《高考物理 法拉第电磁感应定律 自感总复习课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理 法拉第电磁感应定律 自感总复习课件（56页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 n自主学习n1内容：电路中感应电动势的大小，跟穿 过这一电路的磁通量的 成正比n2公式： n为线圈匝数变化率n3导体切割磁感线产生的电动势n(1)若B、L、v相互垂直，则E .n(2)EBLvsin，为运动方向与磁感线方 向的夹角Blvn深化拓展n一、对法拉第电磁感应定律的理解n1 是指电路中产生的平均感应电 动势，决定感应电动势大小的因素是穿过这 个闭合电路中的磁通量的变化快慢，而不是 磁通量的大小，也不是磁通量的变化量的大 小n若闭合电路是一个n匝的线圈，线圈中的总 电动势可看作是一个线圈感应电动势的n倍 ，这n个线圈是串联的，相当于n个电源串 联而穿过n匝的磁通量与穿过其中一匝线 圈的
2、磁通量是相等的，并不是其中一匝的n 倍n2几种常见见情况n(1)线线圈面积积S不变变，磁感应应强度均匀变变化n(2)磁感应应强度不变变，线线圈面积积均匀变变化：n(3)B、S均不变变，线线圈绕过线绕过线 圈平面内的某 一轴转动时轴转动时 (1、2是线线圈平面与磁场场之间间 的夹夹角)，计计算式为为：n3导导体切割磁感线线的两种情况n(1)平动动切割n在匀强磁场场中，棒垂直切割磁感线线，产产 生的感应电动势应电动势 EBLv，公式中的电动电动 势势是该时该时 刻的瞬时时感应电动势应电动势 n若导导体不是做垂直切割磁感线线运动动，v与 B有一夹夹角，如图图，应该应该 找出切割磁感线线 的有效速度，
3、即与B垂直的速度v1vsin， 则则EBLv1BLvsin.n(2)转动转动 切割n若导导体在磁场场中绕绕着导导体上的某一点转转 动时动时 ，导导体上各点的线线速度不同，若用E BLv来计计算，v应该应该 是棒上各点速度的平均 值值(这这与平动动不同，平动时动时 棒上各点速度相 等)，即 n可根据法拉第电电磁感应应定律 来 计计算n设长为设长为 L的棒以角速度匀速转动转动 ，经过经过 时间时间 t从右图图所示位置转转到虚线线位置，则则 有t，棒扫过扫过 的面积积 由E 当n1时时， n4公式 与EBLvsin的区别别与 联联系n(1)由 求得的是t内的平均感应应 电动势电动势 ，适用于一切情况
4、要区别别开、 与 三个量E只与 n成正比，与、的大小无关 n(2)EBLv只适用于匀强磁场场，且LB， Lv，各处处v都相同的情况若v为为瞬时时速 度，则则E为该时为该时 刻的瞬时电动势时电动势 ；若v为为平 均速度，则则E为为平均电动势电动势 ，如一段长为长为 L 的导导体棒垂直于磁场场方向放在匀强磁场场B中 ，绕绕其一端点以垂直于B的方向的角速度 转动转动 ，则该则该 棒上产产生电动势电动势 n3EBLvsin中的L为为切割磁感线线的导导体 棒的有效长长度如图图中，棒的有效长长度为为 ab的弦长长(可用割补补法证证明)n二、磁通量、磁通量的变化量、磁通 量的变化率的比较磁通量 磁通量 的变
5、变 化量 磁通量的 变变化率物理 意义义某时时刻 穿过过 某个 面的 磁感 线线的 条数 ，是 状态态 量某一段 时间时间 内穿 过过某 个面 的磁 通量 的变变 化量 ，是 过过程 量穿过过某个 面的磁 通量变变 化的快 慢磁通量磁通量的变变化 量磁通量的 变变化率大小BSn，Sn 是与B垂直 的面的面 积积注意穿过过某个面有 方向相反 的磁场场， 则则不能直 接用 BS求解， 应应考虑虑相 反方向的 磁通量抵 消后所剩 余的磁通 量开始时时和转转 过过180时时 平面都与 磁场场垂直 ，穿过过平 面的磁通 量是一正 一负负， 2BS，而 不是0既不表示磁通 量的大小 ，也不表 示变变化的
