《2015名师导学物理一轮课件 第九章 电磁感应9.2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2015名师导学物理一轮课件 第九章 电磁感应9.2（57页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 第 2节 法拉第电磁感应定律 自感现象 一、感应电动势 1 感应电动势：在 _ _ _ 中产生的 电动势 产生感应电动势的那部分导体就相当于 _ _ _ ，导体的电阻相当于 _ _ _ 2 感应电流与感应电动势的关系：遵守 _ _ _ 定律，即 _ _ _ 电磁感应现象 电源 电源内阻 闭合电路欧姆 I r 二、法拉第电磁感应定律 1 法拉第电磁感应定律 (1) 内容：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： E _ _ _ 2 导体切割磁感线的情形 (1) 一般情况：运动速度 v 和磁感线方向夹角为 ，则 E _ _ _ . (2) 常用情况：运动速度
2、v 和磁感线方向垂直，则E _ _ _ 磁通量的变化率 t (3) 导体棒在磁场中转动 导体棒以端点为轴，在匀强磁场中垂直于磁感线 方向匀速转动产生感应电动势 E Bl v _ _ _ _ ( 平均速度等于中点位置线速度12l ) 三、自感 1 概念：由于导体本身的 _ _ _ 变化而产生的电磁感应现象称为自感，由于自感而产生的感应电动势叫做 _ _ _ 2 表达式： E t. 12 电流 自感电动势 3 自感系数 L (1) 相关因素：与线圈的 _ _ _ 、形状、 _ _ _以及是否有铁芯有关 (2) 单位：亨利 ( H ， 1 _ _ _ H ， 1 H _ _ _H) 4 自感电动势的
3、方向：由楞次定律可知，自感电动势总是 _ _ _ 原来导体中电流的变化当回路中的电流增加时，自感电动势和原来电流的方向 _ _ _ ；当回路中的电流减小时，自感电动势和原来电流的方向 _ _ _ 自感对电路中的电流变化有 _ _ _ 作用，使电流不能突变 大小 匝数 10 3 10 6 阻碍 相反 相同 阻碍 题型一：由于磁通量变化而产生的感应电动势的计算 例 1 如图所示，匀强磁场的磁感应强度方向竖直向上，大小为 B ，用电阻率为 、横截面积为 S 的导线做成的边长为 l 的正方形线框 d 水平放置， 为过 边中点的直线，线框全部位于 磁场中 (1) 若磁感应强度随时间按 B B 0 化 (
4、 k 为常量 ) ，写出磁场对线框 的作用力大小随时间变化的关系式； (2) 若磁感应强度保持 B B 0 不变，线框以恒定角速度 绕 匀速转动，求线框从图示位置转过 90 过程中通过导线横截面的电荷量； (3) 第 (2) 问中线框刚好转过 90 时，求线框中的电流强度大小 【思路点拨】 正确理解法拉第电磁感应定律和正确选用计算感应电动势的两个公式是解题的关键 【解析】 (1) 若磁感应强度 随时间按 B 化，在线框中产生的感应电动势大小 E t t 在线框中产生的感应电流 I 其中 R 4 线框 所受安培力的大小为 F 联立 解得： F ( (2) 线框在转动过程中产生的平均感应电动势 E
5、 tt 在线框中产生的平均感应电流 I 转动过程中通过导线某横截面的电荷量 q I t 联立 解得： q (3) 线框刚好转过 9 0 时， 条边同时垂直切割磁感线，线圈中产生的感应电动势为 E 2 v ，其中 v I 0l 【答案】 (1) F ( B 0 (2) q B 0 (3) I B 0 l 【方法与知识感悟】 1. 对法拉第电磁感应定律的理解 2 计算感应电动势的公式有两个：一个是 E t，一个是 E Bl v ，计 算时要能正确选用公式，一般求平均电动势选用 E t，求瞬时电动势选用 E Bl v . 3 电磁感应现象中通过导体横截面的电量的 计算： 由 q I t ， I ，
6、E t，可导出电荷量 q R 总. 题型二：导体切割磁感线产生感应电动势的分析与计算 例 2 如图所示，在垂直匀强磁场的 平面内，三角形金属导轨 E 放一 金属杆 在外力作用下使 持 与 直，以速度 v 从 O 点开始匀 速右 移，设导轨和金属棒均为粗细相 同 的同种金属制成，则下列判断正确 的是 ( ) A 电路中的感应电动势大小不变 B 电路中的感应电动势逐渐增大 C 电路中的感应电流大小不变 D 电路中的感应电流逐渐减小 【思路点拨】 在导体垂直磁场方向运动的速度不变时，感 应电动势的大小与有效切割长度成正比，找出有效切割长度与速度 v 之间的关系，就能确定电动势的大小在材料横截面积相同
