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1、第第2课时法拉第电磁感应定律课时法拉第电磁感应定律自感涡流自感涡流【导导学学目目标标】 1.能能用用法法拉拉第第电电磁磁感感应应定定律律、公公式式EBLv计算感应电动势计算感应电动势.2.理解自感、涡流产生，并能分析实际应用理解自感、涡流产生，并能分析实际应用一、法拉第电磁感应定律一、法拉第电磁感应定律基础导引基础导引1关于电磁感应，下述说法正确的是关于电磁感应，下述说法正确的是()A穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大B穿过线圈的磁通量为零，感应电动势一定为零穿过线圈的磁通量为零，感应电动势一定为零C穿过线圈的磁通量变化越大，感应电动势越大穿过线圈的磁通量
2、变化越大，感应电动势越大D穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大【答案】【答案】D(2)转动切割转动切割如如图图1(c)，在在磁磁感感应应强强度度为为B的的匀匀强强磁磁场场中中，长长为为L的的导导体体棒棒绕绕一一端端为为轴轴以以角角速速度度匀匀速速转转动动，此此时时产产生生的的感感应应电电动动势势E_.(3)有有效效切切割割长长度度：导导体体在在与与v垂垂直直的的方方向向上上的的投投影影长长度度试分析图试分析图2中的有效切割长度中的有效切割长度甲甲图图中中的的有有效效切切割割长长度度为为：_；乙乙图图中中的的有有效效切切割割长长度度为为：_；丙丙图图中
3、中的的有有效效切切割割长长度度：沿沿v1的的方方向向运运动动时为时为_；沿；沿v2的方向运动时为的方向运动时为_知识梳理知识梳理1感应电动势感应电动势(1)感感应应电电动动势势：在在_中中产产生生的的电电动动势势产产生生感感应应电电动动势势的的那那部部分分导导体体就就相相当当于于_，导导体体的的电电阻阻相相当当于于_(2)感感应应电电流流与与感感应应电电动动势势的的关关系系：遵遵循循_定律，即定律，即I_.电磁感应现象电磁感应现象电源电源电源内阻电源内阻闭合电路欧姆闭合电路欧姆2法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律(1)法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律内内容容：电电路路中中感感应应电电动动
4、势势的的大大小小，跟跟穿穿过过这这一一电电路路的的_成正比成正比公式：公式：E_.(2)导体切割磁感线的情形导体切割磁感线的情形一一般般情情况况：运运动动速速度度v和和磁磁感感线线方方向向夹夹角角为为，则则E_.常用情况：运动速度常用情况：运动速度v和磁感线方向垂直，则和磁感线方向垂直，则E_.磁通量变化率磁通量变化率BLvsin BLv二、自感与涡流二、自感与涡流基础导引基础导引判断下列说法的正误判断下列说法的正误(1)线圈的自感系数跟线圈内电流的变化率成正比线圈的自感系数跟线圈内电流的变化率成正比()(2)自自感感电电动动势势阻阻碍碍电电流流的的变变化化，但但不不能能阻阻止止电电流流的的变
5、变化化()(3)当当导导体体中中电电流流增增大大时时，自自感感电电动动势势的的方方向向与与原原电电流流方方向向相反相反()(4)线线圈圈中中电电流流变变化化的的越越快快，穿穿过过线线圈圈的的磁磁通通量量越越大大()【答案】【答案】(1)(2)(3)(4)知识梳理知识梳理1自感现象自感现象(1)概概念念：由由于于导导体体本本身身的的_变变化化而而产产生生的的电电磁磁感感应应现现象称为自感，由于自感而产生的感应电动势叫作象称为自感，由于自感而产生的感应电动势叫作_(2)表达式：表达式：E_.(3)自感系数自感系数L相相关关因因素素：与与线线圈圈的的_、形形状状、_以以及及是是否有铁芯有关否有铁芯有
6、关单位：亨利单位：亨利(H,1 mH_ H,1 H_ H)电流电流自感电动势自感电动势大小大小匝数匝数1031062涡流涡流当当线线圈圈中中的的电电流流发发生生变变化化时时，在在它它附附近近的的任任何何导导体体中中都都会会产生产生_，这种电流像水中的旋涡所以叫涡流，这种电流像水中的旋涡所以叫涡流(1)电电磁磁阻阻尼尼：当当导导体体在在磁磁场场中中运运动动时时，感感应应电电流流会会使使导导体体受到受到_，安培力的方向总是，安培力的方向总是_导体的相对运动导体的相对运动(2)电电磁磁驱驱动动：如如果果磁磁场场相相对对于于导导体体转转动动，在在导导体体中中会会产产生生_使导体受到安培力的作用，安培力
