专题十 第2讲 法拉第电磁感应定律 自感.ppt

第2讲 法拉第电磁感应定律 自感 考点1 法拉第电磁感应定律 1 法拉第电磁感应定律 1 内容 在电磁感应现象中 电路中感应电动势的大小 跟 成正比 磁通量的变化率 3 公式的变形 两种常用情况 当线圈面积S不变 垂直于线圈平面的磁场B发生变化 时 E n S B t 当磁场B不变 垂直于磁场的线圈面积S发生变化时 E n B S t 2 导体切割磁感线时产生的感应电动势 1 表达式 E BLvsin 2 当B L v三者两两垂直时 E 注意 以上两式是由法拉第电磁感应定律推导出来的一种特殊情况 因此只适用于计算部分导体在匀强磁场中做切割磁感线运动时感应电动势的大小 式中 为B和v的方向夹角 L为切割磁感线的有效长度 3 两个公式的区别 常用于计算在 t时间内的 电动势 只有当 磁通量的变化率是恒定不变时 算出的才是瞬时电动势 2 E BLvsin 常用于计算 电动势 若v为平均速度 算出的就是平均电动势 平均 瞬时 A 上端为感应电动势的正极 感应电动势的大小为BLvsin B 上端为感应电动势的正极 感应电动势的大小为BLvsin C 下端为感应电动势的正极 感应电动势的大小为BLvsin D 下端为感应电动势的正极 感应电动势的大小为BLvsin 1 单选 在我国的某港口使用天车吊运集装箱 若竖直吊挂集装箱的钢丝绳长L 且正吊着货物以速度v由西向东运行 若此地地磁场的磁感应强度大小为B 其方向与水平面的夹角 为 则此钢丝绳产生的感应电动势为 B 图10 2 1 2 如图10 2 1甲所示 A B是两个同心圆 半径之比RA RB 2 1 A B是由相同材料 粗细一样的导体做成的 小圆B外无磁场 B内磁场的变化如图乙所示 求A B中电流大小之比 不计两圆中电流形成磁场的相互作用 考点2 自感和涡流 1 自感现象 自感现象是一种特殊的电磁感应现象 它是由于导体本身的电流发生变化时而产生的 现象 自感现象遵循电磁感应的所有规律 2 自感电动势的方向 由楞次定律知 自感电动势总是 原来导体中电流的变化 当回路中的电流增加时 自感电动势和原来电流的方向 当回路中的电流减小时 自感电动势和原来电流的方向 自感对电路中的电流变化有 作用 使电流不能 电磁感应 相反 相同 延迟 突变 阻碍 3 自感系数L 它由线圈 的性质决定 线圈越长 单位长度上线圈的匝数越多 截面积越大 它的自感系数 线圈中插入铁芯 自感系数增大很多 自感系数在国际单位制中的单位是 4 自感现象的应用和防止 1 应用 如日光灯电路中的镇流器 无线电设备中和电容器一起组成的振荡电路等 日光灯电路是由启动器 镇流器和灯管组成 启动器在日光灯启动时起到开关作用而正常工作时断开 镇流器的作用是在灯开始点燃时起 的作用 在日光灯正常发光时起 作用 本身 越大 亨 H 产生瞬时高压 降压限流 2 防止 制作精密电阻时 采用 绕法 防止自感现象的发生 减小因自感而造成的误差 5 涡流 块状金属在磁场中运动 或者处在变化的磁场中 金属块内部会产生感应电流 这种电流在整块金属内部自成闭合回路 叫做 3 单选 如图10 2 2所示的电路中 A1 A2为完全相 同的灯泡 线圈L的电阻忽略不计 下列说法中正确的是 双线 涡流 图10 2 2 A 合上开关K接通电路时 A2先亮A1后亮 最后一样亮B 合上开关K接通电路时 A1和A2始终一样亮 C 断开开关K切断电路时 A2立即熄灭 A1过一会儿才 熄灭 D 断开开关K切断电路时 A1 A2同时立即熄灭 答案 A 解析 接通时 由于线圈的自感作用 A1支路相当于断路 电流增大得慢 A1后亮 稳定后 线圈的作用消失 又相当于短路 A1 A2并联 亮度一样 断开开关 都过一会儿才熄灭 的描述中可能正确的是 4 双选 如图10 2 3所示 A B为大小 形状均相同且内壁光滑 但用不同材料制成的圆管 竖直固定在相同高度 两个相同的磁性小球 同时从A B管上端的管口无初速释放 穿过A管的小球比穿过B管的小球先落到地面 下面对于两管 图10 2 3 A A管是用塑料制成的 B管是用铜制成的B A管是用铝制成的 B管是用胶木制成的C A管是用胶木制成的 B管是用塑料制成的D A管是用胶木制成的 B管是用铝制成的 答案 AD 解析 磁性小球穿过铜管和铝管时 管中产生感应电流 又据楞次定律可知 感应电流产生的磁场阻碍小球的下落 而当小球穿过塑料和胶木管时 管中不产生感应电流 小球做自由落体运动 故答案A D对 例1 单选 2010年浙江卷 半径为r带缺口的刚性金属圆环在纸面上固定放置 在圆环的缺口两端引出两根导线 分别与两块垂直于纸面固定放置的平行金属板连接 两板间距为d 如图10 2 4甲所示 有一变化的磁场垂直于纸面 规定向内为正 变化规律如图10 2 4乙所示 在t 0时刻平板之间中心有一重力不计 电荷量为q的静止微粒 则以下说法正 确的是 热点电磁感应中的电路问题 图10 2 4 A 第2秒内上极板为正极B 第3秒内上极板为负极 C 第2秒末微粒回到了原来位置 D 第3秒末两极板之间的电场强度大小为0 2 r2 d 解析 等效电路图如图10 2 5所示 0 1s内情况 由楞次定律可知 金属板上极板带负电 金属板下极板带正电 若粒子带正电 则粒子所受电场力方向竖直向上而向上做匀加速运动 1 2s内情况 由楞次定律可知 金属板上极板带正电 答案 A 图10 2 5 1 双选 2010年惠州三模 如图10 2 6所示 两块水平放置的金属板距离为d 用导线 电键K与一个n匝的线圈连接 线圈置于方向竖直向上的均匀变化的磁场B中 两板间放一台小压力传感器 压力传感器上表面绝缘 在其上表面静止放置一个质量为m 电量为 q的小球 K断开时传感器上有示数 K闭合时传感器上的示数变为原来的一半 则线圈中磁场B 的变化情况和磁通量变化率 分别是 图10 2 6 答案 AD 易错点 感应电动势公式的应用 例1 如图10 2 7所示 长为6m的导体AB在磁感应强度B 0 1T的匀强磁场中 以AB上的一点O为轴 沿着顺时针方向旋转 角速度 5rad s O点距A端为2m 求AB的电势差 图10 2 7 由于法拉第电磁感应定律E BLv适用于导体 平动且速度方向垂直于磁感线方向的特殊情况 将转动问题转 化为平动作等效处理 因为v L 可以用导体中点的速度的平动产生的电动势等效于OB转动切割磁感线产生的感应电动势 1 如图1