《2019年高考物理一轮复习_第十章 电磁感应 第2讲 法拉第电磁感应定律、自感和涡流课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019年高考物理一轮复习_第十章 电磁感应 第2讲 法拉第电磁感应定律、自感和涡流课件（80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、自感和涡流,第十章 电磁感应,内容索引,基础 知识梳理,命题点一 法拉第电磁感应定律的理解及应用,命题点二 导体切割磁感线产生感应电动势,命题点三 自感和涡流,盘查拓展点,课时作业,基础知识梳理,1,一、法拉第电磁感应定律 1.感应电动势 (1)感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势. (2)产生条件：穿过回路的 发生改变，与电路是否闭合无关. (3)方向判断：感应电动势的方向用 或右手定则判断. 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.,磁通量,楞次定律,磁通量的,变化率,(3)感应电流与感应电动势的关系：遵循
2、闭合电路的欧姆定律，即I .,斜率,二、导体切割磁感线产生的感应电动势 1.公式EBlv的使用条件 (1)匀强磁场. (2)B、l、v三者相互 . 2.“瞬时性”的理解 (1)若v为瞬时速度，则E为 感应电动势. (2)若v为平均速度，则E为 感应电动势.,垂直,瞬时,平均,3.切割的“有效长度” 公式中的l为有效切割长度，即导体在与v垂直的方向上的投影长度.图中有效长度分别为：,甲图：沿v1方向运动时，l ；沿v2方向运动时，l ； 乙图：沿v1方向运动时，l ；沿v2方向运动时，l ； 丙图：沿v1方向运动时，l ；沿v2方向运动时，l ；沿v3方向运动时，l . 4.“相对性”的理解 E
3、Blv中的速度v是 磁场的速度，若磁场也运动，应注意速度间的 关系.,0,0,R,相对于,相对,三、自感和涡流现象 1.自感现象 (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自感电动势.,(3)自感系数L的影响因素：与线圈的 、形状、 以及是否有铁芯有关.,大小,匝数,电流,(4)自感现象“阻碍”作用的理解： 流过线圈的电流增加时，线圈中产生的自感电动势与电流方向 ，阻碍电流的 ，使其缓慢地增加. 流过线圈的电流减小时，线圈中产生的自感电动势与电流方向 ，阻碍电流的 ，使其缓慢地减小. 线圈就相当于电源，它提供的电流从原来的IL逐渐变小. 2.涡
4、流现象 (1)涡流：块状金属放在 磁场中，或者让它在磁场中运动时，金属块内产生的旋涡状感应电流.,相反,增加,相同,减小,变化,(2)产生原因：金属块内 变化感应电动势感应电流. (3)涡流的利用：冶炼金属的高频感应炉利用 产生焦耳热使金属熔化；家用电磁炉也是利用涡流原理制成的. (4)涡流的减少：各种电机和变压器中，用涂有绝缘漆的硅钢片叠加成的铁芯，以减少涡流.,强大的涡流,磁通量,1.判断下列说法是否正确. (1)线圈中磁通量越大，产生的感应电动势越大.( ) (2)线圈中磁通量变化越大，产生的感应电动势越大.( ) (3)线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势越大.( ) (4)线圈中的
5、电流越大，自感系数也越大.( ) (5)对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈中的自感电动势越大.( ),2.(人教版选修32P17第1题改编)将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是 A.感应电动势的大小与线圈的匝数无关 B.穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大 C.穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大 D.感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同,答案,3.(人教版选修32P21第4题改编)如图所示，纸面内有一矩形导体闭合线框abcd，ab边长大于bc边长，置于垂直纸面向里、边界为MN的匀强磁场外，线框两次匀速地完全进入磁场，两次速
6、度大小相同，方向均垂直于MN. 第一次ab边平行MN进入磁场，线框上产生的热量为Q1，通过线框导体横截面的电荷量为q1；第二次bc边平行MN进入 磁场，线框上产生的热量为Q2，通过线框导体横截 面的电荷量为q2，则 A.Q1Q2，q1q2 B.Q1Q2，q1q2 C.Q1Q2，q1q2 D.Q1Q2，q1q2,答案,解析,4.(多选)电吉他中电拾音器的基本结构如图所示，磁体附近的金属弦被磁化，因此弦振动时，在线圈中产生感应电流，电流经电路放大后传送到音箱发出声音，下列说法正确的有 A.选用铜质弦，电吉他仍能正常工作 B.取走磁体，电吉他将不能正常工作 C.增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势
7、 D.弦振动过程中，线圈中的电流方向不断变化,答案,解析,铜质弦为非磁性材料，不能被磁化，选用铜质弦，电吉他不能正常工作，A项错误； 若取走磁体，金属弦不能被磁化，其振动时，不能在线圈中产生感应电动势，电吉他不能正常工作，B项对； 由En 可知，C项正确； 弦振动过程中，穿过线圈的磁通量大小不断变化，由楞次定律可知，线圈中感应电流方向不断变化，D项正确.,2,命题点一 法拉第电磁感应定律的理解及应用,1.求解感应电动势常见情况,轻质细线吊着一质量为m0.42 kg、边长为L1 m、匝数n10的正方形线圈，其总电阻为r1 .在线圈的中间位置以下区域分布着磁场，如图甲所示.磁场方向垂直纸面向里，磁
8、感应强度大小随时间变化关系如图乙所示.(g10 m/s2) (1)判断线圈中产生的感应电流的方向是 顺时针还是逆时针； (2)求线圈的电功率； (3)求在t4 s时轻质细线的拉力大小.,【例1】,答案,解析,逆时针,0.25 W,1.2 N,答案,答案,分析,(1)由楞次定律知感应电流的方向为逆时针方向. (2)由法拉第电磁感应定律得,(3)I 0.5 A F安nBIL F安F线mg 联立解得F线1.2 N.,(1)在例1中磁感应强度为多少时，细线的拉力刚好为0?,答案,解析,【拓展延伸】,细线的拉力刚好为0时满足： F安mg F安nBIL 联立解得：B0.84 T,0.84 T,(2)在例1
9、中求在t6 s内通过导线横截面的电荷量？,由qIt得：q0.56 C3 C.,答案,解析,3 C,1.(2016北京理综16)如图所示，匀强磁场中有两个导体圆环a、b，磁场方向与圆环所在平面垂直.磁感应强度B随时间均匀增大.两圆环半径之比为21，圆环中产生的感应电动势分别为Ea和Eb，不考虑两圆环间的相互影响.下列说法正确的是 A.EaEb41，感应电流均沿逆时针方向 B.EaEb41，感应电流均沿顺时针方向 C.EaEb21，感应电流均沿逆时针方向 D.EaEb21，感应电流均沿顺时针方向,答案,解析,2.如图所示，一正方形线圈的匝数为n，边长为a，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中.