7、使导体运动起来使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来(3)电电磁磁阻阻尼尼和和电电磁磁驱驱动动的的原原理理体体现现了了_的的推推广广应用应用感应电流感应电流安培力安培力阻碍阻碍感应电流感应电流楞次定律楞次定律考点一法拉第电磁感应定律的应用考点一法拉第电磁感应定律的应用【典例剖析】【典例剖析】例例1如如图图3(a)所所示示，一一个个电电阻阻值值为为R，匝匝数数为为n的的圆圆形形金金属属线线圈圈与与阻阻值值为为2R的的电电阻阻R1连连接接成成闭闭合合回回路路线线圈圈的的半半径径为为r1, 在在线线圈圈中中半半径径为为r2的的圆圆形形区区域域存存在在垂垂直直于于线线圈圈平平面面向向里里的的匀匀
8、强强磁磁场场，磁磁感感应应强强度度B随随时时间间t变变化化的的关关系系图图线线如如图图3(b)所所示示图图线线与与横横、纵纵轴轴的的截截距距分分别别为为t0和和B0. 导导线线的的电电阻阻不不计计求求0至至t1时时间内：间内：(1)通过电阻通过电阻R1上的电流大小和方向；上的电流大小和方向；(2)通过电阻通过电阻R1上的电荷量上的电荷量q及电阻及电阻R1上产生的热量上产生的热量跟跟踪踪训训练练1穿穿过过某某线线圈圈的的磁磁通通量量随随时时间间的的变变化化的的关关系系如如图图4所示，在线圈内产生感应电动势最大值的时间是所示，在线圈内产生感应电动势最大值的时间是()A02 sB24 sC46 sD
9、68 s【答案】【答案】C例例2在在范范围围足足够够大大，方方向向竖竖直直向向下下的的匀匀强强磁磁场场中中，B0.2 T，有有一一水水平平放放置置的的光光滑滑框框架架，宽宽度度为为l0.4 m，如如图图5所所示示，框框架架上上放放置置一一质质量量为为0.05 kg、电电阻阻为为1 的的金金属属杆杆cd，框框架架电电阻阻不不计计若若杆杆cd以以恒恒定定加加速速度度a2 m/s2，由由静静止止开开始始做做匀匀变变速速运动，则：运动，则：(1)在在5 s内平均感应电动势是多少？内平均感应电动势是多少？(2)第第5 s末，回路中的电流多大？末，回路中的电流多大？(3)第第5 s末，作用在末，作用在cd
10、杆上的水平外力多大？杆上的水平外力多大？考点二导体切割磁感线产生感应电动势的计算考点二导体切割磁感线产生感应电动势的计算AE1E2，a端为正端为正BE1E2，b端为正端为正CE1E2，a端为正端为正DE1E2，b端为正端为正【答案】【答案】D【考点解读】【考点解读】通电自感与断电自感的比较通电自感与断电自感的比较考点三自感现象的分析考点三自感现象的分析通电自感通电自感断电自感断电自感现象现象在在S闭合瞬间，闭合瞬间，A2灯灯立即亮起来，立即亮起来，A1灯逐灯逐渐变亮，最终一样亮渐变亮，最终一样亮在开关在开关S断开时，灯断开时，灯A突然闪亮一下突然闪亮一下后再渐渐熄灭后再渐渐熄灭(当抽掉铁芯后，
11、重做当抽掉铁芯后，重做实验，断开开关实验，断开开关S时，会看到灯时，会看到灯A马马上熄灭上熄灭)原因原因由于开关闭合时，流由于开关闭合时，流过电感线圈的电流迅过电感线圈的电流迅速增大，使线圈产生速增大，使线圈产生自感电动势，阻碍了自感电动势，阻碍了电流的增大，流过电流的增大，流过A1灯的电流比流过灯的电流比流过A2灯灯的电流增加得慢的电流增加得慢断开开关断开开关S时，流过线圈时，流过线圈L的电流减的电流减小，产生自感电动势，阻碍了电流小，产生自感电动势，阻碍了电流的减小，使电流继续存在一段时间；的减小，使电流继续存在一段时间；在在S断开后，通过断开后，通过L的电流反向通过的电流反向通过A灯，且
12、由于灯，且由于RLRA，使得流过，使得流过A灯的灯的电流在开关断开瞬间突然增大，从电流在开关断开瞬间突然增大，从而使而使A灯的发光功率突然变大灯的发光功率突然变大能量转能量转化情况化情况电能转化为磁场能电能转化为磁场能磁场能转化为电能磁场能转化为电能【典例剖析】【典例剖析】例例3如如图图7所所示示的的电电路路中中，电电源源的的电电动动势势为为E，内内阻阻为为r，电电感感L的的电电阻阻不不计计，电电阻阻R的的阻阻值值大大于于灯灯泡泡D的的阻阻值值在在t0时时刻刻闭闭合合开开关关S，经经过过一一段段时时间间后后，在在tt1时时刻刻断断开开S.下下列列表表示示A、B两点间电压两点间电压UAB随时间随
