(shè)電路閉合，然后再由楞次定律來判斷（當(dāng)然，導(dǎo)體切割磁感線也可直接用右手定則）（2）存在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源，電源內(nèi)部的電流方向與電動(dòng)勢(shì)方向相同，由低電勢(shì)到高電勢(shì)在解決實(shí)際問題時(shí)，要能正確區(qū)分電源的內(nèi)外部例2.一航天飛機(jī)下有一細(xì)金屬桿，桿指向地心若僅考慮地磁場(chǎng)的影響，則當(dāng)航天飛機(jī)位于赤道上空（ ）A由東向西水平飛行時(shí)，金屬桿中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向一定由上向下B由西向東水平飛行時(shí)，金屬桿中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向一定由上向

5、下C沿經(jīng)過地磁極的那條經(jīng)線由南向北水平飛行時(shí)，金屬桿中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向一定由下向上D沿經(jīng)過地磁極的那條經(jīng)線由北向南水平飛行時(shí)，金屬桿中一定沒有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)四、楞次定律與右手定則的區(qū)別和聯(lián)系右手定則適用于一段直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情況，具體應(yīng)用時(shí)一般要求導(dǎo)線上各點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度相同和速度相同。楞次定律適用一般的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，對(duì)象是一閉合回路，無論是部分導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)引起的通過回路磁通量變化，還是磁感應(yīng)強(qiáng)度或面積的變化引起回路的磁通量變化，都可以用楞次定律判定回路中中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向，楞次定律是判定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向的普遍適用的規(guī)律，右手定則是楞次定律的特例，它只適用于導(dǎo)線切割磁感線運(yùn)動(dòng)。例3：如

6、圖所示，水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動(dòng)的金屬棒PQ、MN。當(dāng)PQ在外力作用下運(yùn)動(dòng)時(shí)，MN在磁場(chǎng)作用下向右運(yùn)動(dòng)，則PQ所做的運(yùn)動(dòng)可能是（ ）A、向右勻加速運(yùn)動(dòng) B、向左勻加速運(yùn)動(dòng)C、向右勻減速運(yùn)動(dòng) D、向左勻減速運(yùn)動(dòng)五、法拉第電磁感應(yīng)定律1電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源. 2法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容是：電磁感應(yīng)中線圈里的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)跟穿過線圈的磁通量變化率成正比數(shù)學(xué)表達(dá)式為或其中式中的n為線圈的匝數(shù)，又叫磁通量的變化率，E的單位是伏特3.理解：（1）、/t的區(qū)別磁通量為狀態(tài)量，指“線圈在某位置(某一時(shí)刻)的磁通量”；磁通變化量為過程量，指 “線圈從

7、某一位置到另一位置過程中(某段時(shí)間內(nèi))的磁通變化量”； 磁通量的變化量一般有三種情況：當(dāng)回路面積S不變的時(shí)候， ；當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變的時(shí)候，；當(dāng)回路面積S和磁感應(yīng)強(qiáng)度B都不變，而他們的相對(duì)位置發(fā)生變化（如轉(zhuǎn)動(dòng)）的時(shí)候，（S1是回路面積S在與B垂直方向上的投影的變化量）/t磁通變化率也是狀態(tài)量，它是描寫磁通量變化快慢的物理量，等于磁通變化量與完成這一變化所用時(shí)間的比值。磁通量通常為時(shí)間的函數(shù)，這一函數(shù)如果存在最大值和最小值，則磁通量最大的時(shí)刻，磁通的變化率一定為零。不能決定E的大小，/t才能決定E的大小，而/t與之間無大小上的必然聯(lián)系。（2）它是定量描述電磁感應(yīng)現(xiàn)象的普遍規(guī)律，不管用什么方式產(chǎn)生

8、的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小均可由它計(jì)算式中若t 取一段時(shí)間,則E為t這段時(shí)間內(nèi)的平均值，要注意的是當(dāng)磁能量的變化率不是均勻變化時(shí)，平均電動(dòng)勢(shì)一般不等于初態(tài)與末態(tài)電動(dòng)勢(shì)的算術(shù)平均值。若t趨近于零，則E為瞬時(shí)值。但中學(xué)階段一般只用來計(jì)算平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，如果是恒定的，那么E是穩(wěn)恒的.(3).若回路與磁場(chǎng)垂直的面積S不變，電磁感應(yīng)僅是由B的變化引起的，那么上式可表示為：是磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率；若磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，電磁感應(yīng)是由于S的變化引起的，則，在有些問題中，選用這兩種表達(dá)方式解題會(huì)更簡(jiǎn)單六、導(dǎo)線切割磁感線的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)體切割磁感線時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為E= BLv1適用條件：除了磁場(chǎng)必須

