沪科版高考物理一轮复习：选修3-2第9章第2节《法拉第电磁感应定律、自感现象》ppt精编课件.ppt

第2节法拉第电磁感应定律自感现象 一 感应电动势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 电磁感应现象 电源 电源内阻 2 感应电流与感应电动势的关系 遵守 定律 即I 3 反电动势 闭合电路欧姆 1 定义 电动机转动时 线圈因切割磁感线 所以会产生 这个感应电动势跟加在线圈上的电压方向相反 我们把这个电动势称为反电动势 2 作用 线圈的转动 感应电动势 阻碍 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 闭合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 磁通量的变化率 2 导体切割磁感线的情形 1 一般情况 运动速度v和磁感线方向夹角为 则E BLvsin 2 常用情况 运动速度v和磁感线方向垂直 则E BLv 三 自感和涡流1 自感现象由于导体本身的 发生变化而产生的电磁感应现象 2 自感电动势在自感现象中产生的感应电动势 其中L叫自感系数 电流 它与线圈的 形状 以及是否有铁芯有关 自感系数的单位是 1mH H 1 H H 大小 圈数 享利 H 10 3 10 6 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像 状的感应电流 水的旋涡 一 对法拉第电磁感应定律的理解 即时应用1 2018 高考江苏单科卷 矩形线框置于匀强磁场中 线框平面与磁场方向垂直 先保持线框的面积不变 将磁感应强度在1s时间内均匀地增大到原来的两倍 接着保持增大后的磁感应强度不变 在1s时间内 再将线框的面积均匀地减小到原来的一半 先后两个过程中 线框中感应电动势的比值为 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 l 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 Blvsin 为B与v方向间的夹角 3 有效性 公式中的l为有效切割长度 即导体与v垂直的方向上的投影长度 图9 2 1中有效长度分别为 图9 2 1 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 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 图9 2 2 特别提醒在利用上述公式计算感应电动势时 要特别注意 先判断问题类型 再选择恰当公式求解 即时应用2 如图9 2 3所示 平行金属导轨间距为d 一端跨接电阻R 匀强磁场磁感应强度为B 方向垂直平行导轨平面 一根长金属棒与导轨成 角放置 棒与导轨的电阻不计 当棒沿如图所示的方向以恒定速度v在导轨上滑行时 通过电阻的电流是 图9 2 3 A Bdv Rsin B Bdv RC Bdvsin RD Bdvcos R 三 通电自感和断电自感的比较 比较项目 两种自感 两种自感 比较项目 两种自感 比较项目 特别提醒 1 通电时线圈产生的自感电动势阻碍电流的增加且与电流方向相反 使电流相对缓慢地增加 2 断电时线圈产生的自感电动势与原电流方向相同 在与线圈串联的回路中 线圈相当于电源 它提供的电流从原来的IL逐渐变小 3 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 即时应用3 2018 高考北京理综卷 某同学为了验证断电自感现象 自己找来带铁芯的线圈L 小灯泡A 开关S和电池组E 用导线将它们连接成如图9 2 4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 图9 2 4 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 你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是 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 解析 选C 由自感规律可知在开关断开的瞬间造成灯泡闪亮以及延时的原因是在线圈中产生了与原电流同向的自感电流且大于稳定时通过灯泡的原电流 由图可知灯泡和线圈构成闭合的自感回路 与电源无关 故A错 造成不闪亮的原因是自感电流不大于稳定时通过灯泡的原电流 当线圈电阻小于灯泡电阻时才会出现闪亮现象 故B错 C正确 自感系数越大 则产生的自感电流越大 灯泡更亮 故D错 题型1 满分样板14分 2018 西安高新一中检测 如图9 2 5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连接成闭合电路 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 图9 2 5 磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示 图线与横 纵轴的截距分别为t0和B0 导线的电阻不计 求 0至t1时间内 1 通过电阻R1上的电流大小和方向 2 通过电阻R1上的电量q及电阻R1上产生的热量 思路点拨 解答本题时可按以下思路分析 解题样板规范步骤 该得的分一分不丢 1 根据法拉第电磁感应定律 电路中产生的感应电动势 2018 高考课标全国卷 如图9 2 6所示 两个端面半径同为R的圆柱形铁芯同轴水平放置 相对的端面之间有一缝隙 铁芯上绕导线并与电源连接 在缝隙中形成一匀强磁场 一铜质细直棒ab水平置于缝隙中 且与圆柱轴线等高 垂直 图9 2 6 让铜棒从静止开始自由下落 铜棒下落距离为0 2R时铜棒中电动势大小为E1 下落距离为0 8R时电动势大小为E2 忽略涡流损耗和边缘效应 关于E1 E2的大小和铜棒离开磁场前两端的极性 下列判断正确的是 E1 E2 a端为正B E1 E2 b端为正C E1 E2 a端为正D E1 E2 b端为正 思路点拨 解此题要正确分析铜棒下落不同高度的瞬时速度和切割的有效长度 利用右手螺旋定则和右手定则判断磁场的分布及电势高低 答案 D 方法引导 E Blv既能求导体做切割磁感线运动的平均感应电动势 也能求瞬时感应电动势 v为平均速度 E为平均感应电动势 v为瞬时速度 E为瞬时感应电动势 其中l为有效长度 变式训练 2018 高考全国 卷改编 某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下 大小为4 5 10 5T 一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸 河宽100m 该河段涨潮和落潮时有海水 视为导体 流过 设落潮时 海水自西向东流 流速为2m s 下列说法正确的是 A 电压表记录的电压为5mVB 电压表记录的电压为9mVC 河南岸的电势较高D 以上说法均不正确 解析 选B 由E Blv 4 5 10 5 100 2 9 10 3 V 可知A项错误 B项正确 再由右手定则可判断河北岸电势高 故C项错误 D项错误 在如图9 2 7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 合上开关 a先亮 b后亮 断开开关 a b同时熄灭 图9 2 7 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 断开开关 b先熄灭 a后熄灭 思路点拨 解此题的关键是利用自感线圈对电流变化的阻碍作用 解析 合上开关 b灯先亮 由于L的自感作用 a灯逐渐变亮 断开开关 线圈L和灯b a组成串联回路 a b一起变暗直至熄灭 故选C 答案 C 方法引导 自感现象是电磁感应现象的一个特例 在分析这一现象时 必须抓住其电路的三大特点 自感电动势总是阻碍导体中原来电流的变化 通过自感线圈的电流不能突变 电流稳定时 自感线圈就是普通导体 互动探究上题中 若实现开关断开时 灯泡b闪亮一下 应将某定值电阻R R RL 如何接入电路 此时流过灯泡b的方向如何 解析 断电时若灯泡b闪亮一