《2018高考物理一轮复习 10.2 法拉第电磁感应定律 自感同步课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018高考物理一轮复习 10.2 法拉第电磁感应定律 自感同步课件（56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,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，I .,电磁感应现象,电源,电源的内阻,闭合电路欧姆,3.感生电场与感生电动势、动生电动势 (1)感生电场：磁场变化时在周围空间激发出的 . (2)感生电动势：由 产生的感应电动势叫做 感生电动势. (3)动生电动势：由于 而产生的感应电动势 叫做动生电动势.,电场,感生电场,导体运动,4反电动势 (1)定义：电动机转动时，线圈中也会产生 ， 这个感应电动势总要 电源电动势的作用我们把这 个电动势称为反电动势 (
2、2)作用： 线圈的转动,感应电动势,削弱,阻碍,(1)感生电动势和动生电动势都属于感应电动势，但二者产生机理有所不同 (2)在实际的感应电动势中，可能既有感生电动势，同时也有动生电动势,二、法拉第电磁感应定律 1内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁 通量的 成正比,变化率,2公式：En ，n为线圈匝数,3导体切割磁感线产生的电动势 (1)若B、L、v相互垂直，则E . (2)E ，为导体的运动方向与磁感线方向的夹角,BLv,BLvsin,三、互感、自感和涡流 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 现象互感现象可以把
3、由一个线圈传递到另一个线 圈，变压器就是利用 现象制成的,磁场,感应电动势,能量,互感,2自感现象 由于线圈本身的 发生变化而在它本身激发出感应 电动势的现象,电流,3自感电动势 (1)定义：在 现象中产生的感应电动势 (2)公式：EL 其中L叫 ，它与线圈 的 、形状、 以及是否有铁芯有关 自感系数的单位：是 ,1 mH H,1 H H.,自感,自感系数,大小,圈数,亨利(H),103,106,4涡流 当线圈中的电流发生变化时，在它附近的任何导体中 都会产生像 状的感应电流,水的旋涡,5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， 安培力的方向总是 导体的运动的现象,阻碍,6
4、电磁驱动 如果磁场相对于导体转动，在导体中会产生感应电流， 感应电流使导体受到 的作用， 使导体运 动起来，这种作用称为电磁驱动 交流电动机就是利用 的原理制成的,安培力,安培力,电磁驱动,自感作用延缓了电路中电流的变化，使得在 通电瞬间含电感的电路相当于断路；断电时电感线圈相当于一个电源，通过放电回路将储存的能量释放出来,1.感应电动势的大小决定于穿过回路的磁通量的变化率 ， 而与磁通量 、磁通量的变化量 的大小没有必然联系 2磁通量的变化率 是t图象上某点切线的斜率,3若 恒定，则E不变用En 所求的感应电动势为 整个回路的感应电动势，而不是回路中某部分导体的电动 势整个回路中感应电流为零
5、时，其回路中某段导体的感 应电动势不一定为零,4磁通量的变化常由B的变化或S的变化两种情况引起 (1)当仅由B的变化引起时，EnS (2)当仅由S的变化引起时，EnB 5由En 计算出的是t时间内的平均感应电动势,(1)很大， 可能很小，很小， 可能很大，感应电 动势的大小与 有关，与、无直接关系 (2)用公式EnS 求感应电动势时，S为线圈在磁场范围 内的有效面积 (3)通过回路截面的电荷量q仅与n、和回路电阻R有关， 与时间长短无关推导如下：q,如图921所示，导线全部为裸导线，半径为r的圆内有垂直于圆平面的匀强磁场，磁感应强度为B，一根长度大于2r的导线MN以速度v在圆环上无摩擦地自左端
6、匀速滑到右端，电路的固定电阻为R，其余电阻不计，求MN从圆环的左端滑到右端的过程中电阻R上的电流的平均值和通过电阻R的电荷量,图921,求电荷量要从电流的平均值来考虑,听课记录 MN做切割磁感线运动，有效切割长度在不断变化，用EBlv难以求得平均感应电动势从另一角度看，回路中的磁通量在不断变化，利用法拉第电磁感应定律求平均感应电动势 从左端到右端磁通量的变化量：BSBr2， 从左端到右端的时间：t 根据法拉第电磁感应定律，平均感应电动势,所以，电路中平均感应电流为 通过R的电荷量,答案,名师归纳 (1)计算通过导体某一截面的电荷量必须用电流的平均值 (2)产生感应电动势的那部分导体相当于电源.
