14电磁感应的案例分析
高中物理第1章电磁感应与现代生活1.4电磁感应的案例分析电磁感应涉及电路问题分析思路全国公开课一等奖
L
＝ B2 L2v R总
案例中安 培力
- I感 F安＝+BR2 L总2v
v
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电磁感应现象中力与运动
2、常见运动类型
变加速运动 （动态）
F安随v 增大
匀速运动 （稳态）
F安 mg
F安 mg
9/12
电磁感应现象中能量转化
1、导体切割磁感线时（动生电动势）：
机械能 → 电能 → 内能、其它能
2、磁场强弱发生改变时（感生电动势） ：
间电阻和导轨电阻不计。金属棒在垂直于棒和磁场 方向恒力F作用下，以10m/s速度从ab运动到a1b1， 移动距离是0.5m。 （1）求金属棒上产生感应电动势大小和方向。 （2）求施加在金属棒上外力大小和方向。 （3）分析金属棒运动过程中能量转化情况。
a
a1
F v
b
b1
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电磁感应包括电路问题分析思绪
磁场能 → 电能 → 内能、其它能
3、惯用规律 ：
（1）机械功率与电功率关系为： Fv E感I感 （2）安培力做功：W安 ＝E电 （3）当负载为电动机时功率关系为
P总＝E感 I感 I（2 R r） E反 I PQ P机械
（4）能量转化和守恒定律
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课堂练习
4 、 如 图 所 表 示 ， 匀 强 磁 场 B ＝ 0.4T ， 导 体 ab 长 L ＝ 40cm，以v＝5m/s速度匀速向右运动，框架电阻不计，Rab ＝0.5Ω。求：
1、公式： E n Φ t
2、推论：E BLv sin
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课堂练习1. 关于某一闭合电路中感应电动势大
小E，以下说法中正确是（
C）
A.E跟穿过这一闭合电路磁通量大小成正比
培养学生的实验技能设计简单的电磁感应实验及实际应用案例分析
培养学生的实验技能设计简单的电磁感应实验及实际应用案例分析电磁感应是物理学中的重要概念，通过设计简单的电磁感应实验可以帮助学生理解和掌握相关原理，并且能够培养学生的实验技能。
本文将介绍一种适合学生进行的简单电磁感应实验，并分析实际应用案例。
实验设计：实验材料：- 铜线圈- 铁芯- 电池- 开关- LED灯- 磁铁实验步骤：1. 首先将铜线围绕铁芯绕成一个圈，确保线圈的每圈之间都没有间隔。
2. 将铜线上的两端分别连接到电池的正负极。
3. 在电路中添加一个开关，将其与电池并联，使得开关可以控制电流的通断。
4. 将一个LED灯的正极与电池的正极相连，将其负极与电路的中点相连。
5. 将一个磁铁靠近线圈，观察LED灯的亮灭情况。
实验原理：根据法拉第电磁感应定律，当磁通量通过一个闭合线圈时，线圈中会产生感应电动势，从而产生感应电流。
当磁铁靠近线圈时，磁铁的磁场会穿过线圈，导致磁通量发生变化，从而产生感应电动势。
如果电路中有LED灯，当感应电动势产生时，会使得LED灯亮起。
实际应用案例分析：电磁感应的应用十分广泛，以下以一个实际应用案例进行分析。
案例：电磁感应在发电机中的应用发电机是一种将机械能转化为电能的设备，其中电磁感应起到了关键的作用。
发电机的结构基本上与我们设计的简单实验类似，包括铜线圈、铁芯和磁铁。
当发电机的转子旋转时，转子上的磁铁会与定子上的线圈靠近或远离，使得磁通量发生变化。
根据电磁感应定律，线圈中会产生感应电动势，通过导线传输到电路中。
这样，我们就可以得到一个稳定的电流输出。
