9-3电磁感应中的电路问题自感与涡流考点+重点+方法

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1、- 1 -第三课时第三课时 电磁感应中的电路问题电磁感应中的电路问题 自感与涡流自感与涡流考点剖析【教学要求教学要求】 1了解自感现象和涡流现象及在生活和生产中的应用； 2掌握解决电磁感应中的电路问题的方法。 【知识再现知识再现】一、电磁感应中的电路问题：一、电磁感应中的电路问题： 1、在电磁感应现象中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该 导体或回路就相当于电源，将它们接上电阻等用电器，便可对用电器供电，在回路中形成电 流；将它们接上电容器，便可使电容器充电，因此电磁感应问题又往往跟电路问题联系在一 起。 2、解决这类问题，不仅要考虑电磁感应中的有关规律，如右手定则、楞

2、次定律和法拉第电 磁感应定律等，还要应用电路的有关规律，如欧姆定律、串联、并联电路电路的性质等。二、自感现象二、自感现象 1、自感现象由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象叫做自感现象。 2、自感电动势在自感现象中产生的感应电动势叫做自感电动势。 3、自感现象的应用：日光灯电路、LC 振荡电路等。 4、自感现象的危害与防止：在切断自感系数很大、而电流又很强的电路瞬 间形成电弧，必须采用特制的安全开关；精密线绕电阻为了消除使用过程中 电流变化引起的自感现象，采用双线绕法。 三、三、涡流涡流 涡流是电磁感应现象的一种，导体在磁场中运动或处于迅速变化的磁场 中时，导体内部就出现像水中旋涡的感

3、应电流，所以叫涡流。重点突破知识点一自感现象自感现象自感现象作为一种特殊的电磁感应现象，是由于流过导体自身的电流的变化而引起的， 由楞次定律知，产生的感应电动势（自感电动势）又必将阻碍着电流的这一变化，正是由于 这种阻碍，使得自感现象具备一个重要的特征：自感现象中引起自感电动势产生的电流变化， 一般只能是逐渐变化而不可能发生突变。 【应用应用 1】1】在如图中所示的电路中，A1和 A2是完全相同的灯泡，线圈 L 的电阻可忽略，下列 说法中正确的是 （ ) A、合上开关 K 接通电路时，A2先亮，A1后亮，最后一样亮 B、合上开关 K 接通电路时，A1和 A2始终一样亮 C、断开开关 K 切断电

4、路时，A1和 A2都要经过一会儿才熄灭 D、断开开关 K 切断电路时，A2立即熄灭，A1过一会儿才熄灭 导示：导示：选择 AC。S 闭- 2 -合接通电路时，A2支路中的电流立即达到最大，由于线圈的自感作用， A1支路电流增加的 慢，A1后亮 A1中的电流稳定后，线圈的阻碍作用消失， A1与 A2并联，亮度一样。S 断开时， L 和 A1、A2组成串联的闭合回路， A1和 A2亮度一样，由于 L 中产生自感电动势阻碍 L 中原 电流的消失，使 A1和 A2过一会才熄灭。要判断灯泡的发光情况，必须分析在两种情形下流经两灯泡的电流特点，而分析电流特点，首先必须抓住本题的关键所在，线圈 L 在 K

5、接通和断开时所起的作用，即接 通 K 时，线圈 L 要“阻碍”它所在支路电流的增大，当断开 K 时，自感电动势充当电源“补 偿”支路中电源的减小，再就是要明确开关 K 通断时整个电路的结构，这样即可分析出正确 结果。【应用应用 2】2】如图所示的电路中，S 闭合时流过电感线圈的电流是 2 A，流过 灯泡的电流是 1 A，将 S 突然断开，则 S 断开前后，能正确反映流过灯泡的 电流 I 随时间 t 变化关系的是下图中的（ ）导示：导示：将 S 突然断开时，在线圈中要产生自感电动势，方向与原来电流方向相同，这时流过灯泡的电流方向与原来电流方向相反，大小 2A 逐渐减小。故选择 D。知识点二涡流涡

6、流【应用应用 3】3】如图为自动售货机投币系统。它可以自动识别硬币，试根据示意图探究其工作原 理。导示：导示：当硬币投入自动售货机的投币口时，硬币被挡住，暂时停止在 A 处，以便让机器测出电阻。如果电阻值在机器内计算机芯片所认可的范围内，支持物 A 下降，硬币沿斜面滚下。 当硬币通过两块磁铁时，硬币内产生了涡流，从而受到安培力的作用，导致速度减小。当硬 币通过磁铁后，传感器测出它的速度，并且与存储在计算机中的标准值比较。如果速度适当， 开关 B 就打开，硬币被接受；否则开关 C 打开，硬币进入拒绝通道。- 3 -方法探究类型一类型一电磁感应中的电路问题电磁感应中的电路问题解决电磁感应中的电路问

7、题，必须按题意画出等效电路图，将感应电动势等效于电源电 动势，产生感应电动势的导体的电阻等效于内电阻，求电动势要用电磁感应定律，其余问题 为电路分析及闭合电路欧姆定律的应用。解此类问题的基本思路是： 明确哪一部分电路产生感应电动势，则这部分电路就是等效电源。 正确分析电路的结构，画出等效电路图。 结合有关的电路规律建立方程求解。 【例例 1】1】 （20072007 年高考天津理综卷年高考天津理综卷 24 ）两根光滑的长直金属导轨 M N、M N平行置于同 一水平面内，导轨间距为l ，电阻不计，M、M处接有如图所示的电路。电路中各电阻的阻值均为R，电容器的电容为C。长度也为l 、阻值同为R的金