7、的情况下，回路的总电阻与回路周 长成正比，求出回路总电阻与速度 v 之间的关系式，就能解决回路中电流大小与速度 v 的关系 【解析】 设 E O F ，金属杆 速度 v 从 时间 t 到达力图示位置，这时切割磁感线的有效长度为 A B v t t a n ， v t ， v tc o s r ，得 E BL v B v t t a n v B t a n ，感应电动势随时间增大，选 B ；电路中的总电阻为 R r ( A B ) r v t1 t a n 1c o s ，则电路中的感应电流为 I t a n r v t1 t a n 1c o s B vrs i n 1 c o s s i n
8、 ， 感应电流的大小与时间 t 无关，所以电路中的感应电流大小不变，选 C. 【 答案 】 方法与知识感悟】 闭合或不闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体两端将产生感应电动 势如果电路闭合，电路中形成感应电流切割磁感线运动的那部分导体相当于电路中的电源常见的情景有以下几种： 1 在 E BL v 中 ( 要求 B L 、 B v 、 L v ，即 B 、 L 、v 三者两两垂直 ) ，式中的 L 应该取与 B 、 v 均垂直的有效长度 ( 所谓导体的有效 切割长度，指的是切割导体两端点的连线在同时垂直于 v 和 B 的方向上的投影的长度，下图中的有效长度均为 长度 ) 2 公式
9、 E BL v 中，若速度 v 为平均速度，则 v 为瞬时速度，则 E 为瞬时电动势 3 若导体不是垂直切割磁感线运动， v 与 B 有一夹角，如图所示，则 E Bl v 1 Bl v . 题型三：自感现象的理解和应用 例 3 在如图所示的电路中， a 、 b 为两个完全相同的灯泡， L 为自 感线圈， E 为电源， S 为开关 关于两灯泡点亮和熄灭的先后次 序，下列说法正确的是 ( ) A 合上开关， a 先亮， b 后亮；断开开关， a 、 B 合上开关， b 先亮， a 后亮；断开开关， a 先熄灭， b 后熄灭 C 合上开关， b 先亮， a 后亮；断开开关， a 、 D 合上开关，
10、a 、 b 同时亮；断开开关， b 先熄灭， a 后熄灭 【思路点拨】 分析自感现象时 ，应先弄清电路的串、并联关系，通电时与线圈 L 串联的用电器电流逐渐变大，断电时，含有 L 的支路和与其并联的支路构成的回路电流逐渐变小 【解析】 合上开关后，由于 a 灯和线圈相连后接在电路中，当电路中电流变化时，线圈对电流有阻碍作用，所以闭合开关后， b 先亮， a 后亮；断开开关后，a 、 b 都要过一会儿再灭 【 答案 】 C 【 方法与知识感悟 】 通电自感 断电自感 电路图 器材 要求 R有铁芯 ) 有铁芯 ) 通电自感 断电自感 现象 在 终一样亮 在开关 原因 由于开关闭合时，流过电感线圈的
11、电流迅速增大，使线圈产生自感电动势，阻碍了电流的增大，使流过灯 2的电流增加得慢 圈 碍了电流的减小，使电流继续存在一段时间；灯 来的电流 灯 能量转 化情况 电能转化为磁场能 磁场能转化为电能 2. 解决自感问题的关键： (1) 正确理解通电自感和断电自感现象中自感电动势对 “ 原电流的变化 ” 的阻碍作用，即延缓原电流的变化 (2) 弄清电 路的串、并联关系 (3) 电感线圈在通电瞬间相当于一个阻值由很大逐渐变小的电阻，在断电瞬间相当于一个电源在电流稳定时纯电感线 圈相当于一根短路导线，非纯电感线圈相当于一定值电阻 1 ( 多选 ) 将一根磁铁缓慢或者迅速地插到闭合线圈中的同一位置处，不发
12、生变化的物理量是 ( ) A 磁通量的变化量 B 磁通量的变化率 C 感应电流的大小 D 流过导体横截面的电荷量 【解析】 将磁铁插到闭合线圈的同一位置，磁通量的变化量相同而用的时间不同，所以磁通量的变化率不同感应电流 I t R，感应电流的大小不 同，流过线圈横截面的电荷量 q I t R tt R，两次磁通量的变化量相同，电阻不变， 所以q 与磁铁插入线圈的快慢无关选项 A 、 D 正确 2 如图所示，将面积为 S ，电 阻为 R 的线框 平置于地面上 某处 ( 朝北方， 朝南方 ) ， 如果将其从图示位置翻转放置，测 得通过线框的电荷量为 果将 其从图示位置以 为轴竖立起来，这过程中测得通过线框的电荷量为 该处地磁场的磁感应强度大小为 ( ) A B B B RS1