发电机在现代生活中扮演着重要的角色，广泛应用于发电厂、风力发电、太阳能发电等领域。
通过设计简单的电磁感应实验，可以帮助学生更好地理解发电机的工作原理，并培养他们的实验技能。
总结：通过设计简单的电磁感应实验及分析实际应用案例，可以帮助学生理解电磁感应的原理，并培养其实验技能。
电磁感应不仅仅存在于实验室中，还广泛应用于各个领域，这些实际应用案例有助于学生将所学知识与实际联系起来，提高他们的学习兴趣和应用能力。
初三物理案例分析电磁感应实验
初三物理案例分析电磁感应实验引言：电磁感应是物理学中非常重要的一个概念，它指的是在磁场的作用下，导体中会产生感应电动势，从而产生电流。
这一现象广泛应用于电磁感应电机、发电机等技术领域，为我们的日常生活提供了很多便利。
本文将以一个电磁感应实验案例展开，以帮助读者更好理解电磁感应这一概念及其应用。
实验名称：电磁感应实验实验目的：通过电磁感应实验，观察和研究磁场对导体产生感应电动势的影响，以及导体中电流大小与磁场强度、导体材质和线圈匝数之间的关系。
实验材料：1. 铜线圈2. 磁铁3. 万用表4. 直流电源实验步骤：1. 将铜线圈绕在一个非磁性物体上，确保线圈的匝数不变。
2. 在直流电源的两端接上线圈，注意正负极的连接。
3. 将线圈的一端靠近磁铁，并保持一定的距离。
4. 打开电源，使电流流过线圈。
5. 使用万用表来测量电流大小。
案例分析：在该实验中，研究者通过改变磁场对线圈的位置和电流的流动方向来观察电磁感应现象。
实验结果表明，在磁铁靠近线圈时，磁铁会产生一个磁场，导致线圈中的电荷运动，从而产生感应电动势。
这一感应电动势会导致电流的流动，并最终在万用表上显示出一个特定的数值。
进一步分析发现，磁场强度对感应电动势和电流的大小具有重要影响。
当磁场的强度增大时，由于磁通量密度的增加，感应电动势也会增大，导致电流增强。
反之，当磁场强度减小时，感应电动势和电流也随之减小。
此外，导体材质也会对电磁感应实验产生影响。
不同材质的导体由于其电阻系数不同，导致感应电流的大小也不同。
一般来说，电阻小的导体会产生较大的感应电流，而电阻大的导体则感应电流较小。
线圈的匝数也是影响感应电动势和电流大小的重要因素。
当线圈的匝数增加时，单位长度上感应电动势也会随之增加，导致电流的增大。
因此，在实际应用中，我们可以通过改变线圈的匝数来调整电流大小，以满足不同的需求。
实验应用：电磁感应实验的应用非常广泛。
其中，电磁感应电机和电动发电机就是最典型的例子。
电磁感应的案例分析ppt课件演示文稿
【精讲精析】
设电源内阻为 r′，当开关 S 断开
E 40 V 时，I1＝ ，即 1.6 A＝ ，得 r′＝ 1 R＋ r′ 24 Ω＋ r′ Ω.当开关 S 闭合时， I2＝ 4 A， 则 U 内＝ I2· r′＝ 4 V， U 外 ＝ E－ U 内 ＝40 V－ 4.0 V＝ 36 V，即电动机两端 U外 2 36 的电压为 36 V．P 热＝ I r＝ I2－ r＝ 4.0－24 R
核心要点突破
一、反电动势的理解 1．反电动势的产生原理 如图1－4－1所示，当电动机通过如图所示电流时， 线圈受安培力方向可由左手定则判定，转动方向 如图所示，此时AB、CD两边切割磁感线，必有感 应电动势产生，感应电流方向可由右手定则来判 定，与原电流方向相反，故这个电动势叫做反电 动势，它会阻碍线圈的转动．如果线圈维持原来 的转动，电源就要向电动机提供电能，此时电能 转化为其他形式的能．
即时应用 (即时突破，小试牛刀) 1.一台小型直流风扇的额定电压为22 V，正常工 作时的电流为0.8 A，若电动机的线圈电阻为2.5 Ω ，则这台电动机的反电动势为 ________ ，电 动机的输出功率为________． 解析：由U＝IR＋E知 E＝U－IR＝(22－0.8×2.5) V＝20 V P出＝EI＝20×0.8 W＝16 W. 答案：20 V 16 W
