高中物理人教版（2019）必修第三册 第十三章电磁感应与电磁波初步单元综合（24张PPT）

(共24张PPT)
第十三章 电磁感应与电磁波初步
单元整合综合复习
一、磁场、磁感应强度
1.磁场的基本性质
磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有 的作用.
2.磁感应强度
(1)物理意义：描述磁场的强弱和 .
(2)定义式： (通电导线垂直于磁场).
(3)方向：小磁针静止时 .
(4)单位：特斯拉，符号为T.
磁力
方向
N极的指向
3.匀强磁场
(1)定义：磁感应强度的大小处处相等、方向 的磁场称为匀强磁场.
(2)特点：疏密程度相同、方向相同的平行直线.
4.地磁场
(1)地磁的N极在地理 附近，S极在地理 附近，
磁感线分布如图1所示.
(2)在赤道平面上，距离地球表面高度相等的各点，
磁感应强度 ，且方向水平 .
处处相同
南极
北极
相等
向北
二、磁感线和电流周围的磁场
1.磁感线的特点
(1)磁感线上某点的 方向就是该点的磁场方向.
(2)磁感线的疏密程度定性地表示磁场的 ，在磁感线较密的地方磁场 ；在磁感线较疏的地方磁场 .
①磁感线是闭合曲线，没有起点和终点，在磁体外部，从 指向 ；在磁体内部，由 指向 .
②同一磁场的磁感线不中断、不 、不相切.
③磁感线是假想的曲线，客观上并不存在.
切线
强弱
较强
较弱
N极
S极
S极
N极
相交
2.几种常见的磁场
(1)条形磁铁和蹄形磁铁的磁场(如图3所示)
(2)电流的磁场
直线电流的磁场 通电螺线管的磁场 环形电流的磁场
特点 无磁极、非匀强，且距导线越远处磁场_____ 与 磁铁的磁场相似，管内为 磁场且磁场 ，管外为______磁场 环形电流的两 侧是N极和S极，且离圆环中心越远，磁场____
安培 定则
越弱
条形
匀强
最强
非匀强
越弱
立体图
横截 面图
纵截 面图
三、磁通量
1.概念：在磁感应强度为B的匀强磁场中，与磁场方向 的面积S与B的乘积.
2.公式：Φ＝ .
3.适用条件：
(1)匀强磁场.
(2)S为垂直磁场的 .
4.磁通量是 (填“标量”或“矢量”).
垂直
BS
有效面积
标量
5.物理意义：
相当于穿过某一面积的 的条数.如图1所示，矩形abcd、abb′a′、a′b′cd的面积分别为S1、S2、S3，匀强磁场的磁感应强度B与平面a′b′cd垂直，则：
(1)通过矩形abcd的磁通量为 或 .
(2)通过矩形a′b′cd的磁通量为 .
(3)通过矩形abb′a′的磁通量为 .
6.磁通量变化：ΔΦ＝Φ2－Φ1.
磁感线
BS1cos θ
BS3
BS3
0
四、电磁感应现象
1.定义：当穿过闭合导体回路的 发生变化时，闭合导体回路中有感应电流产生，这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应.
2.条件
(1)条件：穿过闭合电路的磁通量 .
(2)例如：闭合电路的一部分导体在磁场内做 的运动.
3.实质
产生 ，如果电路闭合，则有感应电流.如果电路不闭合，则只有 而无感应电流.
磁通量
发生变化
切割磁感线
感应电动势
感应电动势
命题点一 对磁感应强度的理解
命题点二　安培定则的应用与磁场的叠加
1.安培定则的应用
在运用安培定则判定直线电流和环形电流的磁场时应分清“因”和“果”.
因果 磁场　　　 原因(电流方向) 结果(磁场方向)
直线电流的磁场 大拇指 四指
环形电流的磁场 四指 大拇指
2.磁场叠加问题的一般解题思路
(1)确定磁场场源，如通电导线.
(2)定位空间中需求解磁场的点，利用安培定则判定各个场源在这一点上产生的磁场的大小和方向.如图所示为M、N在c点产生的磁场.
(3)应用平行四边形定则进行合成，如图中的合磁场.
A.L1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在平面垂直
B.L3所受磁场作用力的方向与L1、L2所在平面垂直
C.L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为
D.L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为
例2.(多选)(2017·全国卷Ⅰ·19)如图，三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3两两等距，均通有电流I，L1中电流方向与L2中的相同，与L3中的相反.下列说法正确的是
√
√
解析　同向电流相互吸引，反向电流相互排斥.对L1受力分析，如图甲所示，可知L1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在的平面平行，故A错误；
对L3受力分析，如图乙所示，可知L3所受磁场作用力的方向与L1、L2所在的平面垂直，故B正确；
设三根导线两两之间的相互作用力的大小为F，则L1、L2受到的磁场作用力的合力大小均等于F，L3受到的磁场作用力的合力大小为 即L1、L2、L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为 故C正确，D错误.
变式1　(2017·全国卷Ⅲ·18)如图，在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中，两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置，两者之间的距离为l.在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时，纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为零，如果让P中的电流反向、其他条件不变，则a点处磁感应强度的大小为
√
解析　如图甲所示， P、Q中的电流在a点产生的磁感应强度大小相等，设为B1，由几何关系可知，B1＝ 如果让P中的电流反向、其他条件不变时，如图乙所示，由几何关系可知，a点处磁感应强度的大小B＝
故选项C正确，A、B、D错误.
命题点三　电磁感应现象的理解和判断
常见的产生感应电流的三种情况
例3.如图所示，一个U形金属导轨水平放置，其上放有一个金属导体棒ab，有一磁感应强度为B的匀强磁场斜向上穿过轨道平面，且与竖直方向的夹角为θ.在下列各过程中，一定能在轨道回路里产生感应电流的是
A.ab向右运动，同时使θ减小
B.使磁感应强度B减小，θ角同时也减小
C.ab向左运动，同时增大磁感应强度B
D.ab向右运动，同时增大磁感应强度B和θ角(0°<θ<90°)
√
解析　设此时回路面积为S，据题意，磁通量Φ＝BScos θ，对A选项，S增大，θ减小，cos θ增大，则Φ增大，A正确.
对B选项，B减小，θ减小，cos θ增大，Φ可能不变，B错误.
对C选项，S减小，B增大，Φ可能不变，C错误.
对D选项，S增大，B增大，θ增大，cos θ减小，Φ可能不变，D错误.故只有A正确.
变式2.(多选)如图所示，水平面内有两条相互垂直且彼此绝缘的通电长直导线，以它们为坐标轴构成一个平面直角坐标系.四个相同的圆形闭合线圈在四个象限内完全对称放置，两直导线中的电流大小与变化情况完全相同，电流方向如图中所示，当两直导线中的电流都增大时，四个线圈a、b、c、d中感应电流的情况是
A.线圈a中有感应电流
B.线圈b中有感应电流
C.线圈c中无感应电流
D.线圈d中无感应电流
√
√
变式3　(多选)(2015·全国卷Ⅰ·19)1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”.实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图6所示.实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后.下列说法正确的是
A.圆盘上产生了感应电动势
B.圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动
C.在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的
磁通量发生了变化
D.圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致
磁针转动
√
√
“THANKS”