6、多少，实实 际际上它表 示单单匝线线 圈上产产生 的电动势电动势说说明线线圈在磁场场中绕绕与磁场场垂直的轴转动轴转动 ，当线线圈平面与磁感线线平行时时，0，但 最大；线线圈平面与磁感线线垂直时时，最大，但 0n【特别提醒】(1)、 的大小没有直 接联系，它们之间的关系类似于v、v、 的关系，与 n 可能一个很大而另一个很小，可能一个为 零而另一个却最大n(2)若规定从某个面的一侧到另一侧的磁通 量为正值，则相反方向的磁通量为负值n针对训练n 如图所示，在磁感应强度为B的磁场中， 两导轨间距为L，某时刻两棒速度为v1和v2 ，且v1v2，试由En，求出此时回路中的 感应电动势为多少？n解析：设该
7、时刻两棒之间的距离为x，经过 很短的时间t，棒1移动的距离为v1t，棒2 移动的距离v2t，回路面积改变S(x v1tv2t)xL(v1v2)Lt，所以n自感自主学习n自感现象及其应用与防止n1自感现象：由于导体本身的 发生变化 而产生的电磁感应现象n2自感电动势：在自感现象中产生的 ，其作用总是阻碍导体中 的变化n3自感系数：线圈的自感系数由线圈本身 的特性决定，与线圈的 、 、线圈的 、有无铁芯等因素有关电流感应电动势原电流长度 匝数横截面积n4自感现象的应用日光灯n(1)电路图如图所示n(2)工作原理：合上开关，电源电压220V加 在启动器两极间氖气导电发出辉光辉光 产生的热量，使U形动
8、触片膨胀伸长，与静 触片接触接通电路镇流器和灯丝中通过电 流氖气停止导电动静触片分离切断电 路镇流器产生瞬间高压，与电源电压一起 加在灯管两端灯管中气体导电日光灯发 光n(3)日光灯启动动后正常工作时时，启动动器 ， 电电流从灯管中通过过镇镇流器产产生的自感电电 动势动势 起 作用n5自感现象的防止双线绕法n双线绕线绕 法能保证绕证绕 成的线线圈内部磁通量始 终为终为 零断开降压限流n深化拓展n自感现象的分析方法n1明确自感电动势总是阻碍自感线圈中电 流的变化，通过自感线圈的电流不能发生突 变n2通电电自感n(1)演示通电电自感电电路图图如图图所示n(2)当接通电电路时时，看到的现现象：灯B立
9、刻 正常发发光，灯A逐渐变渐变 亮至正常发发光n(3)结论结论 ：因线线圈中电电流增大，线线圈中产产生 自感电动势电动势 的方向与原电电流方向相反(增反) ，对对要增大的电电流有阻碍作用，不能让电让电 流立刻增加到最大值值n3断电电自感n(1)演示断电电自感现现象的电电路图图如图图所示n(2)若器材满满足R灯RL，线线圈自感系数足够够 大，在断开开关的瞬间间，灯泡会闪闪亮一下后 才熄灭灭(RL为线为线 圈的直流电电阻)n【特别提醒】(1)通电时，自感电动势阻碍 电流的增大，与电流方向相反；含较大自感 系数的线圈的支路此时可看作断路n(2)断电时，自感电动势阻碍电流的减小， 与原电流方向相同；线
10、圈相当于电源，它提 供的电流在原来IL的基础上渐渐减小；跟自 感线圈并联的灯泡可能“闪亮”一下n(3)电路稳定时，线圈有电阻则相当于一个 定值电阻；没有电阻则相当于一根导线，跟 线圈并联的灯泡不亮n针对训练n1(2008江苏物理)如图所示的电路中，三 个相同的灯泡a、b、c和电感L1、L2与直流 电源连接，电感的电阻忽略不计开关S从 闭合状态突然断开时，下列判断正确的有()nAa先变变亮，然后逐渐变渐变 暗nBb先变变亮，然后逐渐变渐变 暗nCc先变变亮，然后逐渐变渐变 暗nDb、c都逐渐变渐变 暗n解析：S处于闭合状态时，线圈电阻不计，a、b、c亮度相同，设通过灯泡的电流为I.开关断开时，流
