《《三维设计》2014新课标高考物理一轮总复习课件 第九章第2单元 法拉第电磁感应定律 自感和涡流培训课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《三维设计》2014新课标高考物理一轮总复习课件 第九章第2单元 法拉第电磁感应定律 自感和涡流培训课件（74页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、法拉第电磁感应定律,想一想,如图921所示，A、B两个闭合线 圈用同样的导线制成，匝数都为10匝，半 径RA2RB，图示区域内有磁感应强度均匀减小的匀强磁场，则A、B线圈中产生的感应电动势之比和线圈中的感应电流之比分别为多少？,图921,记一记,1感应电动势 (1)定义：在 中产生的电动势。 (2)产生条件：穿过回路的 发生改变，与电路是否闭合 。 (3)方向判断：感应电动势的方向用 或 判断。 2法拉第电磁感应定律 (1)内容：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的 成正比。 (2)公式： ，其中n为 。,电磁感应现象,无关,楞次定律,右手定则,磁通量的变化率,线圈匝数,磁通量,试一试
2、 1穿过某线圈的磁通量随时间的变 化的关系如图922所示，在 线圈内产生感应电动势最大值 的时间是 ( ),图922,A02 s B24 s C46 s D68 s,答案：C,记一记,Blv,Blvsin ,2如图924所示，在竖直向下的匀强 磁场中，将一水平放置的金属棒ab以 水平速度v0抛出。设在整个过程中， 棒的取向不变且不计空气阻力，则在 金属棒运动过程中产生的感应电动势 大小变化情况是 ( ) A越来越大 B越来越小 C保持不变 D无法判断 解析：金属棒水平抛出后，在垂直于磁场方向上的速度不变，由EBLv可知，感应电动势也不变。C项正确。,图924,答案：C,试一试,自感 涡流,如图
3、925所示，开关S闭合且回路 中电流达到稳定时，小灯泡A能正常发光， L为自感线圈，则当开关S闭合或断开时，小灯泡的亮暗变化情况是怎样的？ 提示 开关闭合时，自感电动势阻碍电流的增大，所以灯慢慢变亮；开关断开时，自感线圈的电流从有变为零，线圈将产生自感电动势，但由于线圈L与灯A不能构成闭合回路，所以灯立即熄灭。,想一想,图925,记一记,1互感现象 两个互相靠近的线圈，当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的 会在另一个线圈中产生_的现象。 2自感现象 (1)定义：由于通过导体自身的 而产生的电磁感应现象。 (2)自感电动势： 定义：在 中产生的感应电动势。,磁场,感应电动势,电流发生变化,
4、自感现象,表达式：E 。 自感系数L： 相关因素：与线圈的大小、形状、 以及是否有 有关。 单位：亨利(H)，1 mH H,1 H106 H。 3涡流 当线圈中的电流发生变化时，在它附近的任何导体中都会产生 ，这种电流像水的旋涡，所以叫涡流。,圈数,铁芯,103,感应电流,(1)电磁阻尼：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到 ，安培力的方向总是 导体的运动。 (2)电磁驱动：如果磁场相对于导体转动，在导体中会产生 使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来。 交流感应电动机就是利用 的原理工作的。,安培力,阻碍,感应电流,电磁驱动,试一试 3在图926所示的电路中，两个灵敏电流表G1和
5、 G2的零点都在刻度盘中央，当电流从“”接线柱流入时，指针向右摆；电流从“”接线柱流入时，指针向左摆。在电路接通后再断开的瞬间，下列说法中符合实际情况的是 ( ),图926,AG1表指针向左摆，G2表指针向右摆 BG1表指针向右摆，G2表指针向左摆 CG1、G2表的指针都向左摆 DG1、G2表的指针都向右摆 解析：电路接通后线圈中电流方向向右，当电路断开时，线圈中电流减小，产生与原方向相同的自感电动势，与G2和电阻组成闭合回路，所以G1中电流方向向右，G2中电流方向向左，即G1指针向右摆，G2指针向左摆。B项正确。 答案：B,法拉第电磁感应定律的应用,穿过某个面的磁通量变化的快慢,某段时间内穿
