《2012版物理一轮精品复习学案：92 法拉第电磁感应定律、互感和自感》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2012版物理一轮精品复习学案：92 法拉第电磁感应定律、互感和自感（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第 2 节 法拉第电磁感应定律、互感和自感【考纲知识梳理】一、感应电动势1、发生电磁感应现象的这部分电路就相当于电源，在电源的内部电流的方向是从低电势流向高电势。（即：由负到正）2、 感应电动势与感应电流的关系：遵守闭合电路欧姆定律二、法拉第电磁感应定律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，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比A（2）公式：E二N石,N为线圈匝数2、 导体切割磁感线的情形（1）一般情况：运动速度v与磁感应线方向夹角为时则当L丄人1I V,而与成臼吋 E=HLvsin （2） E=BLv （垂直平动切割）L是导线的有效切割长度（v为磁场与导体的相对切割速度
2、）（B不动而导体动；导体不动而B运动）（3） E = BlV = B理=1B2.（直导体绕一端转动切割）22三、自感和涡流1. 自感现象：由于导体本身电流发生变化而产生的电磁感应现象.2. 自感电动势（1）定义：自感现象中产生的感应电动势叫自感电动势.（2） 表达式：E = L&L为自感系数，At . L 跟线圈的形状、长短、匝数等因素有关系.线圈越粗，越长、单位长度上的匝数越密,横截面积越大,它的自感系数越大,另外有铁芯的线圈自感系数大大增加 .自感系数的单位是亨利，国际符号是L, 1亨=103毫亨=106微亨【要点名师透析】一、对法拉第电磁感应定律的理解1. 磁通量、磁通量的变化量、磁通量
3、的变化率的区别K魏通駅匿通址的变化fit感通朮的变化 率物 理 盘集时刻 穿过某 个面的 磯感线 的条数某段吋间内序 过某亍山i的感 逋爪变化芽过某个血的 磴通址变化的 快慢大小4B Scoeffg=卄陋丄血_ S 2詐m 1 一 ni 若有和 反方向ffiJffi fi 可能抵 ifi开始吋和转过 时时平的】都与 磁场垂J穿过 平面的磁他讹是 正一负g= EBS 而不臺零lit衣崔4谨通 n的大小也不 &示陛化的事 如乱诉上.它 就是取匝线帼 上产生的电动 如即Y2 -公式氏n丝 与E=BLvsin81L剔E=?J 37门）求的址4时间 内的平均感应曲功求的娃瞬吋感应 电动如E与某个吋势J：
4、 某段时间或刻或某亍位汽相对某个过程相对应焙）求的址蹩牛冋路 的憊应电朗婷筮个 网谿的憋应电妙势 为零时梵岡路某段 挣怵的悠应电効势 不一定为零（冷求的屁冋路中一 部好导休切稠癒感 线时产生的腌应电 动静特）由于苑整个冋路 的感应览动孙囲此 电源部分不客易酗想）由于址由一部分 导体切劃踏感线的 运动产生的谨部分 就褶爲于电溫应联系公式普和E二用坤in。是统一的.当4-0时*E为瞬时憾应电动孙而公式E = 的v若代入v.则求出的为半均 感应电动势3.感应电荷量的求法在电磁感应现象中有电流通过电路，那么也就有电荷量通过，由电流的定义1=可知q=IA t.必须注意EEI应为平均值，而I =只，所以要
5、通过求感应电动势的平均值再求其电荷量，即:q=t= t=n尺 由此可知，感应电荷量q由磁通量变化大小及电路的电阻R决定，与变化时间无关.【例1】（13分）半径为a的圆形区域内有均匀磁场，磁感应强度为B=0.2 T,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=0.4 m, b = 0.6 m金属环上分别接有灯 LL2，两灯的电阻均为R0 = 2 Q，金属棒MN与金属环接触良好，棒与环的电阻均忽略不计.（1）若棒以v0=5m/s的速率在环上向右匀速滑动，求棒滑动到圆环直径00，的瞬时（如图所示），MN中的电 动势和流过灯.的电流.（2）撤去中间的金属棒MN将
6、右面的半圆环OL2OZ以OO，为轴向上翻转90，若此时磁场随时间均匀变化,JE 4其变化率为盖=T/s，求L2的功率.【答案】 （1）0.8 V 0.4A 1.28X10-2W【详解】棒滑过圆环直径OO的瞬时，MN中的电动势E=B2av=0.2X 0.8X5 V=0.8 V （3 分）等效电路如图所示，流过灯L的电流I= R =0.4A（3 分）(2)樹去中间的倉購棒 MF.将右而的半伺环 为轴向上翻转恥蔦感应电动婷*32 Vr/2（局）2AM * S ITUL 28X10 WE严葢一一瓦2二、导体切割磁感线产生感应电动势的计算1. 导体平动切割磁感线 对于导体平动切割磁感线产生感应电动势的计
7、算式E=Blv,应从以下几个方面理解和掌握.(1)公式使用条件：本公式是在一定条件下得出的，除了磁场是匀强磁场外，还需B、1、v三者相互垂直.实际问题中当它们不相互垂直时，应取垂直的分量进行计算，公式可为E=B1vsin0 ,0为B与v方向间的夹角.(2) 使用范围：导体平动切割磁感线时，若v为平均速度，则E为平均感应电动势，即E=B1w.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1为有效切割长度，即导体与v垂直的方向上的投影长度图中有效长度分别为：甲图：1二cdsinp ;乙图：沿V方向运动时，1二MN沿v2方向运动时，1=0.丙图：沿V方向运动时，1=血R沿v方
