《2018届高三物理一轮复习 第十章 电磁感应 第3讲 法拉第电磁感应定律 自感现象课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018届高三物理一轮复习 第十章 电磁感应 第3讲 法拉第电磁感应定律 自感现象课件（69页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2讲 法拉第电磁感应定律 自感现象 知识识梳理 知识识点1 法拉第电电磁感应应定律 1 感应电动势应电动势 1 概念 在 现现象中产产生的电动势电动势 2 产产生 只要 就能产产生 感应电动势应电动势 与电电路是否闭闭合无关 电电磁感应应 穿过过回路的磁通量发发生变变化 3 方向 产产生感应电动势应电动势 的电电路 导导体或线线圈 相当于 电电源 电电源的正 负负极可由 或 判 断 右手定则则楞次定律 2 法拉第电电磁感应应定律 1 内容 闭闭合电电路中感应电动势应电动势 的大小 跟穿过这过这 一电电 路的磁通量的 成正比 2 公式 E n 其中 为为磁通量的 n为线为线 圈匝数 变变化率
2、变变化率 知识识点2 导导体切割磁感线时线时 的感应电动势应电动势 切割方式电动势电动势 表达式 垂直切割E 倾倾斜切割E 旋转转切割 以一端为轴为轴 E Blv Blvsin l 导导体切割磁感线线的有效长长度 v与B的夹夹角 绕导绕导 体棒一端转动转动 的角速度 如图图甲 E 如图图乙 l E 30 LBLv 知识识点3 自感 涡涡流 1 自感现现象 由于通过导过导 体自身的 发发生变变化而产产 生的电电磁感应现应现 象 2 自感电动势电动势 1 定义义 在自感现现象中产产生的感应电动势应电动势 2 表达式 E 电电流 3 自感系数L 相关因素 与 等因素有关 单单位 亨利 H 常用单单位
3、还还有毫亨 mH 微亨 H 1mH H 1 H H 3 涡涡流 当线线圈中的电电流发发生变变化时时 在它附近的导导体 中产产生的像水的旋涡涡一样样的 线线圈的大小 形状 圈数以及是否有 铁铁芯 10 310 6 感应电应电 流 易错错辨析 1 磁通量变变化越大 产产生的感应电动势应电动势 也越大 2 磁通量变变化越快 产产生的感应电动势应电动势 就越大 3 磁场场相对导对导 体棒运动时动时 导导体棒中也能产产生感应电应电 动势动势 4 线线圈匝数n越多 磁通量越大 产产生的感应电动势应电动势 越 大 5 线线圈中的电电流越大 自感系数也越大 6 自感电动势电动势 阻碍电电流的变变化 但不能阻止
4、电电流的变变 化 提示 1 据E 可知 E与 成正比 越大 E不一定越大 2 描述的是磁通量变化的快慢 故磁通量变化 越快 感应电动势越大 3 磁场运动时 若导体棒切割磁感线 则由E Blv 可知 也能产生感应电动势 4 磁通量与线圈匝数无关 感应电动势的大小与 磁通量的变化率有关 与磁通量的大小无关 5 自感系数由线圈自身因素决定 与电流大小无 关 6 阻碍不是阻止 阻碍只是延缓了电流的变化 考点1 法拉第电电磁感应应定律的理解和应应用 核心要素精讲讲 1 感应电动势应电动势 的决定因素 1 由E n 知 感应电动势应电动势 的大小由穿过电过电 路的磁通 量的变变化率 和线线圈匝数n共同决定
5、 磁通量 较较大 或磁通量的变变化量 较较大时时 感应电动势应电动势 不一定较较 大 2 为单为单 匝线线圈产产生的感应电动势应电动势 大小 2 法拉第电电磁感应应定律的两个特例 1 回路与磁场场垂直的面积积S不变变 磁感应应强度发发生变变化 则则 B S E n S 2 磁感应应强度B不变变 回路与磁场场垂直的面积发积发 生变变化 则则 B S E nB 高考命题题探究 典例1 2016 浙江高考 如图图 所示 a b两个闭闭合正方形线线圈用 同样样的导线导线 制成 匝数均为为10匝 边长边长 la 3lb 图图示区域内有垂直纸纸面向里的匀强磁场场 且磁感应应强度随时间时间 均匀增大 不考虑