6、过某个面的磁通量变化多少,某时刻穿过某个面的磁感线的条数,意义,磁通量的 变化量,磁通量,物理量 项目,物理量,项目,大小,注意,磁通量,BScos ,若有相反方向磁场，磁通量可能抵消,磁通量的 变化量,21 BS SB,转过180前后穿过平面的磁通量是一正一负，2BS，而不是零,例1 如图927甲所示，一个电阻值为R，匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路。线圈的半径为r1。在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示。图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0，导线的电阻不计。求0至t1时间内,图927,(1)通
7、过电阻R1上的电流大小和方向； (2)通过电阻R1上的电荷量q及电阻R1上产生的热量。 审题指导,法拉第电磁感应定律的规范应用 (1)一般解题步骤： 分析穿过闭合电路的磁场方向及磁通量的变化情况； 利用楞次定律确定感应电流的方向； 灵活选择法拉第电磁感应定律的不同表达形式列方程求解。 (2)应注意的问题：,导体切割磁感线产生感应电动势,1.导体平动切割磁感线 对于导体平动切割磁感线产生感应电动势的计算式EBlv，应从以下几个方面理解和掌握。 (1)正交性 本公式是在一定条件下得出的，除了磁场是匀强磁场，还需B、l、v三者相互垂直。实际问题中当它们不相互垂直时，应取垂直的分量进行计算，公式可为E
8、Blvsin ，为B与v方向间的夹角。,(3)瞬时性 若v为瞬时速度，则E为相应的瞬时感应电动势。 (4)有效性 公式中的l为有效切割长度，即导体与v垂直的方向上的投影长度。图928中有效长度分别为：,图928,(5)相对性 EBlv中的速度v是相对于磁场的速度，若磁场也运动时，应注意速度间的相对关系。,图929,例2 在范围足够大，方向竖直向下的匀强磁场中，B0.2 T，有一水平放置的光滑框架，宽度为L0.4 m，如图9210所示，框架上放置一质量为0.05 kg、电阻为1 的金属杆cd，框架电阻不计。若杆cd以恒定加速度a2 m/s2，由静止开始做匀变速运动，求：,图9210,(1)在5
9、s内平均感应电动势； (2)第5 s末回路中的电流； (3)第5 s末作用在杆cd上的水平外力。,答案 (1)0.4 V (2)0.8 A (3)0.164 N,通电自感与断电自感的比较,L很大(有铁芯),A1、A2同规格， RRL，L较大,器材 要求,电路图,断电自感,通电自感,两种自感 比较项目,现象,在S闭合瞬间，灯A2立即亮起来，灯A1逐渐变亮，最终和A2一样亮,在开关S断开时，灯A渐渐熄灭或闪亮一下再熄灭,磁场能转化为电能,电能转化为磁场能,能量转化情况,S断开时，线圈L产生自感电动势，阻碍了电流的减小，使电流继续存在一段时间；灯A中电流反向不会立即熄灭。若RLIA，则A灯熄灭前要闪
10、亮一下。若RLRA，原来的电流ILIA，则灯A逐渐熄灭不再闪亮一下,由于开关闭合时，流过电感线圈的电流迅速增大，线圈产生自感电动势，阻碍了电流的增大，使流过灯A1的电流比流过灯A2的电流增加得慢,原因,断电自感,通电自感,两种自感 比较项目,例3 (2011北京高考)某同学 为了验证断电自感现象，自己找来 带铁芯的线圈L、小灯泡A、开关S 和电池组E，用导线将它们连接成 如图9211所示的电路。检查电路后，闭合开关S，小灯泡发光；再断开开关S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象。虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因。你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是 ( )