8、向运动时，1=02沿v3方向运动时，1=R(4) 相对性：E=B1v中的速度v是相对于磁场的速度，若磁场也运动，应注意速度间的相对关系2. 导体转动切割磁感线当导体棒在垂直于磁场的平面内，绕其一端为轴，以角速度3匀速转动时，产生的感应电动势为E=B1V 一 B123，如图所示.X X X X X【例2】（12分）金属杆MN和PQ间距为l,MP间接有电阻R,磁场如图所示，磁感应强度为B.金属棒AB长为21,由图示位置以A为轴，以角速度匀速转过90 （顺时针）.求该过程中（其他电阻不计）：（1）R上的最大电功率.（2）通过 R 的电量.【详解】AB转动切割磁感线,且切割长度由1增至21以后AB离开
9、MN,电路断开.（2分）（1） 当 B端恰至MN上时,E最大.眄=呂“ 葺昱=2Bu P, Pt=_ = *E身1（3好）（2） AB由初住査转至嘩恰在iW上騎过釋中回踣A 4=B 1 1 3in60 = Bl3（琦2 20=1 A t= =独.（2）1R 2R三、通电自感和断电自感的比较比鬱通电自麝断电自感电格图1H-丿一儿鼻2同规格，K应丄较大丄很大（有扶苗）上即亮思痊TA迖 甯鏗亮J摆一样売由尸歼瓷同台时+讹 过取感建的电汽退 速带大贱廊产生白 擁电动勢，见砒了电 诫的用大-使濫M灯 片的咆讹比说过灯 斤的电淹埔加得懂$ 开时，蜒Rl L产 主白感电却婷JH冊 丁电21的械小趟电 就無缝
10、存在一闻时 间；灯片中电址反向 不金立旧構况.若凤w w j（t 的 n - fA红熄呢前曾 闻竞一卜若氐亠 &A，甌素的电南h -能鼠转化咄况电能转化为蛊场能雄场能转化为电能征歼黄M斯卄时坏A晰St熄武戍饲屈-F押灭【例3】（2010 北京高考）在如图所示的电路中，两个相同的小灯泡.和L2分别串联一个带铁芯的电感线圈L和一个滑动变阻器R.闭合开关S后，调整R,使L1和L2发光的亮度一样，此时流过两个灯泡的电流为I然后，断开S.若t时刻再闭合S,则在亡 前后的一小段时间内，正确反映流过.的电流.、流过l2的电流i2随时间t变化的图象是（）答案】选 B.【详解】闭合开关S后，调整R,使两个灯泡L
11、、L发光的亮度一样，电流为I,说明R=R若t时刻再12L闭合S,流过电感线圈L和灯泡.的电流迅速增大，使电感线圈L产生自感电动势，阻碍了流过.的电流 ii增大，直至到达电流I,故A错误，B正确；而对于亡 时刻再闭合S,流过灯泡L2的电流i2立即达到 电流I,故C、D错误.【感悟高考真题】1. （2011 北京高考T19）某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁心的线圈L、小灯泡A、开关S 和电池组E,用导线将它们连接成如图所示的电路。检查电路后，闭合开关s,小灯泡发光；再断开开关S,小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象。虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因。你认为
12、最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是A. 电源的内阻较大B. 小灯泡电阻偏大C. 线圈电阻偏大D. 线圈的自感系数较大【答案】选 C.【详解】根据实物连线图画出正确的电路图，当闭合电键S,电路稳定之后，小灯泡中有稳定的电流Ia 电感线圈中有稳定的电流IL，当电键S突然断开时，电流IA立即消失，但是，由于自感电动势的作用， 流过线圈的电流IL不能突变，而是要继续流动，于是，电感线圈和小灯泡构成了回路，如果J IA，则 能观察到小灯泡闪亮一下再熄灭，线圈的自感系数越大，小灯泡延时闪亮的时间就越长.如果不满足IL IA 的条件，小灯泡只是延时熄灭，不会观察到闪亮一下再熄灭.可见灯泡未闪亮的根本原因是不满
13、足 IL IA的条件，这是线圈电阻偏大造成的J偏小。所以本题正确选项是C.2. （2011 四川理综T20）如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T,转轴OO2垂直于磁 场方向，线圈电阻为2 .从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60时的感应电流为1A.那么A. 线圈消耗的电功率为4W:X.： 汰: txJw.X.:./:j；- : .B. 线圈中感应电流的有效值为2A2兀 tC. 任意时刻线圈中的感应电动势为e = 4cos TT2兀tD.任意时刻穿过线圈的磁通量为=兀sin T答案】选 AC.e E cosA2 二 E cos60o【详解】由于线圈垂直于中性面启动，则瞬时
14、表达式可记为m，代入数据可知mE _e 2E 4VE 21 R *2 AP R 4W得最大值m 4，即有效值E 人2V以及 R，功率为R，瞬时值表达式为.2兀e 4cos te nrT .故A、C正确，B错误。再由于Em ，则任意时刻穿过线圈的磁通量为E42T2冗RS sin0 m sin 0 - sin 0 sin tNN兰N兀TT，可知D错误.3. （2011 广东理综T15）将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，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】选 C.AE n 【详解】由法拉第电磁感应定律知：At，可见感应电动势的大小与线圈的匝数有关，A错误；感