6、线虑线 圈之间间的相 互影响 则则 世纪纪金榜导导学号42722223 A 两线线圈内产产生顺时针顺时针 方向的感应电应电 流 B a b线线圈中感应电动势应电动势 之比为为9 1 C a b线线圈中感应电应电 流之比为为3 4 D a b线线圈中电电功率之比为为3 1 解析 选B a b两个正方形线圈内的磁场垂直于纸 面向里 磁感应强度均匀增加 由楞次定律可以判断感 应电流的磁场垂直于纸面向外 再根据安培定则可知 两线圈内产生逆时针方向的感应电流 A错误 由E 可知 B正确 a b两个闭合正方形线 圈用同样的导线制成 匝数相同 Ra Rb 3 1 由闭合 电路的欧姆定律得Ia Ib 则 C项
7、 错误 Pa Ia2Ra Pb Ib2Rb则Pa Pb 27 1 D错误 故选B 强化训练训练 如图图所示 一正方形线线圈的匝数为为n 边长边长 为为a 线线圈平面与匀强磁场场垂直 且一半处处 在磁场场中 在 t时间时间 内 磁感应应强度的 方向不变变 大小由B均匀地增大到2B 在此过过程中 线线 圈中产产生的感应电动势为应电动势为 解析 选B 线圈在磁场中的面积S a2 穿过线圈 的磁通量的变化量 2BS BS Ba2 根据法拉第电 磁感应定律E n 得E 所以B正确 规规律总结总结 应应用法拉第电电磁感应应定律应应注意的问问 题题 1 公式求解的是一个回路中某段时间时间 内的平均电动电动
8、势势 在磁通量均匀变变化时时 瞬时值时值 才等于平均值值 2 求感应电动势时应电动势时 S应为线应为线 圈在磁场场范围围内的有效 面积积 3 应应用 t图线图线 求感应电动势时应电动势时 磁通量的变变化率 对应对应 t图线图线 上该该点切线线的斜率 加固训练训练 1 多选选 2017 郑郑州模拟拟 如图图所示 闭闭合金属导线导线 框放置在竖竖直向上的匀 强磁场场中 磁场场的磁感应应强度的大小 随时间变时间变 化而变变化 下列说说法中正确的是 A 当磁感应应强度增大时时 线线框中的感应电应电 流可能减小 B 当磁感应应强度增大时时 线线框中的感应电应电 流一定增大 C 当磁感应应强度减小时时 线
9、线框中的感应电应电 流一定增大 D 当磁感应应强度减小时时 线线框中的感应电应电 流可能不变变 解析 选A D 线框中的感应电动势为E S 设线 框的电阻为R 则线框中的电流I 因为B增 大或减小时 可能减小 可能增大 也可能不变 线 框中的感应电动势的大小只和磁通量的变化率有关 和 磁通量的变化量无关 故选项A D正确 2 如图图所示 用两根相同的导线绕导线绕 成 匝数分别为别为 n1和n2的圆圆形闭闭合线线圈A和 B 两线线圈平面与匀强磁场场垂直 当磁 感应应强度随时间时间 均匀变变化时时 两线线圈中的感应电应电 流之 比IA IB为为 解析 选B 导线相同 则电阻R相同 制作成匝数分 别
10、为n1 n2的圆形线圈后 设其半径分别为r1 r2 则 n1 2 r1 n2 2 r2 面积之比为 两线圈产生的感应电动势之比为 由于电阻R相等 故感应电流之比为 B正确 考点2 导导体切割磁感线产线产 生感应电动势应电动势 的计计算 核心要素精讲讲 1 E Blv的三个特性 1 正交性 本公式要求磁场为场为 匀强磁场场 而且B l v 三者相互垂直 2 有效性 公式中的l为导为导 体切割磁感线线的有效长长度 3 相对对性 E Blv中速度v是导导体与磁场场的相对对速度 2 公式E n 与E Blv的比较较 E n E Blv 区 别别 研究 对对 象 闭闭合回路 回路中做切割磁感线线运动动的
11、部 分导导体 研究 内容 平均电动电动 势势 1 若v为为瞬时时速度 则则求的是 瞬时时感应电动势应电动势 2 若v为为平均速度 则则求的是 平均感应电动势应电动势 E n E Blv 区 别别 适用 范 围围 对对任何电电磁 感应应 现现象普遍适 用 只适用于导导体切割磁感线线的运 动动 联联系 E Blv由E 在一定条件下推导导得到 导导体 切割磁感线线运动时动时 常用E Blv求E 磁感应应强 度变变化时时 常用E n 求E 高考命题题探究 典例2 多选选 2016 全国卷 法拉第圆盘发电圆盘发电 机的示意图图如 图图所示 铜圆盘铜圆盘 安装在竖竖直的铜铜 轴轴上 两铜铜片P Q分别别与