答案：(1)1.6 A
(2)1.28 W
1.28 W
课堂互动讲练
反电动势的理解 如图 1 － 4 － 3 所示， M 为一线圈电阻 r ＝ 0.4 Ω的电动机，R＝24 Ω，电源电动势E＝40 V．当开关S断开时，电流表的示数I1＝1.6 A； 当开关S闭合时，电流表的示数I2＝4.0 A，求开 关 S 闭合时电动机发热消耗的功率和电动机线 圈的反电动势E反．
1.4电磁感应的案例分析
l=0.5m，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角。 轨始终良好接触，已知两棒的质量均为0.02kg，电阻均为R=0.1Ω ，
整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度为
B=0.2T，棒ab在平行于导轨向上的力F作用下，沿导轨向上匀速运
动，而棒cd恰好能保持静止。取g=10m/s2，问： （1）通过cd棒的电流I是多少？方向如何？ （2）棒ab受到的力F多大？ （3）棒cd每产生0.1J的热量， 力F做的功W是多少？
匀强磁场中，磁感应强度方向与导轨所在平面垂直。现
将一质量为m、电阻可以忽略的金属棒MN从图示位置由
静止开始释放。金属棒下落过程中保持水平，且与导轨
接触良好。已知某时刻后两灯泡保持正常发光。重力加
速度为g。求： (1)磁感应强度的大小； (2)灯泡正常发光时导体棒的运动速率。
9
3.如图所示，两根足够长的光滑金属导轨MN、PQ之间的间距为 完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置，每棒两端都与导
1.4 电磁感应的案例分析
ɑ
1
直流电动机的工作原理
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
闭合电键观看
2
直流电动机的工作过程：
3
学过电磁感应现象以后，我们可以从另一个角度审视这个问题。
电动机转动时，线圈内是否也会产生感应电动势？
4
案例1
启动家用空调时，室内的电灯往往会暗一下；正在 转动的电风扇叶片，一旦被卡住，电风扇电动机的温度
会立刻上升，时间一久，便会发出一种焦糊味，十分危 险。产生这些现象的原因是什么呢?
10
4.如图甲所示，在水平面上固定有长为L=2m、宽为d=1m的金属 “U”形轨导，在“U”形导轨右侧l=0.5m范围内存在垂直纸面向 里的匀强磁场，且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示。在 t=0时刻，质量为m=0.1kg的导体棒以v0=1m/s的初速度从导轨的左 端开始向右运动，导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ =0.1，导 轨与导体棒单位长度的电阻均为 λ=0.1Ω/m ，不计导体棒与导轨 之间的接触电阻及地球磁场的影响（取g=10m/s2）。 （1）通过计算分析4s内导体棒的运动情况； （2）计算4s内回路中电流的大小，并判断电流的方向； （3）计算4s内回路产生的焦耳热。
初中物理电磁感应的因素与应用案例详述
初中物理电磁感应的因素与应用案例详述电磁感应是指导体内的电子在磁场变化时所产生的感应电动势。
它是电磁现象中非常重要的一个方面，也是现代电磁技术的基础之一。
本文将详述影响电磁感应的因素，并给出一些实际应用案例。
一、影响因素1. 磁场的变化率：根据法拉第电磁感应定律，磁通量的变化率与感应电动势成正比。
当磁场的变化率越大，感应电动势就越大。
这表明，磁场变化得越快，电磁感应效应越显著。
2. 磁场的强度：磁场的强度越大，感应电动势也就越大。
