高考物理大一轮复习 第10章 电磁感应 第2讲 法拉第电磁感应定律 自感 涡流课件 新人教版.ppt

电磁感应 第十章 第二讲法拉第电磁感应定律自感涡流 栏 目 导 航 1 感应电动势 1 概念 在 现象中产生的电动势 2 产生条件 穿过回路的磁通量发生 与电路是否 无关 3 方向 用 定律或 定则判断 电磁感应 变化 闭合 楞次 右手 2 法拉第电磁感应定律 1 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 其中n为线圈匝数 3 感应电流与感应电动势的关系 遵循闭合电路的欧姆定律 即i 磁通量的变化率 1 如图所示电路 闭合电路一部分导体ab处于匀强磁场中 磁感应强度为b ab的长度为l 以速度v匀速切割磁感线 试证明导体ab产生的感应电动势e blv 2 如下图几种情况中 金属导体中产生的感应电动势是 3 如图所示 长度为l的金属杆ab a端为周定转轴 在磁感应强度为b的匀强磁场中 在垂直于b的平面内按顺时针方向以角速度 做匀速圆周运动 试求金属杆中产生的感应电动势的大小 电流 大小 匝数 4 自感现象 阻碍 作用的理解 流过线圈的电流增加时 线圈中产生的自感电动势与电流方向 阻碍电流的 使其缓慢地增加 流过线圈的电流减小时 线圈中产生的自感电动势与电流方向 阻碍电流的 使其缓慢地减小 线圈就相当于电源 它提供的电流从原来的il逐渐变小 相反 增加 相同 减小 5 对照教材实验 如图所示 先闭合开关使灯泡发光然后断开开关 开关闭合时 a b两点哪点电势高 开关断开时 产生感应电动势的线圈相当于 线圈提供的感应电流的方向是 此时a b两点哪点电势高 设闭合开关电路稳定时两支路的电流分别为ia和il 若il ia 断开开关时看到的现象是灯泡 若il ia 断开开关时看到的现象是灯泡 a 电源 逆时针 b 逐渐熄灭 闪亮一下然后熄灭 2 涡流现象 1 涡流 块状金属放在 磁场中 或者让它在磁场中运动时 金属块内产生的漩涡状感应电流 2 产生原因 金属块内 变化 感应电动势 感应电流 3 涡流的利用 冶炼金属的高频感应炉利用 产生焦耳热使金属熔化 家用电磁炉也是利用涡流原理制成的 4 涡流的减少 各种电机和变压器中 用涂有绝缘漆的硅钢片叠加成的铁芯 以减少涡流 变化 磁通量 强大涡流 1 判断正误 1 线圈中磁通量越大 产生的感应电动势越大 2 线圈中磁通量变化越大 产生的感应电动势越大 3 线圈中磁通量变化越快 产生的感应电动势越大 4 线圈中的电流越大 自感系数也越大 5 对于同一线圈 当电流变化越快时 线圈中的自感电动势越大 答案 1 2 3 4 5 2 人教版选修3 2p17第1题改编 将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中 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 c 3 人教版选修3 2p21第4题改编 如图2所示 纸面内有一矩形导体线框abcd 置于垂直纸面向里 边界为mn的匀强磁场外 线框的ab边平行磁场边界mn 线框以垂直于mn的速度匀速地完全进入磁场 线框上产生的热量为q1 通过线框导体横截面的电荷量为q1 现将线框进入磁场的速度变为原来的两倍 线框上产生的热量为q2 通过线框导体横截面的电荷量为q2 则有 a q2 q q2 q1b q2 2q1 q2 2q1c q2 2q1 q2 q1d q2 4q1 q2 2q1答案 a 4 人教3 2例题改变 多选 如图是电子感应加速器的示意图 上 下为电磁铁的两个磁极 磁极之间有一个环形真空室 电子在真空室中做圆周运动 上图为侧视图 下图为真空室的俯视图 电子从电子枪右端逸出 不计初速度 当电磁铁线圈电流的方向与图示方向一致时 使电子在真空室中沿虚线加速击中电子枪左端的靶 下列说法中正确的是 a 真空室中磁场方向竖直向上b 真空室中磁场方向竖直向下c 电流应逐渐减小d 电流应逐渐增大答案 ad 5 如图所示 在一个光滑金属框架上垂直放置一根长l 0 4m的金属棒ab 其电阻r 0 1 框架左端的电阻r 0 4 垂直框面的匀强磁场的磁感应强度b 0 1t 当用外力使棒ab以速度v 5m s向右匀速运动时 ab棒中 产生的感应电动势e 通过ab棒的电流i 外力的大小f ab棒两端的电势差uab 在电阻r上消耗的功率pr 在ab棒上消耗的发热功率pr 切割运动中产生的电功率p 答案 0 2v0 4a0 016n0 16v0 064w0 016w0 08w 1 求解感应电动势方法 2017 天津卷 如图所示 两根平行金属导轨置于水平面内 导轨之间接有电阻r 金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触 整个装置放在匀强磁场中 磁场方向垂直于导轨平面向下 现使磁感应强度随时间均匀减小 ab始终保持静止 下列说法正确的是 a ab中的感应电流方向由b到ab ab中的感应电流逐渐减小c ab所受的安培力保持不变d ab所受的静摩擦力逐渐减小 d 应用法拉第电磁感应定律解题的一般步骤 1 分析穿过闭合电路的磁场方向及磁通量的变化情况 2 利用楞次定律确定感应电流的方向 3 灵活选择法拉第电磁感应定律的不同表达形式列方程求解 2018 河北唐山摸底 如图甲所示 水平放置的平行金属导轨连接一个平行板电容器c和电阻r 导体棒mn放在导轨上且接触良好 整个装置放于垂直导轨平面的磁场中 磁感应强度b的变化情况如图乙所示 图示磁感应强度方向为正 mn始终保持静止 