高考物理一轮复习 第10章 电磁感应 第2讲 法拉第电磁感应定律 自感和涡流课件 新人教版.ppt

电磁感应 第十章 第2讲法拉第电磁感应定律自感和涡流 知识梳理自测 1 感应电动势 1 概念 在 中产生的电动势 2 产生条件 穿过回路的 发生改变 与电路是否闭合 3 方向判断 感应电动势的方向用 或 判断 知识点1 法拉第电磁感应定律 电磁感应现象 磁通量 无关 楞次定律 右手定则 3 导体切割磁感线时的感应电动势 1 若b l v相互垂直 则e 2 v b时 e 0 磁通量的变化率 欧姆定律 blv 1 自感现象 1 概念 由于导体本身的 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 表达式 e 3 自感系数l 相关因素 与线圈的 形状 以及是否与铁芯有关 单位 亨利 h 1mh h 1 h h 知识点2 自感 涡流 电流 自感电动势 大小 匝数 10 3 10 6 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 这种电流像水的漩涡 所以叫涡流 感应电流 思考 1 穿过线圈的磁通量变化越大 产生的感应电动势是否也越大 2 利用e blv推导出导体棒以端点为轴 在匀强磁场中垂直于磁感线方向匀速转动时产生感应电动势的表达式 思维诊断 1 磁通量变化越大 产生的感应电动势也越大 2 磁通量变化越快 产生的感应电动势就越大 3 磁通量的变化率描述的是磁通量变化的快慢 4 感应电动势的大小与线圈的匝数无关 5 线圈中的自感电动势越大 自感系数就越大 6 磁场相对导体棒运动时 导体棒中也能产生感应电动势 b ab 解析 圆盘运动过程中 半径方向的金属条在切割磁感线 在圆心和边缘之间产生了感应电动势 选项a对 圆盘在径向的辐条切割磁感线过程中 内部距离圆心远近不同的点电势不等而形成涡流 选项b对 圆盘转动过程中 圆盘位置 圆盘面积和磁场都没有发生变化 所以没有磁通量的变化 选项c错 圆盘本身呈现电中性 不会产生环形电流 选项d错 bc c 解析 金属探测器只能探测金属 不能用于食品生产 不能防止细小的砂石颗粒混入食品中 a错误 金属探测器探测金属时 被测金属中感应出涡流 b错误 c正确 探测过程中金属探测器应与被测物体相对运动 相对静止时无法得到探测效果 d错误 核心考点突破 法拉第电磁感应定律的理解及应用 考点一 例1 c a t 0时刻穿过线框的磁通量大小为0 07wbb 线框静止时 线框中的感应电流为0 2ac 经时间t 0 4s 线框开始滑动d 至线框刚要运动时 通过线框某一截面的电荷量是0 4c 解题导思 1 t 0时刻 穿过线框的磁场方向相反 如何求磁通量 2 线框静止时 感应电流的大小 方向有什么样的特点 线框所受的安培力大小 方向有什么样的特点 答案 1 利用公式 1 2 注意 1 2的正 负号 2 由楞次定律判断感应电流方向为逆时针 大小保持不变 线框的ad边所受的安培力方向向左 大小恒定 bc边受的安培力方向向左 大小变大 规律总结 求电荷量三法 1 q it 式中i为回路中的恒定电流 t为时间 由于导体棒匀速切割磁感线产生感应电动势使闭合回路中的电流恒定 根据电流定义式可知q it 闭合线圈中磁通量均匀增大或减小且回路中电阻保持不变 则电路中的电流i恒定 时间t内通过线圈横截面的电荷量q it 类题演练1 ac 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 正交性本公式是在一定条件下得出的 除了磁场是匀强磁场 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 导体切割磁感线产生感应电动势的计算 