11、,图9211,A电源的内阻较大 B小灯泡电阻偏大 C线圈电阻偏大 D线圈的自感系数较大 解析 闭合开关S，电路稳定灯泡正常发光时，如果电感线圈L中的电阻比灯泡的电阻大，则电感线圈L中的电流IL比灯泡A中的电流IA小，当开关S断开，则由于自感现象，L和A 构成回路使L和A 中的电流从IL开始减小，因此不可能看到小灯泡闪亮的现象，C项正确。 答案 C,模型概述 1模型特点 “杆导轨”模型是电磁感应问题高考命题的“基本道具”，也是高考的热点，考查的知识点多，题目的综合性强，物理情景富于变化，是我们复习中的难点。,超链接,匀强磁场与导轨垂直，磁感应强 度为B，棒ab长为L，质量为m， 初速度为零，拉力
12、恒为F，水平导轨光滑，除电阻R外，其他电阻不计,“杆导轨”模型又分为“单杆”型和“双杆”型；导轨放置方式可分为水平、竖直和倾斜；杆的运动状态可分为匀速运动、匀变速运动、非匀变速运动或转动等；磁场的状态可分为恒定不变、均匀变化和非均匀变化等等，情景复杂形式多变。 2模型分类 (1)单杆水平式,物理模型,动态分析,I恒定,电学特征,a0 v恒定不变,力学特征,匀速直线运动,运动形式,收尾状态,匀强磁场与导轨垂直，磁感应 强度为B，导轨间距L，导体 棒质量m，电阻R，导轨光滑，电阻不计,(2)单杆倾斜式,物理模型,动态分析,I恒定,电学特征,力学特征,匀速直线运动,运动形式,收尾状态,典例 (201
13、2广东高考)如图9212所示，质量为M的导体棒ab，垂直放在相距为l的平行光滑金属导轨上，导轨平面与水平面的夹角为，并处于磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，左侧是水平放置、间距为d的平行金属板，R和Rx分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值，不计其他电阻。,图9212,(1)调节RxR，释放导体棒，当棒沿导轨匀速下滑时，求通过棒的电流I及棒的速率v。 (2)改变Rx，待棒沿导轨再次匀速下滑后，将质量为m、带电量为q的微粒水平射入金属板间，若它能匀速通过，求此时的Rx。,题后悟道 由于感应电流与导体切割磁感线运动的加速度有着相互制约的关系，故导体一般不是做匀变速运动，而是经历一
14、个动态变化过程再趋于一个稳定状态。分析这一动态过程进而确定最终状态是解决这类问题的关键。 分析电磁感应问题中导体运动状态的方法： (1)首先分析导体最初在磁场中的运动状态和受力情况； (2)其次分析由于运动状态变化，导体受到的安培力、合力的变化情况； (3)再分析由于合力的变化，导体的加速度、速度又会怎样变化，从而又引起感应电流、安培力、合力怎么变化； (4)最终明确导体所能达到的是什么样的稳定状态。,如图9213所示，质量m10.1 kg， 电阻R10.3 ，长度l0.4 m的导体棒ab 横放在U型金属框架上，框架质量m20.2 kg，放在绝缘水平面上，与水平面间的动摩擦因数0.2，相距0.
15、4 m的MM、NN相互平行，电阻不计且足够长。电阻R20.1 的MN垂直于MM。整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B0.5 T。垂直于ab施加F2 N的水平恒力，ab从静止开始无摩擦地运动，始终与MM、NN保持良好接触。当ab运动到某处时，框架开始运动。设框架与水平面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s2。,图9213,(1)求框架开始运动时ab速度v的大小； (2)从ab开始运动到框架开始运动的过程中，MN上产生的热量Q0.1 J，求该过程ab位移x的大小。 解析：(1)ab对框架的压力 FN1m1g 框架受水平面的支持力 FN2m2gFN1 依题意，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则框架受到最大静摩擦力,答案：(1)6 m/s (2)1.1 m,随堂巩固落实 1将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的
