《高考物理一轮复习 第十章 电磁感应 2 法拉第电磁感应定律及其应用课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理一轮复习 第十章 电磁感应 2 法拉第电磁感应定律及其应用课件（32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第2 2节节法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律 及其应用及其应用-2-基础夯实自我诊断一、法拉第电磁感应定律1.感应电动势(1)概念:在电磁感应现象中产生的电动势。(2)产生条件:穿过回路的磁通量发生改变,与电路是否闭合无关。(3)方向判断:感应电动势的方向用楞次定律或右手定则判断。-3-基础夯实自我诊断2.法拉第电磁感应定律(1)内容: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。3.导体切割磁感线的情形 -4-基础夯实自我诊断二、自感、涡流1.自感现象(1)概念:由于导体本身的电流变化而产生的电磁感应现象称为自感。(2)自感电动势定义:在自感现象中产生的感应电动势叫做自感电动势
2、。(3)自感系数L相关因素:与线圈的大小、形状、匝数以及是否有铁芯有关。单位:亨利(H),1mH=10-3H,1H=10-6H。-5-基础夯实自我诊断2.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感应电流,这种电流像水的漩涡所以叫涡流。3.电磁阻尼导体在磁场中运动时,感应电流会使导体受到安培力,安培力的方向总是阻碍导体的运动。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使导体受到安培力而运动起来。-6-基础夯实自我诊断1.试由E= 导出直导线切割磁感线的感应电动势E=Blv。提示当导体棒垂直磁感线运动时,棒中自由电子就将受到洛伦兹力f=evB的作用,这将使导体棒两
3、端分别积累起正、负电荷而在棒中形成电场,于是自由电子除受f作用外又将受到电场力F=eE作用,直至电场力与洛伦兹力平衡。由于f移动电荷,使得做切割磁感线运动的导体棒等效为一个电源,在其外电路开路的状态下,电动势(感应电动势)与路端电压相等,即E=Uab=El,于是由e =evB,得E=lvB。-7-基础夯实自我诊断(1)区别:E=n 常用于求平均感应电动势;E=Blv既可求平均电动势,也可以求瞬时电动势。(2)联系:E=Blv是E=n 的一种特殊情况。当导体做切割磁感线运动时,用E=Blv求E比较方便;当穿过电路的磁通量发生变化时,用E=n 求E比较方便。-8-基础夯实自我诊断1.将闭合多匝线圈
4、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 答案解析解析关闭 答案解析关闭-9-基础夯实自我诊断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。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() 答案解析解析关闭 答案解析关闭-10-基础夯实自我诊断3.如图所示,闭合金属导线
5、框水平放置在竖直向上的匀强磁场中,磁场的磁感应强度B的大小随时间变化而变化。下列说法正确的是()A.当B增大时,线框中的感应电流一定增大B.当B增大时,线框中的感应电流一定减小C.当B减小时,线框中的感应电流一定减小D.当B减小时,线框中的感应电流可能不变 答案解析解析关闭 答案解析关闭-11-基础夯实自我诊断4.如图所示,在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中,金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动,MN中产生的感应电动势为E1;若磁感应强度增为2B,其他条件不变,MN中产生的感应电动势变为E2,则通过电阻R的电流方向及E1与E2之比分别为()A.ca,21B.ac,21C.
6、ac,12D.ca,12 答案解析解析关闭 答案解析关闭-12-基础夯实自我诊断5.(2016江苏如东期末)在如图所示的电路中,a、b为两个完全相同的灯泡,L为自感系数较大而电阻不能忽略的线圈,E为电源,S为开关。关于两灯泡点亮和熄灭的情况,下列说法正确的是()A.合上开关,a先亮,b后亮;稳定后a、b一样亮B.合上开关,b先亮,a后亮;稳定后b比a更亮一些C.断开开关,a逐渐熄灭,b先变得更亮后再与a同时熄灭D.断开开关,b逐渐熄灭,a先变得更亮后再与b同时熄灭 答案解析解析关闭由于线圈的自感作用,合上开关,b先亮,a后亮,电流稳定后,b比a亮,选项A错误,B正确;断开开关,a、b都是逐渐变
7、暗,同时熄灭,选项C、D错误。 答案解析关闭B-13-考点一考点二考点三考点一考点一 法拉第法拉第电电磁感磁感应应定律的定律的应应用用(师师生共研生共研)1.感应电动势的决定因素感应电动势的大小由穿过电路的磁通量的变化率和线圈的匝数共同决定,而与磁通量、磁通量的变化量的大小没有必然联系。2.法拉第电磁感应定律应用的三种情况3.在有关图象问题中,磁通量的变化率是-t图象上某点切线的斜率,利用斜率和线圈匝数可以确定该点感应电动势的大小。-14-考点一考点二考点三例1如图为无线充电技术中使用的受电线圈示意图,线圈匝数为n,面积为S。若在t1到t2时间内,匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈,其磁感应强
8、度大小由B1均匀增加到B2,则该段时间线圈两端a和b之间的电势差a-b() 答案解析解析关闭 答案解析关闭-15-考点一考点二考点三思维点拨(1)如何判定a和b之间的电势差是否恒定?(2)如何判断a、b两端哪端电势高?提示： (1)根据法拉第电磁感应定律E=n ,只要磁通量随时间变化是均匀的,线圈两端的电势差就是恒定的。(2)根据楞次定律可判定。-16-考点一考点二考点三例2(2016安徽十校联考)如图甲所示,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