12、圆盘圆盘 的边缘边缘 和铜轴铜轴 接触 圆圆 盘处盘处 于方向竖竖直向上的匀强磁场场B中 圆盘圆盘 旋转时转时 关于流过电过电 阻R的电电流 下列说说法正确的是 世纪纪金榜导导学号42722224 A 若圆盘转动圆盘转动 的角速度恒定 则电则电 流大小恒定 B 若从上往下看 圆盘顺时针转动圆盘顺时针转动 则电则电 流沿a到b的 方向流动动 C 若圆盘转动圆盘转动 方向不变变 角速度大小发发生变变化 则电则电 流方向可能发发生变变化 D 若圆盘转动圆盘转动 的角速度变为变为 原来的2倍 则电则电 流在R上 的热热功率也变为变为 原来的2倍 解析 选A B 若圆盘转动的角速度恒定 则相当于 无数切
13、割磁感线的导体的运动速度恒定 切割磁感线感 应电动势为E Br2 也恒定 则电流大小恒定 A正确 由右手定则可知 从上往下看 只要圆盘顺时针转动 电 流就沿a到b的方向流动 不会改变 B正确 C错误 由于 电流在R上的热功率与电流的平方成正比 圆盘转动的 角速度变为原来的2倍时 圆盘切割磁感线产生的感应 电动势变为原来的2倍 电流也变为原来的2倍 电流在R 上的热功率变为原来的4倍 选项D错误 感悟提高 1 特点 本题题属于感应电应电 流大小 方向的分析问题问题 2 方法 应应用 分析感应电应电 流方向 根据 分析感应电动势应电动势 大小 3 拓展 圆盘转动时圆盘边缘圆盘转动时圆盘边缘上P点外
14、的其他点与铜轴铜轴 之间间 选选填 存在 或 不存在 电势电势 差 右手定则则 存在 强化训练训练 1 2015 海南高考 如图图 空间间有 一匀强磁场场 一直金属棒与磁感应应 强度方向垂直 当它以速度v沿与棒 和磁感应应强度都垂直的方向运动时动时 棒两端的感应电应电 动势动势 大小为为 将此棒弯成两段长长度相等且相互垂直的 折线线 置于与磁感应应强度相垂直的平面内 当它沿两段 折线夹线夹 角平分线线的方向以速度v运动时动时 棒两端的感应应 电动势电动势 大小为为 则则 等于 解析 选B 若直金属棒的长为L 则弯成折线后 有 效切割长度为 L 根据 BLv可知感应电动势的大 小与有效切割长度成
15、正比 故 B正确 2 如图图所示 等腰三角形内分布有垂直于纸纸面向外的匀 强磁场场 它的底边边在x轴轴上且长为长为 2L 高为为L 纸纸面内一边边 长为长为 L的正方形导线导线 框沿x轴轴正方向做匀速直线线运动动穿 过过匀强磁场场区域 在t 0时时刻恰好位于如图图所示的位置 以顺时针顺时针 方向为导线为导线 框中电电流的正方向 下面四幅图图中 能够够正确表示导线导线 框中的电电流 位移 i x 关系的是 解析 选B 导线框前进L之前 切割磁感线的右边逐 渐变长 感应电流逐渐增大 再前进 左边进入磁场切 割磁感线 感应电流减小 前进1 5L时 电流为零 再前 进 电流为逆时针方向 感应电流为负值
16、 且导线框从进 磁场到出来过程中 只有前进1 5L时电流为零 故B正 确 加固训练训练 多选选 半径为为a右端开小口的导导体圆环圆环 和长为长为 2a的导导 体直杆 单单位长长度电电阻均为为R0 圆环圆环 水平固定放置 整 个内部区域分布着竖竖直向下的匀强磁场场 磁感应应强度 为为B 杆在圆环圆环 上以速度v平行于直径CD向右做匀速直 线线运动动 杆始终终有两点与圆环圆环 良好接触 从圆环圆环 中心O 开始 杆的位置由 确定 如图图所示 则则 A 0时时 杆产产生的电动势为电动势为 2Bav B 时时 杆产产生的电动势为电动势为 Bav C 0时时 杆受的安培力大小为为 D 时时 杆受的安培力大小为为 解析 选A D 当 0时 导体杆的等效长度最大为 2a 这时感应电动势最大 为E 2Bav A正确 根据 F BIl I 联立可得 F C错误 当 时 导体杆的等效长度为a 这时感应电动势为E Bav B错误 根据F BIl I 联立可得F D正确 所以本题选A D 考点3 自感现现象和涡涡流 核心要素精讲讲 1 自感电动势电动势 的特点 1 流过线过线 圈的电电流增加时时 线线圈中产产