11、过线圈的电流减小，线圈产 生自感电动势，等效电路如图所示，因S闭合时通过L1、L2的电流分别为2I、I，故断开瞬间电流仍为2I、I.a灯电流由I变为2I再减小，故A正确；b灯电流由I变为2III再逐渐减小，c灯电流由I逐渐减小，故D正确，B、C错误n答案：ADn总结提升：断电自感中，灯泡是否先变亮， 取决于断开瞬时电流是否比原来大n2启动动器是由电电容和氖氖管两大部分组组成， 其中氖氖管中充有氖氖气，内部有静触片和U形 动动触片通常动动、静片不接触，有一个小 缝缝隙，则则下列说说法正确的是( )nA当电电源的电压电压 加在启动动器两极时时，氖氖 气放电电并产产生热热量，导导致双金属片受热热膨
12、胀胀nB当电电源的电压电压 加在启动动器两极后，启 动动器的两个触片才接触，使电电路有电电流通 过过nC当电电源的电压电压 加在启动动器两极前，启 动动器的两个触片就接触着，电电路就已经经有 电电流通过过nD当电电路通电电后，动动触片冷却，两个触片 重新分离n解析：依据日光灯的工作原理可知，电源把 电压加在启动器的两极之间，使氖气放电而 发出辉光，辉光产生热量使U形动触片膨胀 伸展，跟静触片接触把电路接通电路接通 后电压为零，启动器的氖气停止放电，U形 动触片冷却收缩，两个触片分开，电路自动 断开n答案：ADn规律方法n电磁感应中的电路问题n1在电磁感应现象中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化
13、的回路将产生感应电动势 ，该导体或回路相当于 因此，电磁感应问题往往与电路问题联系在一起电源n2解决与电电路相联联系的电电磁感应问题应问题 的基 本方法n(1)用法拉第电电磁感应应定律和楞次定律(右手 定则则)确定感应电动势应电动势 的大小和方向；n(2)画等效电电路；n(3)运用闭闭合电电路欧姆定律、串、并联电联电 路 的性质质、电电功率等公式求解n3与上述问题问题 相关的几个知识识点n(1)电电源电动势电动势 EBLv或 n(2)闭闭合电电路欧姆定律 n部分电电路欧姆定律 n电电源的内电压电压 UrIr；n电电源的路端电压电压 UIREIr.n(3)通过导过导 体的电电荷量 n【特别提醒】
14、(1)某段导体作为外电路时， 它两端的电压就是电流与其电阻的乘积n(2)某段导体作为电源时，它两端的电压就 是路端电压，等于电流与外电阻的乘积，或 等于电动势减内电压当其电阻不计时，路 端电压等于电源电动势n(3)某段导体作电源，断路时电压等于电动 势n【例1】 如图所示，半径为a的圆形区域内 有匀强磁场，磁感应强度B0.2T，磁场方 向垂直纸面向里，半径为b的金属圆环与磁 场同心地放置，磁场与环面垂直，其中a 0.4m，b0.6m.金属环上分别接有灯L1、 L2，两灯的电阻均为R02.一金属棒MN 与金属环接触良好，棒与环的电阻均不计n(1)若棒以v05m/s的速率在环环上向右匀速 滑动动，
15、金属棒滑过圆环过圆环 直径OO的瞬时时， MN中的电动势电动势 和流过过L1的电电流n(2)撤去中间间的金属棒MN，将右面的半圆环圆环OL2O以OO为轴为轴 向上翻转转90，若此时时磁场场随时间时间 均匀变变化，其变变化率为为 求L1的功率n解析 (1)导体棒MN切割磁感线产生的感 应电动势E1B2av00.20.85V0.8V ，由欧姆定律知I1 n0.4An(2)由法拉第电磁感应定律得n此时L1、L2串联，每个灯上分得的电压为 n答案 (1)0.8V 0.4A (2)1.28102Wn思维升华 (1)En/t一般用于计算平均感应电动势；EBLv一般用于计算瞬时感应电动势n(2)若导体和磁场间无相对
