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1、第九章 电磁感应 第2讲 法拉第电磁感应定律 自感 涡流,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,一、感应电动势,1法拉第电磁感应定律 (1)定律内容：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 .（平均电动势、感生电动势） 2导体切割磁感线的情形 （瞬时电动势、动生电动势） (1)一般情况：运动速度v和磁感线方向夹角为（前提：LB)，则 E . (2)常用情况：运动速度v和磁感线方向垂直，则E_,磁通量的变化率,Blvsin,Bl
2、v,二、法拉第电磁感应定律,EBlv的“四性” (1)正交性：本公式是在一定条件下得出的，除磁场为匀强磁场外，还需B、l、v三者互相垂直 (2)瞬时性：若v为瞬时速度，则E为相应的瞬时感应电动势,(3)有效性：公式中的L为导体切割磁感线的有效长度 如图927中，棒的有效长度为ab间的距离 (4)相对性：EBlv中的速度v是导体相对磁场的速度，若磁 场也在运动，应注意速度间的相对关系,1.自感现象：由于通过导体自身的 而产生的电磁 感应现象 2自感电动势 (1)定义：在 中产生的感应电动势 (2)表达式： . (3)自感系数L. 相关因素：与线圈的大小、形状、 以及是否有_ 等因素有关 单位：亨
3、利(H)，1 mH H,1 H H.,电流发生变化,自感现象,圈数,铁芯,103,106,3.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 _,这种电流像水的旋涡,所以叫涡流. (1)电磁阻尼:当导体在磁场中运动时,感应电流会使导体受到 _,安培力的方向总是_导体的运动. (2)电磁驱动:如果磁场相对于导体转动,在导体中会产生_ 使导体受到安培力的作用,安培力使导体运动起来. 交流感应电动机就是利用_的原理工作的.,感应电流,安培力,阻碍,感应电流,电磁驱动,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ab
4、cd水平放置，OO为过ad、bc两边中点的直线，线框全部都位于磁场中 (1)若磁感应强度随时间按BB0kt变化(k为常量)，写出磁场对线框ab边的作用力大小随时间变化的关系式； (2)若磁感应强度保持BB0不变，线框以恒定 角速度绕OO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,【方法与知识感悟】1.对法拉第电磁感应定律的理解,【答案】ACD,1(2012沈阳二中模拟)如图924(a)所示，一个电阻值为R、匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路线圈的半径为r1，在线圈中半径为r2的圆形区
5、域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图924(b)所示图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0，导线的电阻不计求0至t1时间内 (1)通过电阻R1的电流大小和方向； (2)通过电阻R1的电荷量q及电阻R1上产生的热量,【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EBLv中(要求BL、Bv、Lv，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
6、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ab的长度),2公式EBLv中，若速度v为平均速度，则E为平均电动势；若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EBlv1Blvsin.,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同时熄灭 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、b同时熄灭 D合上开关，a、b同时亮；断开
7、开关，b先熄灭，a后熄灭,题型三：自感现象的理解和应用,【方法与知识感悟】1.通电自感和断电自感的比较,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,*2某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下，大小为4.5105 T一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸，河宽100 m，该河段涨潮和落潮时有海水(视为导体)流过设落潮时，海水自西向东
8、流，流速为2 m/s.下列说法正确的是( ) A电压表记录的电压为5 mV B电压表记录的电压为9 mV C河南岸的电势较高 D河北岸的电势较高,BD,【解析】由于海水自西向东流，由左手定则可判断海水中的正离子所受磁场力向北，负离子所受磁场力向南，所以河北岸电势较高，D正确；电压表的示数EBLv4.51051002 V9103 V9 mV，B正确,D,*4如图所示，L是自感系数很大 电阻很小的线圈，若合上或断开 开关S1和S2时，可能发生的情况 是( ) A断开S2，S1闭合的瞬间，L1灯逐渐亮起来 B保持S1闭合，再合上S2稳定后，L2灯是暗的 C保持S2闭合，断开S1的瞬间，L1灯立即熄灭
9、，L2灯亮一下再熄灭 D保持S2闭合，断开S1瞬间，L2灯和L1灯过一会儿才熄灭,ABC,【提升能力】,4如图所示，垂直纸面向里的匀强 磁场的区域宽度为2a，磁感应强度 的大小为B.一边长为a、电阻为4R的 正方形均匀导线框ABCD从图示位置沿水平向右方向以速度v匀速穿过磁场区域，在下图中线框A、B两端电压UAB与线框移动距离的关系图象正确的是( ),D,7半径为r带缺口的刚性金属圆环在纸面上固定放置，在圆环的缺口两端引出两根导线，分别与两块垂直于纸面固定放置的平行金属板连接，两板间距为d，如图甲所示有一变化的磁场垂直于纸面，规定向内为正，变化规律如图乙所示在t0时刻平板之间中心有一重力不计，
10、电荷量为q的静止微粒则以下说法正确的是( ),A,A第2秒内上极板为正极 B第3秒内上极板为负极 C第2秒末微粒回到了原来位置 D第2秒末两极板之间的 电场强度大小为,9如图所示的电路中，电源的电动 势为E，内阻为r，电感L的电阻不计， 电阻R的阻值大于灯泡D的阻值在 t0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在tt1时刻断开S.下列表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图象中，正确的是( ),B,ABD,(2012天津高考)如图928所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距l0.5 m，左端接有阻值R0.3 的电阻一质量m0.1 kg，电阻r0.1 的金属棒MN放置在导轨上，整个
11、装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B0.4 T棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以a2 m/s2的加速度做匀加速运动，当棒的位移x9 m时撤去外力，棒继续运动一段距离后停下来，已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1Q221.导轨足够长且电阻不计，棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触求：,(1)棒在匀加速运动过程中， 通过电阻R的电荷量q； (2)撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2； (3)外力做的功WF. 【潜点探究】 (1)撤去外力前，导体棒做匀加速运动，求出导体棒的位移，就能计算出磁通量的变化量和通过R的电荷量 (2)回路中产生的焦耳热可以应用功能关系进行计
12、算,12如图(a)所示，一端封闭的两条平行光滑导轨相距L，距左端L处的中间一段被弯成半径为H的1/4圆弧，导轨左右两段处于高度相差H的水平面上，圆弧导轨所在区域无磁场，右段区域存在匀强磁场B0，左段区域存在均匀分布但随时间线性变化的磁场B(t)，如图(b)所示两磁场方向均竖直向上，在圆弧顶端，放置一质量为m的金属棒ab，与导轨左段形成闭合回路，从金属棒下滑开始计时，经过时间t0滑到圆弧底端设金属棒在回路中的电阻为R，导轨电阻不计，重力加速度为g.,【再上台阶】,(1)问金属棒在圆弧内滑动时，回路中感应电流的大小和方向是否发生改变？为什么？ (2)求0到t0时间内，回路中感应电流产生的焦耳热量 (3)探讨在金属棒滑到圆弧底端进入匀强磁场B0的一瞬间，回路中感应电流的大小和方向,【分析】解答本题的关键是要弄清楚各阶段产生电磁感应的原因，灵活选择公式求解,