9、是勻強(qiáng)磁場(chǎng)外，磁感強(qiáng)度B、切割速度v、導(dǎo)體棒長(zhǎng)度L三者中任意兩個(gè)都應(yīng)垂直的，即這三個(gè)關(guān)系必須是同時(shí)成立的。如有不垂直的情況，應(yīng)通過正交分解取其垂直分量代入。2公式中L的意義公式E = mBLv中L的意義應(yīng)理解為導(dǎo)體的有效切割長(zhǎng)度。所謂導(dǎo)體的有效切割長(zhǎng)度，指的是切割導(dǎo)體兩端點(diǎn)的連線在同時(shí)垂直于v和B的方向上的投影的長(zhǎng)度。3公式中v的意義對(duì)于公式E = BLv中的v，首先應(yīng)理解為導(dǎo)體與磁場(chǎng)間相對(duì)速度，所以即使導(dǎo)體不動(dòng)而磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)，也能使導(dǎo)體切割磁感線而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；其次，還應(yīng)注意到v應(yīng)該是垂直切割速度；4. “旋轉(zhuǎn)切割”問題：還應(yīng)注意到在“旋轉(zhuǎn)切割”這類問題中，導(dǎo)體棒上各部分的切割速度不同，此時(shí)的

10、v則應(yīng)理解為導(dǎo)體棒上各部分切割速度的平均值，在數(shù)值上一般等于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)體棒中點(diǎn)的切割速度。（1）長(zhǎng)為L(zhǎng)的導(dǎo)體棒在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：以端點(diǎn)為軸時(shí)，E=（平均速度取中點(diǎn)位置線速度）5.矩形線圈旋轉(zhuǎn)問題面積為S的單匝矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中以角速度繞垂直于磁場(chǎng)線圈平面內(nèi)的任意軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：線圈平面與磁感線平行時(shí)，E=BS；線圈平面與磁感線垂直時(shí)，E=0線圈平面與磁感線夾角為 時(shí)， 七、公式E = BLv與公式E =的比較1對(duì)象不同：E=n的研究對(duì)象是一個(gè)回路，E=BLv研究對(duì)象是磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的一段導(dǎo)體。2物理意義不同：E=n求得是t時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)

11、電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)t0時(shí)，則E為瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；而E=BLv，如果v是某時(shí)刻的瞬時(shí)速度，則E也是該時(shí)刻的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；若v為平均速度，則E為平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。3E=n求得的電動(dòng)勢(shì)是整個(gè)回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，而不是回路中某部分導(dǎo)體的電動(dòng)勢(shì)。整個(gè)回路的電動(dòng)勢(shì)為零，其回路中某段導(dǎo)體的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不一定為零。4E=BLv和E=n本質(zhì)上是統(tǒng)一的。前者是后者的一種特殊情況。但是，當(dāng)導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，用EBLv求E較好；當(dāng)穿過電路的磁通量發(fā)生變化，用E=求E較好。例4：如圖所示，在磁感強(qiáng)度為0.1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)與之垂直的金屬框ABCD，框電阻不計(jì)，上面接一個(gè)長(zhǎng)0.1m的可滑動(dòng)的金屬絲ab，已知金屬絲質(zhì)量為0.

12、2g，電阻R0.2，不計(jì)阻力，求金屬絲ab勻速下落時(shí)的速度。八、如何求電磁感應(yīng)中的電量設(shè)某一回路的總電阻為R，在時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E= ，所以平均感應(yīng)電流為I=，根據(jù)I=，故通過電阻的電量為。此式表明，電量只與線圈的匝數(shù)、回路磁通量的改變和總電阻有關(guān)，與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的速度及所經(jīng)歷的時(shí)間無關(guān)九：自感1. 自感現(xiàn)象:由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象 2自感電動(dòng)勢(shì)：自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫做自感電動(dòng)勢(shì)3自感電動(dòng)勢(shì)的方向：自感電動(dòng)勢(shì)總是阻礙導(dǎo)體中原來電流的變化，當(dāng)電流增大時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)與原來電流方向相反；當(dāng)原來電流減小時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)的方向與原來電流方向相同另外，“阻礙”不是“阻止”，電流仍在變化4自感電動(dòng)勢(shì)大?。鹤愿须妱?dòng)勢(shì)大小與電流的變化率和自感系數(shù)有關(guān)，與二者皆成正比關(guān)系自感電動(dòng)勢(shì)與電流I、電流的變化量I無