13、时间t变化的图象中，正确的是变化的图象中，正确的是()方方法法提提炼炼自自感感现现象象中中主主要要有有两两种种情情况况：即即通通电电自自感感与与断断电电自自感感在在分分析析过过程程中中，要要注注意意：(1)通通过过自自感感线线圈圈的的电电流流不不能能发发生生突突变变，即即通通电电过过程程中中，电电流流是是逐逐渐渐变变大大，断断电电过过程程中中，电电流流是是逐逐渐渐变变小小，此此时时线线圈圈可可等等效效为为“电电源源”，该该“电电源源”与与其其他他电电路路元元件件形形成成回回路路(2)断断电电自自感感现现象象中中灯灯泡泡是是否否“闪闪亮亮”问问题题的的判判断断在在于于对对电电流流大大小小的的分分
14、析析，若若断断电电后后通通过过灯灯泡泡的的电电流流比比原原来来强强，则灯泡先闪亮后再慢慢熄灭则灯泡先闪亮后再慢慢熄灭A在电路在电路(a)中，断开中，断开S，A将渐渐变暗将渐渐变暗B在电路在电路(a)中，断开中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗将先变得更亮，然后渐渐变暗C在电路在电路(b)中，断开中，断开S，A将渐渐变暗将渐渐变暗D在电路在电路(b)中，断开中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗将先变得更亮，然后渐渐变暗【答案】【答案】AD【解解析析】在在(a)电电路路中中，灯灯A和和线线圈圈L串串联联，它它们们的的电电流流相相同同，断断开开S时时，线线圈圈上上产产生生自自感感电电动动势势
15、，阻阻碍碍原原电电流流的的减减小小，但流过灯但流过灯A的电流仍逐渐减小，从而灯的电流仍逐渐减小，从而灯A只能渐渐变暗只能渐渐变暗在在(b)电电路路中中，电电阻阻R和和灯灯A串串联联，灯灯A的的电电阻阻大大于于线线圈圈L的的电电阻阻，电电流流则则小小于于线线圈圈L中中的的电电流流，断断开开S时时，电电源源不不再再给给灯灯供供电电，而而线线圈圈产产生生自自感感电电动动势势阻阻碍碍电电流流的的减减小小，通通过过R、A形形成成回回路路，灯灯A中中电电流流突突然然变变大大，灯灯A变变得得更更亮亮，然然后后渐渐渐渐变变暗暗，故故A、D正确正确例例4半半径径为为r、电电阻阻为为R的的n匝匝圆圆形形线线圈圈在
16、在边边长长为为L的的正正方方形形abcd外外，匀匀强强磁磁场场充充满满并并垂垂直直穿穿过过该该正正方方形形区区域域，如如图图9甲甲所所示示当当磁磁场场随随时时间间的的变变化化规规律律如如图图9乙乙所所示示时时，则则穿穿过过圆圆形形线线圈圈磁磁通通量量的的变变化化率率为为_，t0时时刻刻线线圈圈产产生生的的感感应应电电流流为为_例例5t0时时，磁磁场场在在xOy平平面面内内的的分分布布如如图图10所所示示，其其磁磁感感应应强强度度的的大大小小均均为为B0，方方向向垂垂直直于于xOy平平面面，相相邻邻磁磁场场区区域域的的磁磁场场方方向向相相反反，每每个个同同向向磁磁场场区区域域的的宽宽度度均均为为
17、L0，整整个个磁磁场场以以速速度度v沿沿x轴轴正正方方向向匀匀速速运运动动若若在在磁磁场场所所在在区区间间内内放放置置一一由由n匝匝线线圈圈组组成成的的矩矩形形线线框框abcd，线线框框的的bc边边平平行行于于x轴轴bcLB、abL，LB略大于略大于L0，总电阻为，总电阻为R，线框始终保持静止求：，线框始终保持静止求：15.对对双双杆杆切切割割磁磁感感线线问问题题中中的的电电动动势势和和安安培力计算错误培力计算错误方方法法提提炼炼对对于于双双杆杆切切割割磁磁感感线线或或闭闭合合导导线线框框在在磁磁场场中中运运动动的的情情况况，有有可可能能线线框框的的两两条条边边均均产产生生电电动动势势，要要看
18、看两两电电动动势势是是同同向向还还是是反反向向；同同样样求求导导线线框框所所受受安安培培力力的的时时候候，也也要要注注意意两条边是否均受安培力，还要注意匝数两条边是否均受安培力，还要注意匝数n的问题的问题.跟跟踪踪训训练练4如如图图11所所示示，一一有有界界区区域域内内，存存在在着着磁磁感感应应强强度度大大小小均均为为B，方方向向分分别别垂垂直直于于光光滑滑水水平平桌桌面面向向下下和和向向上上的的匀匀强强磁磁场场，磁磁场场宽宽度度均均为为L，边边长长为为L的的正正方方形形线线框框abcd的的bc边边紧紧靠靠磁磁场场边边缘缘置置于于桌桌面面上上，使使线线框框从从静静止止开开始始沿沿x轴轴正正方方向向匀匀加加速速通通过过磁磁场场区区域域，若若以以逆逆时时针针方方向向为为电电流流的的正正方方向向，能能反反映映线框中感应电流变化规律的是线框中感应电流变化规律的是()【答案】【答案】AC