9、系图线如图乙所示。图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0,导线的电阻不计。求在0t1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。 答案解析解析关闭 答案解析关闭-17-考点一考点二考点三规律总结应用电磁感应定律应注意的三个问题 -18-考点一考点二考点三突破训练突破训练1.如图所示,匀强磁场中有一矩形闭合线圈abcd,线圈平面与磁场垂直。已知线圈的匝数N=100,边长ab=1.0m、bc=0.5m,电阻r=2。磁感应强度B在01s内从零均匀变化到0.2T,在15s内从0.2T均匀变化到-0.2T,取垂直纸面向里为磁场的正方向。求:(1)0.5s时线圈内感应电动势的大小
10、E1和感应电流的方向。(2)在15s内通过线圈的电荷量q。(3)在05s内线圈产生的焦耳热Q。 答案解析解析关闭 答案解析关闭-19-考点一考点二考点三-20-考点一考点二考点三(4)相对性:E=Blv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。-21-考点一考点二考点三2.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,以角速度匀速转动时,产生的感应电动势为,如图所示。-22-考点一考点二考点三例3如图所示,abcd为水平放置的平行“”形光滑金属导轨,ab与cd的间距为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,金属杆MN倾斜
11、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() 答案解析解析关闭 答案解析关闭-23-考点一考点二考点三思维点拨(1)金属杆切割磁感线的有效长度为l。(2)回路电阻的表达式为r。-24-考点一考点二考点三例4如图所示,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(从上往下看)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 答案解析解析关闭
12、答案解析关闭-25-考点一考点二考点三方法归纳求感应电动势的几种方法 -26-考点一考点二考点三突破训练突破训练2.(2016山东济南模拟)范围足够大、方向竖直向下的匀强磁场,磁感应强度B=0.2T,其中有一水平放置的光滑框架,宽度为l=0.4m,如图所示,框架上放置一质量m=0.05kg、电阻R=1的金属杆cd,框架电阻不计。若杆cd以恒定加速度a=2m/s2、平行导轨由静止开始做匀变速运动,求:(1)在5s内平均感应电动势是多少?(2)第5s末回路中的电流多大?(3)第5s末作用在杆cd上的水平外力多大? 答案解析解析关闭 答案解析关闭-27-考点一考点二考点三考点三考点三 通通电电自感和
13、断自感和断电电自感自感(师师生共研生共研)通电自感和断电自感的比较-28-考点一考点二考点三-29-考点一考点二考点三例5(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,闭合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将闪亮一下,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将闪亮一下,然后才逐渐变暗 答案解析解析关闭题图甲所示电路中,灯A和线圈L串联,电流相同,断开S时,线圈上产生自感电动势,通过R、A形成回路,灯A逐渐变暗,选项A正确,B错误;题图乙所示电路中
14、,电阻R和灯A串联,灯A的电阻大于线圈L的电阻,电流则小于线圈L中的电流,断开S时,线圈L产生自感电动势通过R、A形成回路,灯A中电流比原来大,A将闪亮一下,然后逐渐变暗。 答案解析关闭AD-30-考点一考点二考点三例6(多选)如图所示的电路中,L为一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈,D1、D2是两个完全相同的灯泡,E是一内阻不计的电源。t=0时刻,闭合开关S,经过一段时间后,电路达到稳定,t1时刻断开开关S。I1、I2分别表示通过灯泡D1和D2的电流,规定图中箭头所示的方向为电流正方向,以下各图中能定性描述电流I随时间t变化关系的是() 答案解析解析关闭当S闭合时,L的自感电动势会阻碍电流
15、变大,电流从D1流过,阻碍作用逐渐变小,L中的电流逐渐变大,D1中的电流逐渐变小至零;D2中的电流为电路总电流,电流流过D1时,电路总电阻较大,电流较小,当D1中电流为零时,电流流过L与D2,电流变大至稳定;当S断开时,D2马上熄灭,L产生自感电动势与D1组成回路,D1慢慢熄灭,电流反向且减小;综上所述知选项A、C正确。 答案解析关闭AC-31-考点一考点二考点三特别提醒1.对自感现象“阻碍”作用的理解(1)流过线圈的电流增大时,线圈中产生的自感电动势阻碍电流的增大,使其只能缓慢地增大。(2)流过线圈的电流减小时,线圈中产生的自感电动势阻碍原电流的减小,使其只能缓慢地减小。2.分析自感现象应注
16、意(1)通过自感线圈中的电流不能发生突变,即通电过程中,电流逐渐变大,断电过程中,电流逐渐变小。断电过程线圈可等效为“电源”,该“电源”与其他电路元件形成回路。(2)断电自感现象中灯泡是否“闪亮”:若断电后通过灯泡的电流比原来强,则灯泡先闪亮,再慢慢熄灭。-32-考点一考点二考点三突破训练突破训练3.(多选)(2016山东淄博模拟)如图所示,A、B是完全相同的两个小灯泡,L为自感系数很大、电阻可以忽略的带铁芯的线圈,则()A.开关S闭合瞬间,A、B同时发光,随后A灯变暗直至熄灭,B灯变亮B.开关S闭合瞬间,B灯亮,A灯不亮C.断开开关S的瞬间,A、B灯同时熄灭D.断开开关S的瞬间,B灯立即熄灭,A灯突然闪亮一下再熄灭 答案解析解析关闭因线圈的自感系数很大,电阻可忽略,故闭合开关瞬间,线圈对电流的阻碍作用极大,相当于断路,故A、B同时发光,且亮度相同,当稳定后,线圈相当于导线,A灯短路,B灯两端电压为电源电压,亮度比闭合瞬间更亮,故选项A正确,B错误;断开开关瞬间,B灯立即熄灭,而线圈中的电流不会立即消失,线圈相当于一个电源使A灯中会有一短暂电流,从而使A灯会突然亮一下再熄灭,故选项C错误,D正确。 答案解析关闭AD