这是因为感应电动势与磁场强度成正比。
3. 线圈的匝数：匝数表示导体环绕磁通线的圈数。
增加线圈的匝数可以增加感应电动势。
这是因为匝数的增加会使磁场的影响更加集中，从而增强电磁感应效应。
4. 导体的长度：导体的长度对电磁感应的大小有一定影响。
当长度增加时，感应电动势也会相应增加。
这是因为长度的增加会使导体所受到的磁场作用时间较长，从而增强了电磁感应效应。
5. 导体的材质：不同材质的导体对电磁感应的响应程度不同。
一般来说，良导体对电磁感应的响应更强，而绝缘体的响应较弱。
二、应用案例1. 发电机：发电机是利用电磁感应原理进行能量转换的装置。
它通过旋转磁场和线圈，改变磁通量，从而在线圈中产生感应电动势。
这个原理广泛应用于发电厂和交流发电器中。
2. 变压器：变压器是利用电磁感应原理改变交流电压的装置。
它由两个线圈和一个铁芯组成。
交流电通过一个线圈，产生变化的磁场，导致另一个线圈中产生感应电动势。
这样，可以实现电压的升降。
3. 感应炉：感应炉利用电磁感应原理加热导体。
它通过将金属材料放置在变化的磁场中，感应电动势会在导体中产生涡流，从而使导体发热。
这个原理在炼钢、熔炼和加热处理等工业领域得到广泛应用。
4. 电磁制动器：电磁制动器利用电磁感应原理来实现制动功能。
它通过改变磁场的大小和方向，产生感应电动势，从而使制动器产生阻力，实现制动效果。
这个原理在电动自行车和汽车等交通工具中常见。
5. 感应计算器：一些现代计算器使用电磁感应原理来实现能量供应。
高中物理-电磁感应的案例分析
案例2：如图所示，MN和PQ为竖直方向的两平行长 直金属导轨(无限长)，间距L为0.4m,电阻不计，导轨 所在平面与磁感应强度B=0.50T的匀强磁场垂直。导 轨两端分别接有滑动变阻器和阻值为3.0Ω的电阻 R1. 质量为0.006kg、电阻为1.0Ω的金属杆ab始终垂直 于导轨，并与其保持光滑接触。当杆ab以速率v匀速 下滑时，整个电路消耗的功率P为0.27w（g取10）
案例1： 设电流表相当于一个电阻值为1Ω的电阻，磁 场的磁感应强度B为0.1T，导体间的距离L为1m,金属 棒电阻为1Ω，导轨电阻不计。金属棒在垂直磁场放置， 以10m/s的速度水平向右运动 1）此时金属棒上产生的感应电动势大小,感应电流的方 向 2) 此时金属棒ab两端的电势差 3）金属棒将做什么运动？ 4）分析在金属棒运动过程中能量的转换情况 5）求金属棒运动过程中克服安培力做了多少功？
R1
M
P
×
×
×
×
×
试求：
a
×
×
×
×
b
×
（3）分析匀速直线运动时能量转化
v
的情况
×
×
×
×
×
B
当杆做匀速直线运动时，其不断减
× × × × × 少的重力势能全部转化为电能，再转
× × RP × × × 化为金属杆和上述电阻的内能
N
Q
l
案例2：如图所示，MN和PQ为竖直方向的两平行长 直金属导轨(无限长)，间距L为0.4m,电阻不计，导轨 所在平面与磁感应强度B=0.50T的匀强磁场垂直。导 轨两端分别接有滑动变阻器和阻值为3.0Ω的电阻 R1. 质量为0.006kg、电阻为1.0Ω的金属杆ab始终垂直 于导轨，并与其保持光滑接触。当杆ab以速率v匀速 下滑时，整个电路消耗的功率P为0.27w（g取10）
电磁感应在生活中的应用实例及其原理分析
电磁感应在生活中的应用实例及其原理分析在我们的日常生活中，电磁感应现象无处不在，它为我们的生活带来了诸多便利和创新。
电磁感应是指因磁通量变化产生感应电动势的现象，这一原理被广泛应用于各种电器设备和技术中。
接下来，让我们一起探索电磁感应在生活中的几个典型应用实例，并深入了解其背后的原理。
首先，我们来看看发电机。
发电机是将机械能转化为电能的重要设备，其工作原理就是基于电磁感应。
在一个简单的交流发电机中，有一个旋转的磁场和一个固定的线圈。