则0 t2时间内 a 电容器c的电荷量大小始终不变b 电容器c的a板先带正电后带负电c mn所受安培力的大小始终不变d mn所受安培力的方向先向右后向左 ad 解析 磁感应强度均匀变化 产生恒定电动势 电容器c的电荷量大小始终没变 选项a正确 b错误 由于磁感应强度变化 根据楞次定律和左手定则可知 mn所受安培力的方向先向右后向左 选项c错误 d正确 1 多选 如图所示 闭合金属导线框放置在竖直向上的匀强磁场中 匀强磁场的磁感应强度随时间变化 下列说法正确的是 a 当磁感应强度增加时 线框中的感应电流可能减小b 当磁感应强度增加时 线框中的感应电流一定增大c 当磁感应强度减小时 线框中的感应电流一定增大d 当磁感应强度减小时 线框中的感应电流可能不变 ad 2 2016 浙江卷 如图所示 a b两个闭合正方形线圈用同样的导线制成 匝数均为10匝 边长la 3lb 图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场 且磁感应强度随时间均匀增大 不考虑线圈之间的相互影响 则 a 两线圈内产生顺时针方向的感应电流b a b线圈中感应电动势之比为9 1c a b线圈中感应电流之比为3 4d a b线圈中电功率之比为3 1 b 1 计算 2 判断 1 把产生感应电动势的那部分电路或导体当作电源的内电路 那部分导体相当于电源 2 若电路是不闭合的 则先假设有电流通过 然后应用楞次定律或右手定则判断出电流的方向 3 电源内部电流的方向是由负极 低电势 流向正极 高电势 外电路顺着电流方向每经过一个电阻电势都要降低 c c 3 2018 广东 四校 第一次联考 如图所示 在一磁感应强度b 0 5t的匀强磁场中 垂直于磁场方向水平放置着两根相距为l 0 1m的平行金属导轨mn和pq 导轨电阻忽略不计 在两根导轨的端点n q之间连接一阻值r 0 3 的电阻 导轨上正交放置着金属捧ab 其电阻r 0 2 当金属棒在水平拉力作用下以速度v 4 0m s向左做匀速运动时 a ab棒所受安培力大小为0 02nb n q间电压为0 2vc a端电势比b端电势低d 回路中感应电流大小为1a a b 1 自感现象的四大特点 1 自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化 2 通过线圈中的电流不能发生突变 只能缓慢变化 3 电流稳定时 自感线圈就相当于普通导体 4 线圈的自感系数越大 自感现象越明显 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 2 自感中 闪亮 与 不闪亮 问题 2018 河南洛阳模拟 多选 如图所示 电路中a b是规格相同的灯泡 l是电阻可忽略不计的电感线圈 那么下列判断正确的是 a 闭合开关s时 a b一起亮 然后a变暗后熄灭b 闭合开关s时 b先亮 a逐渐变亮 最后a b一样亮c 断开开关s时 a立即熄灭 b由亮变暗后熄灭d 断开开关s时 b立即熄灭 a闪亮一下后熄灭 ad 解析 闭合开关s时 a b一起亮 稳定后 a灯熄灭 b灯更亮 a正确 b错误 断开开关s时 b灯立即熄灭 a灯闪亮一下后熄灭 c错误 d正确 分析自感现象的两点注意 1 通过自感线圈中的电流不能发生突变 即通电过程 线圈中电流逐渐变大 断电过程 线圈中电流逐渐变小 方向不变 此时线圈可等效为 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 问题的判断 在于对电流大小的分析 若断电后通过灯泡的电流比原来强 则灯泡先闪亮后再慢慢熄灭 多选 如图所示的电路中 电源电动势为e 内阻为r 线圈l的电阻不计 以下判断正确的是 a 闭合s 稳定后 电容器的a极板带正电b 闭合s 稳定后 电容器两端电压小于ec 断开s的瞬间 通过r1的电流方向向右d 断开s的瞬间 通过r2的电流方向向右 bc 解析 闭合s 稳定后 r2的电压是路端电压 而电容器两端的电压等于r2两端的电压 小于e 电容器的b板带正电 a错误 b正确 断开s的瞬间 线圈l与r1组成闭合回路 通过r1的电流向右 c正确 电容器通过r2放电 通过r2的电流向左 d错误 5 2018 浙江五校联考 如图1所示的是工业上探测物件表面层内部是否存在缺陷的涡流探伤技术 其原理是用电流线圈使物件内产生涡电流 借助探测线圈测定涡电流的改变 从而获得构件内部是否断裂及位置的信息 如图2所示的是一个带铁芯的线圈l 开关s和电源用导线连接起来的跳环实验装置 将一个套环置于线圈l上且使铁芯穿过其中 闭合开关s的瞬间 套环将立刻跳起 关于对以上两个运用实例理解正确的是 b a 涡流探伤技术运用了互感原理 跳环实验演示了自感现象b 能被探测的物件和实验所用的套环必须是导电材料c 以上两个案例中的线圈所连接电源都必须是变化的交流电源d 以上两个案例中的线圈所连接电源也可以都是稳恒电源解析 涡流探伤技术运用了互感原理 跳环实验演示了互感现象 选项a错误 能被探测的物件和实验所用的套环必须是导电材料 能使的在套环中形成感应电流 选项b正确 以上两个案例中涡流探伤技术的线圈必须用交流电源 而跳环实验演示所连接电源是直流电源 选项cd错误 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将先变得更亮 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将先变得更亮 然后才逐渐变暗 6 多选 如图甲 乙所示的电路中 电阻r和自感线圈l