高考专题 电磁感应与电磁学综合

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1、电磁感应与电磁学综合【考纲要求】1.理解电磁感应现象，并能对有关问题进行准确分析。2.熟练掌握右手定则，楞次定律，并能灵活解决各类感应电动势、感应电流的方向问题。3.掌握法拉第电磁感应定律，并能计算感应电动势、感应电流的大小。4.了解自然现象及自感系数，并能解释有关常见的自感现象。【知识结构】热点导析1.电磁感应专题的重难点重点指一个条件（电磁感应产生的条件）；二个定律（楞次定律、法拉第电磁感应定律）；三个步骤（应用楞次定律判断感应电动势和感应电流方向的步骤）。难点：一是正确理解楞次定律中“阻碍”的物理含义；二是灵活应

2、用动力学观点和能的转化和守恒定律观点解决电磁感应问题。2.“阻碍”的含义“阻碍”不是“阻止”，不是“削弱”，也不是“反抗”，应是反抗磁通量增加而不能阻止总磁通量的增加；补偿磁通量的减小而不能阻止总磁通量的减小。从导体和磁场的相对运动角度来看，感应电流总要阻碍相对运动；外力正是在克服感应电流磁场的阻碍作用中实现把机械能转化为电能；在自感现象中，阻碍原电流的变化。3.法拉第感应定律的表达式法拉第感应定律的原始表达式ε=n。当由于面积变化而引起感应电动势，ε=NB；当由于磁感强度变化而引起感应电动势，ε=NS；当由于线圈自身

3、电流变化而引起感应电动势ε自=L；当由于感应电场作用，使电荷定向运动形成电流，在Δt时间迁移的电量q=Δt=。4.用功能观点分析电磁感应现象楞次定律和法拉第电磁感应定律是能的转化和守恒定律在电磁感应现象中的反映。机械能转化为电能是通过克服磁场力做功而实现的，电能转化为机械能是通过磁力做功而实现的。电能转化为电热是通过电流流经电阻而实现的。两类常见的电磁感应综合题，一是由电源提供电流，该电流在磁场中受力引起运动，由于运动切割磁感线产生感应电动势。对其中导体运动情况分析时应用动力学方法，对变化加速过程处理时可采用能量守恒求

4、解。另一类是由于外力牵引力产生运动，由于运动而切割磁感线产生感应电流，随之又出现“因电而（阻）运”的过程，从动力学和能量两个方面着手分析求解。5.自感现象自感电动势方向依靠楞次定律判断，线圈所产生的自感电动势大小可大于原电源电动势大小（当电路断开时），一定小于原电源电动势大小（当电路接通时）。线圈中所产生的自感电流一定小于等于原电流的数值。典型例析例1在磁棒自远处匀速沿一圆形线圈的轴线运动，并穿过线圈向远处而去，如图7-13-1所示，则下列图7-13-2中较正确反映线圈中电流i与时间t关系的是（线圈中电流以图示箭头为正

5、方向）（）解析本题为1997年上海高考试题从图中可以看出，条形磁铁从左侧进入线圈时，由楞次定律可判断线圈中感应电流方向与图示电流方向相同，同样可分析，当条形磁铁从左侧离开线圈时，线圈中的感应电流又反向，正确答案为B。说明本题半定量地讨论感应的变化规律。感应电流方向判定用楞次定律来求解。感应电流大小判断应用法拉第电磁感应定律，当磁铁远离线圈和对称跨越在线圈两侧时，穿过线圈的磁通量分别为最小和最大，而磁通量的变化率均为最小，所以才有题图中B选项的分布规律。例2如图7-13-3所示，竖直放置的螺线管与导线abcd构成回路，导

6、线所围区域内有一垂直纸面向里的变化的匀强磁场，螺线管下方水平桌面上有一导体圆环。导体abcd所围区域内磁场的磁感强度按下列图7-13-4中哪一图线所表示的方式随时间变化时，导体圆环将受到向上的磁场作用力？解析本题为1999年上海高考试题C、D中B随t是均匀变化，在螺线管中产生的稳定电流，这样在圆环中不能产生感应电流，圆环也就不能受到作用力。A中磁场变大，但变化率却是越来越小，由ε=，可知螺线管中电流越来越小，由楞次定律判断可知电流方向为dcbad，由此可知螺管在圆环中产生的磁场方向向上，且磁场程度逐渐减小，再由楞次定律

7、可判定圆环为了阻碍磁通量减小，受到向上的作用力，有向上运动的趋势。答案应选A。说明A、B答案中B-t图线均为曲线，曲线上每点的磁场变化率即为该点切线的斜率，由此可知A中变化率越来越小，B中变化率则越来越大。例3图7-13-5中A是一边长为l的方形线框，电阻为R，今维持线框以恒定的速度v沿x轴运动，并穿过图7-13-5所示的匀强磁场B区域。若以x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点，则磁场对线框的作用力F随时间t的变化图线为图7-13-6中的。解析本题为1994年全国高考试题，答案为B。在线框进入磁

8、场过程和穿出磁场过程中，由楞次定律判断产生感应电流，受到安掊力的效果应阻碍相对运动，F为负方向，且是恒力，故选B。另外也可用右手定则和左手定则分别判断感应电流方向和受力方向。闭合线圈的运动方向和感应电流所受安培力的方向始终相反。所以从能量的角度理解为线圈的动能或外力所做的功用于克服安培力做功，即产生电能。说明若要画出线图中电流随时