当磁场旋转时，通过线圈的磁通量不断变化，根据电磁感应定律，在线圈中就会产生感应电动势。
如果将这个线圈与外部电路连接，就会形成电流。
无论是大型的水力发电站、火力发电站，还是小型的汽车发电机，其基本原理都是相同的。
以水力发电站为例，水的势能转化为水轮机的机械能，水轮机带动发电机的转子旋转，从而产生电能。
在这个过程中，电磁感应起到了关键的作用，它使得机械能能够高效地转化为电能，并通过电网输送到千家万户，为我们的生活提供了源源不断的电力支持。
接下来，说一说变压器。
变压器是一种用于改变交流电压的设备，它在电力输送和电子电路中都有着广泛的应用。
变压器由两个或多个绕在同一铁芯上的线圈组成。
当输入交流电压施加在一个线圈（称为初级线圈）上时，由于电磁感应，在另一个线圈（称为次级线圈）中会产生感应电动势。
根据线圈的匝数比，次级线圈上的电压可以高于或低于初级线圈上的电压。
在电力输送中，发电厂发出的电压通常较低，为了减少输电过程中的能量损耗，需要通过变压器将电压升高，然后再通过输电线路输送到远方。
在用户端，又需要通过变压器将电压降低，以供家庭和工业使用。
变压器的应用使得电力能够以高效、安全的方式进行传输和分配。
电磁炉也是电磁感应在生活中的一个常见应用。
电磁炉的工作原理是利用电磁感应在锅底产生涡流，从而使锅底发热来加热食物。
电磁炉内部有一个线圈，当交流电流通过线圈时，会产生一个变化的磁场。
这个变化的磁场能够穿透锅底，在锅底内部产生感应电流，也就是涡流。
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14电磁感应的案例分析
电磁感应是物理学中的一个重要概念，指的是当一个导体处于磁场中
运动时，会在导体中产生感应电流。
下面将通过几个案例来分析电磁感应
的具体应用。
案例一：变压器
变压器是应用电磁感应原理的一种重要设备。
变压器由一个主线圈和
一个副线圈组成，通过交流电源在主线圈中产生变化的电流，进而产生变
化的磁场。
这个变化的磁场通过铁芯传导到副线圈中，从而在副线圈中引
发电流。
根据电磁感应定律，主线圈中的变化磁场会导致副线圈中感应电
流的产生。
变压器通过变换主、副线圈的比例关系，可以实现电压的升降。
这一原理被广泛应用于电力系统中，使电能在输送过程中得以有效变换。
案例二：发电机
发电机是利用电磁感应原理将机械能转化为电能的设备。
在一个发电
机中，通过机械装置给转子提供机械能，使得转子在磁场中旋转。
转子上
的导线环被称为转子绕组，在磁场中旋转时，会在其两端产生感应电动势。
根据电磁感应定律，感应电动势与导线的速度和磁场的变化率有关。
通过
这种方式，机械能转化为了电能。
发电机的应用广泛，例如在发电厂、汽车、船舶等领域。
案例三：感应加热
感应加热是通过电磁感应原理来加热导体的一种技术。
当交流电流通
过一根线圈时，会在线圈周围产生变化的磁场。
当一个导体（例如金属）
在这个变化的磁场中运动时，由于电磁感应，在导体中会产生感应电流。
这个感应电流会在导体中产生焦耳热，从而使导体升温。
感应加热技术可以应用于许多领域，例如金属加热、工业烘干、电磁炉等。
案例四：磁悬浮列车
磁悬浮列车是一种利用电磁感应原理进行悬浮和驱动的交通工具。
在磁悬浮轨道上，埋设有电磁铁，在车辆底部也安装了磁体。
当车辆通过电磁铁时，电磁感应原理使得车辆和轨道之间产生互斥力，从而实现悬浮。
同时，通过改变电流的方向和大小，可以实现对车辆的推动和制动。
磁悬浮列车具有高速、平稳、节能等特点，被广泛应用于一些高铁线路。
综上所述，电磁感应在现代生活中有着广泛的应用，包括变压器、发电机、感应加热和磁悬浮列车等。
这些应用的出现和发展，使得电磁感应理论得到了实际的应用和验证，对于科学研究和现代技术的发展起到了重要的推动作用。