10、在t时间内，磁感应强度的方向不变，大小由B均匀地增大到2B.在此过程中，线圈中产生的感应电动势为,答案,分析,3.如图所示，a、b两个闭合正方形线圈用同样的导线制成，匝数均为7匝，边长la3lb，图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀增大，不考虑线圈之间的相互影响，则 A.两线圈内产生顺时针方向的感应电流 B.a、b线圈中感应电动势之比为91 C.a、b线圈中感应电流之比为34 D.a、b线圈中电功率之比为31,答案,解析,根据楞次定律可知，两线圈内均产生逆时针方向的感应电流，选项A错误；,3,命题点二 导体切割磁感线产生感应电动势,1.计算：,说明：导体与磁场方向垂直；磁
11、场为匀强磁场.,2.判断：(1)把产生感应电动势的那部分电路或导体当作电源的内电路，那部分导体相当于电源.(2)若电路是不闭合的，则先假设有电流通过，然后应用楞次定律或右手定则判断出电流的方向.(3)电源内部电流的方向是由负极(低电势)流向正极(高电势)，外电路顺着电流方向每经过一个电阻电势都要降低.,(多选)(2016全国20)法拉第圆盘发电机的示意图如图所示.铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触.圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中.圆盘旋转时，关于流 过电阻R的电流，下列说法正确的是 A.若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定 B.若从上向下看，圆盘顺时针转动，
12、则电流沿a到b的 方向流动 C.若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化 D.若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电流在R上的热功率也变为原 来的2倍,【例2】,答案,解析,右手定则,分析,将圆盘看成无数幅条组成，它们都在切割磁感线从而产生感应电动势和感应电流，则当圆盘顺时针(俯视)转动时，根据右手定则可知圆盘上感应电流从边缘流向中心，流过电阻的电流方向从a到b，B对；,求感应电动势大小的五种类型及对应解法,(4)平动切割型：EBlvsin 为l与v的夹角.,l为导体切割磁感线的有效长度：首尾相连在垂直速度方向的分量. v为导体相对磁场的速度. (5)转动切割型：EBlv
13、 Bl2,4.(2015全国15)如图，直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向平行于ab边向上.当金属框绕ab边以角速度逆时针转动时，a、b、c三点的电势分别为Ua、Ub、Uc.已知bc边的长度为l.下列判断正确的是 A.UaUc，金属框中无电流 B.UbUc，金属框中电流方向沿abca C.Ubc Bl2，金属框中无电流 D.Ubc Bl2，金属框中电流方向沿acba,答案,解析,5.(多选)半径为a、右端开小口的导体圆环和长为2a的导体直杆，单位长度电阻均为R0.圆环水平固定放置，整个内部区域分布着垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B.直杆在圆环上以速度v平行于
14、直径CD向右做匀速直线运动，直杆始终有两点与圆环良好接触，从圆环中心O开始，直杆的位置由确定，如图所示.则,A.0时，直杆产生的电动势为2Bav C.0时，直杆受的安培力大小为,答案,解析,6.(2015安徽理综19)如图所示，abcd为水平放置的平行“ ”形光滑金属导轨，间距为l，导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，导轨电阻不计.已知金属杆MN倾斜放置，与导轨成角，单位长度的电阻为r，保持金属杆以速度v沿平行于cd的方向滑动(金属杆滑动过程中与导轨接触良好).则,答案,解析,分析,4,命题点三 自感和涡流,1.自感现象的四大特点 (1)自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化.
15、 (2)通过线圈中的电流不能发生突变，只能缓慢变化. (3)电流稳定时，自感线圈就相当于普通导体. (4)线圈的自感系数越大，自感现象越明显，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.,2.自感中“闪亮”与“不闪亮”问题,(多选)如图甲、乙所示的电路中，电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，且小于灯泡A的电阻，接通S，使电路达到稳定，灯泡A发光，则 A.在电路甲中，断开S后，A将逐渐变暗 B.在电路甲中，断开S后，A将先变得更亮，然后才逐渐变暗 C.在电路乙中，断开S后，A将逐渐变暗 D.在电路乙中，断开S后，A将先变得更亮，然后才逐渐变暗,【例3】,答案,分析,ILIA,IL=IA,处理自感现象问题的技巧 (1)通电自感：线圈相当于一个变化的电阻阻值由无穷大逐渐减小，通电瞬间自感线圈处相当于断路. (2)断电自感：断电时自感线圈处相当于电源，自感电动势由某值逐渐减小到零. (3)电流稳定时，理想的自感线圈相当于导体，非理想的自感线圈相当于定值电阻.,7.(多选)如图所示的电路