8、属棒a b垂直于导轨放置，导轨处于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中。a b在外力作用 下向右匀速运动且与导轨保持良好接触，在 a b 运动距离为 s 的过程中，整个回路中产生的 焦耳热为Q 。求： （1）a b运动速度v的大小； （2）电容器所带的电荷量q 。 导示：导示：（1）设 a b 上产生的感应电动势为 E ，回路中的电流为I ，a b 运动距离 s 所用时间为t，则有 E = B l v ；I=E/4R ； t=s/v 所以，tRIQ42由上述方程得 slBQRv224（2）设电容器两极板间的电势差为 U，则有 U = I R 电容器所带电荷量 q =C U 解得 BlsCQ

9、Rq 。类型二类型二自感现象与电路的综合问题自感现象与电路的综合问题【例例 2】2】 （赣榆县教研室（赣榆县教研室 0808 年期末调研）年期末调研）利用气体自激导电发光的霓虹灯，加上 80V 以上的 电压才会点亮，利用图 1 所示的电路，可以短时间内点亮霓虹灯。已知蓄电池电动势为 6V， 内阻为 5；线圈电阻为 35；电路中线圈以外回路的电感忽略不计。先将开关闭合，经过 一段时间，回路中电流为一定值；再断开开关，霓虹灯短时间内点亮。霓虹灯的I-U特性图 线如图 2 所示。试求：开关线圈AB+- 4 -I/AU/V0.10.20.3020406080 100 120（1）闭合开关后，电路中的稳

10、定电流值； （2）断开开关，线圈中瞬时电流保持不变，流过霓虹灯的电流方向； （3）断开开关瞬时，线圈产生的感应电动势。 导示：导示：（1）由E=I（Rr）得 )355(6 )(rREIA=0.15A （2）此时电流从 B 到 A 流经霓虹灯 （3）断开开关瞬时，线圈中电流保持I=0.15A 不变，从霓虹灯I-U图线可知，此时霓虹灯 两端的电压为U1100V；而此时线圈电阻获得的电压U2=Ir0.15355.25V 所以，断开 开关时线圈产生的感应电动势为U=U1U2=105.25V。 成功体验1 （泰州市泰州市 0808 届高三联考热身训练）届高三联考热身训练）电子感应加速器是加速电子装置。它

11、的主要部分如图 甲所示。划斜线区域为电磁铁的两极，在其间隙中安放一个环行真空室。电磁铁中通以频率约几 十赫兹的强大交变电流，使两极间的磁感应强度 B 往返变化，从而在环行室内感应出很强的 涡旋电场。用电子枪将电子注入环行室，它们在涡旋电场的作用下被加速，同时在磁场里受 到洛伦兹力的作用，沿圆轨道运动如图乙所示。若磁场随时间变化的关系如图丙所示，则可 用来加速电子的 Bt 图象中（） A第一个 1/4 周期 B第二个 1/4 周期 C第三个 1/4 周期 D第四个 1/4 周期2如图所示是日光灯的结构示意图，若按图示的电路连接，关于日光灯发光的情况，下列叙述中正确的是( )AS1接通，S2、S3

12、断开，日光灯就能正常发光 BS1、S2接通，S3断开，日光灯就能正常发光 CS3断开，接通S1、S2后，再断开 S2，日光灯就能正常发光 D当日光灯正常发光后，再接通S3，日光灯仍能正常发光3、如图所示，abcd 是由粗细均匀的电阻丝制成的矩形线框水平放置， 导体 MN 有电阻，其电阻大小与 ab 边电阻大小相同，可在 ab 边及 dc 边上无摩擦滑动，且接 触良好。匀强磁场（图中未画出）垂直于线框平面，当 MN 在水平拉力作用下由紧靠 ad 边向 bc 边匀速滑动的过程中，以下说法中正确的是（）- 5 -AMN 中电流先减小后增大 BMN 两端电压先减小后增大 C作用在 MN 上的拉力先减小

13、后增大 D矩形线框中消耗的电功率先减小后增大4、( (盐城市盐城市 2007/20082007/2008 学年度高三年级第一次调研考试学年度高三年级第一次调研考试) )两金属棒和三根电阻丝如图连接,虚 线框内存在均匀变化的匀强磁场，三根电阻丝的电阻大小之 比 R1:R2:R3=1：2：3，金属棒电阻不计。当 S1、S2闭合，S3 断 开时，闭合的回路中感应电流为I，当 S2、S3闭合，S1 断 开时，闭合的回路中感应电流为 5I，当 S1、S3闭合，S2 断 开时，闭合的回路中感应电流是（ ） A0 B3I C6I D7I4、 （江苏省（江苏省 20082008 年高考物理全真模拟卷）年高考物

14、理全真模拟卷）光滑水平导轨宽 Llm，电阻不计，左端接有“6V 6W”的小灯导轨上垂直放有一质量 m205kg、电阻 r2 欧的直导体棒，导体棒中间用 细绳通过定滑轮吊一质量为 M1 kg 的钩码，钩码距地面高 h2m，如图所示整个导轨处 于竖直方向的匀强磁场中，磁感应强度为 B2T释放钩码，在钩码 落地前的瞬间，小灯刚好正常发光。 （不计滑轮的摩擦，取 g10ms2） 。求： （1）钩码落地前的瞬间，导体棒的加速度； （2）在钩码落地前的过程中小灯泡消耗的电能； （3）在钩码落地前的过程中通过电路的电量答案：答案：1、A 2、C 3、ACD 4、D5、 （1）a=5.33m/s； （2）E灯=6J； （3）q=0.5C