考点二 3 瞬时性若v为瞬时速度 则e为相应的瞬时感应电动势 4 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 下图中有效长度分别为 甲图 l cdsin 容易错算成l absin 乙图 沿v1方向运动时 l mn 丙图 沿v1方向运动时 l r 沿v2方向运动时 l r 5 相对性e blv中的速度v是相对于磁场的速度 若磁场也运动时 应注意速度间的相对关系 例2 解题导思 1 计算平均感应电动势的方法有哪些 2 杆做何运动 列方程的依据是什么 3 杆cd向右做匀加速运动 由左 右手定则判得其所受安培力方向向左 由牛顿第二定律得f f安 ma杆cd所受安培力f安 bil解得f bil ma 0 164n 答案 1 0 4v 2 0 8a 3 0 164n 类题演练2 c 类题演练3 bc 1 通电自感和断电自感的比较 自感现象 考点三 2 三点注意 三个技巧 例3 a s闭合 l1亮度不变 l2亮度逐渐变亮 最后两灯一样亮 s断开 l2立即不亮 l1逐渐变亮b s闭合 l1亮度不变 l2很亮 s断开 l1 l2立即不亮 c s闭合 l1 l2同时亮 而后l1逐渐熄灭 l2亮度不变 s断开 l2立即不亮 l1亮一下才灭d s闭合 l1 l2同时亮 而后l1逐渐熄灭 l2则逐渐变得更亮 s断开 l2立即熄灭 l1亮一下才灭 解题导思 1 当自感电流满足什么条件时 灯泡l1才会闪一下 2 断开开关s瞬间 通过自感线圈的电流方向变吗 答案 1 当自感电流大于稳定时灯泡l1的原电流时灯泡才会闪一下 2 不变 解析 s闭合瞬间 自感线圈l相当于一个大电阻 以后阻值逐渐减小到0 所以观察到的现象是灯泡l1和l2同时亮 以后l1逐渐变暗到熄灭 l2逐渐变得更亮 s断开瞬间 自感线圈相当于一个电动势逐渐减小的电源 它与灯泡l1组成闭合回路 所以l2立即熄灭 l1亮一下才熄灭 所以a b c选项都是错误的 只有d选项正确 规律总结 通过线圈的电流不能发生突变 只能缓慢变化 解析 闭合s 稳定后 线圈l相当于导线 则电容器被短路 其两端电压为零 电容器的a极板不带电 a b错误 断开s的瞬间 线圈l中电流减小 产生自感电动势 相当于电源 给电容器充电 流过线圈的电流方向不变 则电容器的a极板将带正电 c正确 d错误 类题演练3 c 阶段培优微专题 电磁感应在生活中的应用电磁感应现象与生活密切相关 高考对这部分的考查更趋向于有关现代气息和sts问题中信息题的考查 命题背景有电磁炉 电子秤 电磁卡 电磁焊接术 卫星悬绳发电 磁悬浮列车等 例4 ab a p向右摆动的过程中 p中的电流方向为顺时针方向 从右向左看 b p向右摆动的过程中 q会向右摆动c p向右摆动的过程中 q会向左摆动d 若使q左右摆动 p会始终保持静止 解析 p向右摆动的过程中 穿过线圈p水平向左的磁通量减小 根据楞次定律可得p中的电流方向为顺时针方向 从右向左看 则q下端的电流方向垂直纸面向外 根据左手定则可知q受到向右的安培力 向右摆动 故a b正确 c错误 若使q左右摆动 线圈切割磁感线运动 也有感应电流产生 故p也会跟着左右摆动 d错误 规律总结 安培力是动力 阻力的理解电磁阻尼是安培力的方向总是阻碍导体运动的现象 电磁驱动是安培力使导体运动起来的现象 而上述现象中的安培力均是感应电流使导体受到的安培力 类题演练5 b a 无线充电桩的优越性之一是在百米开外也可以对电动车快速充电b 车身感应线圈中感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化c 车身感应线圈中感应电流的磁场总是与地面供电线圈中电流的磁场方向相反d 若线圈均采用超导材料 则能量的传输效率有望达