7、,1.En 求的是回路中t时间内的平均感应电动势 2EBLv既能求导体做切割磁感线运动的平均感应电动势， 也能求瞬时感应电动势v为平均速度，E为平均感应电动 势；v为瞬时速度，E为瞬时感应电动势，其中L为有效长度 (1)EBLv的适用条件：导体棒平动垂直切割磁感线，当速度v 与磁感线B不垂直时，要求出垂直于磁感线的速度分量,(2)E BL2的适用条件：导体棒绕一个端点垂直于磁感线 匀速转动切割，而不是绕导体棒上中间的某点 (3)EnBSsint的适用条件：线框绕垂直于匀强磁场方向的 一条轴从中性面开始转动，与轴的位置无关，与线框的 形状无关，当从与中性面垂直的位置开始计时时，公式 变为EnBS
8、cost.,3公式En 和EBlv是统一的，前者当t0时，E为 瞬时值，后者v若代入平均速度v ，则求出的是平均值，只是一般来说前者求平均感应电动势更方便，后者求瞬时感应电动势更方便,(1)对公式EBlv，要在理解的基础上应用，不能随便代入数 据如果B、l、v中任意两个量平行，则导体在磁场中运动时不切割磁感线，E0. (2)若导线是曲线，则l应是导线的有效长度，即当导线垂直 切割磁感线时，导线两端点的连线在垂直于v方向上的投影长度,(12分)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922所示，框架上放置一质量为0.05 kg、电阻为
9、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： (1)在5 s内平均感应电动势是多少？ (2)第5 s末回路中的电流多大？ (3)第5 s末作用在杆cd上的水平外力多大？,图922,解答本题时应把握以下两点： (1)分清求解感应电动势时用速度的平均值还是瞬时值 (2)求解第(3)问时合理应用牛顿第二定律,满分指导 (1)5 s内的位移x at225 m 5 s内的平均速度 5 m/s (2分) (也可用 求解) 故平均感应电动势 0.4 V (2分) (2)第5 s末：vat10 m/s (1分) 此时感应电动势：EBLv (1分) 则回路中的电
10、流为： (2分),(3)杆cd匀加速运动，由牛顿第二定律得： FF安ma (2分) 即FBILma0.164 N (2分),答案 (1)0.4 V (2)0.8 A (3)0.164 N,名师归纳 (1)在计算感应电动势时，要审清题意，看清题目要求的是平均感应电动势还是瞬时感应电动势，并正确地选用公式 (2)在电磁感应现象中，产生感应电动势的那部分导体相当于 ，其电阻为 ，外电路则由 等电学元件组成,内电阻,电阻、电容,电源,1有N匝面积为S100 cm2的金属环，电阻为R0.1 ， 环中磁场的变化规律如图923所示，且磁场方向垂直于 环向里，在t1到t2时间内，通过金属环的电荷量是多少？,图
11、923,解析：由图象可知，磁感应强度的平均变化率为： 线圈中的磁通量的平均变化率为： 环中的平均感应电流： 通过环的电荷量为：,答案：0.01N C,(1)通电时线圈中产生的自感电动势阻碍电流的增加，感应 电流与原电流方向相反，此时含线圈L的支路相当于断开 (2)断电时线圈中产生的自感电动势阻碍线圈中电流的减少， 感应电流与原电流方向相同，在与线圈串联的回路中，线 圈相当于电源，它提供的电流从原来的IL逐渐变小但流过 灯A的电流方向与原来相反 (3)线圈的自感系数越大，现象越明显自感电动势只是延缓 了过程的进行，但它不能使过程停止，更不能使过程反向,如图924所示的电路中，三个相同的灯泡a、b
12、、c和电感L1、L2与直流电源连接，电感的电阻忽略不计电键S从闭合状态突然断开时，下列判断正确的有 ( ) Aa先变亮，然后逐渐变暗 Bb先变亮，然后逐渐变暗 Cc先变亮，然后逐渐变暗 Db、c都逐渐变暗,图924,分析此类问题应先明确原电流的方向，然后判断自感电流的方向及大小变化.在断开开关时还要看线圈和用电器能不能形成回路.,解题指导 a、b、c三个灯泡相同，设S闭合时通过三个灯泡的电流均是I，则L1中的电流为2I，L2中的电流为I.在S断开瞬间，L1中的电流由2I逐渐减小，L2的电流由I逐渐减小，L1、L2中的产生的感应电流方向相同，故b、c两灯的电流逐渐减小，即b、c两灯逐渐变暗，B、
13、C错误，D项正确； 两个支路的电流汇集后为2I通过a灯，a灯电流由2I反向减弱，故a灯中的先变亮再逐渐变暗，即A正确,答案 AD,名师归纳 解决此类问题的关键： (1)无论是通电自感还是断电自感，都是阻碍引起自感电流的变化 (2)当电路中有电感时，若电路中的电流发生变化，电感的作用总是阻碍电流的变化纯电感线圈在电流稳定时相当于 ，非纯电感线圈在电流稳定时相当于 ,一根短路导线,一个定值电阻,2如图925所示的电路中，A1和A2是完全相同的 灯泡，线圈L的电阻可以忽略下列说法中正确的是( ),图925,A合上开关S接通电路时，A2先亮，A1后亮，然后一样亮 B合上开关S接通电路时，A1和A2始终
14、一样亮 C断开开关S切断电路时，A2立刻熄灭，A1过一会儿才熄灭 D断开开关S切断电路时，A1和A2都要过一会儿才熄灭,解析：通电瞬间，L中有自感电动势产生，与L在同一支路的灯A1要逐渐变亮，而A2和电源构成回路则立即亮；稳定后，A1与A2并联，两灯一样亮断开开关瞬间，L中有自感电动势，相当于电源，与A1、A2构成回路，所以两灯都过一会儿熄灭综上所述，选项A、D正确,答案：AD,随堂巩固 1关于电路中感应电动势的大小，下列说法正确的是( ) A穿过电路的磁通量越大，感应电动势就越大 B电路中磁通量的改变量越大，感应电动势就越大 C电路中磁通量改变越快，感应电动势就越大 D若电路在某时刻磁通量为零，则该时刻感应电动势不一定为零,解析：根据法拉第电磁感应定律，感应电动势正比于磁通量的变化率，C选项中磁通量变化越快，则磁通量的变化率越大，故C选项正确，A、B选项错误某时刻的磁通量为零，但该时刻磁通量的变化率不一定为零，所以感应电动势也就不一定为零，D选项错误故选C,答案： CD,2吉他以其独特的魅力吸引了众多音乐爱好者，然而吉他有 许多种，不同吉他的工作原理是不同的电吉他
