高三物理总复习 9.1电磁感应现象 法拉第电磁感应定律课件 鲁科版.ppt

第一节电磁感应现象法拉第电磁感应定律 基础知识梳理 磁通量 一 电磁感应现象1 产生感应电流的条件 穿过闭合电路的 发生变化 2 引起磁通量变化的常见情况 1 闭合电路的部分导体做 运动 2 线圈在磁场中 3 磁感应强度 切割磁感线 转动 b变化 3 产生感应电动势的条件无论电路是否闭合 只要穿过线圈平面的 发生变化 电路中就有感应电动势 4 电磁感应现象的实质 是产生 如果电路闭合则产生 如果电路不闭合 则只有 而无 磁通量 感应电动势 感应电流 感应电动势 感应电流 思考感悟磁通量是一个有正 负的物理量 磁通量是矢量吗 提示 不是 其正 负运算不满足平行四边形定则 二 感应电动势1 概念 在 中产生的电动势 2 条件 无论电路是否闭合 只要穿过电路的 发生变化 电路中就一定有感应电动势 3 方向 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 其中电流方向由低电势指向高电势 4 与感应电流的关系 遵守 定律 即i 电磁感应现象 磁通量 电源 电源内阻 闭合电路欧姆 三 法拉第电磁感应定律1 内容 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 3 导体切割磁感线时的感应电动势 e 其中 为 的夹角 磁通量的变化率 blvsin v与b 课堂互动讲练 一 对磁通量的理解1 磁通量的计算 1 公式 bs此式的适用条件是 匀强磁场 磁感线与平面垂直 如图9 1 1所示 图9 1 1 2 在匀强磁场b中 若磁感线与平面不垂直 公式 bs中的s应为平面在垂直于磁感线方向上的投影面积 设平面与磁感线的夹角是 磁通量 b ssin ssin 即为面积s在垂直于磁感线方向的投影 称之为 有效面积 2 磁通量变化 2 1有多种形式 主要有 1 s 不变 b改变 这时 bssin 2 b 不变 s改变 这时 sbsin 3 b s不变 改变 这时 bs sinr sini 4 当b s 中有两个或三个一起变化时 就要分别计算 1 2 再求 2 1 3 磁通量的变化率反映磁通量变化的快慢 它既不表示磁通量的大小 也不表示磁通量变化的多少 磁通量的变化率的大小不是单纯由磁通量的变化量决定 还跟发生这个变化所用时间有关 它描述的是磁通量变化的快慢 在 t图象中 它可用图线的斜率来表示 名师点睛 1 磁通量是标量 其正 负值仅表示磁感线是正向还是反向穿过线圈平面 2 多匝线圈的磁通量 多匝线圈内磁通量的大小与线圈匝数无关 因为不论线圈匝数多少 穿过线圈的磁感线条数相同 而磁感线条数可表示磁通量的大小 3 合磁通量求法 若某个平面内有不同方向和强弱的磁场共同存在 当计算穿过这个面的磁通量时 先规定某个方向的磁通量为正 反方向的磁通量为负 平面内各个方向的磁通量的代数和等于这个平面内的合磁通量 即时应用1 如图9 1 2所示 a b c三个闭合线圈 放在同一平面内 当a线圈中有电流i通过时 它们的磁通量分别为 a b c 下列说法中正确的是 图9 1 2 a a b cc a c b解析 选b 因为磁感线是闭合曲线 故a线圈的环形电流产生的磁场在a内部垂直纸面向里 在a线圈外部垂直纸面向外 而磁通量是合磁通 故b有 抵消 c 抵消 最多 故a线圈磁通量最大 故选b 即时应用 三 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产生的感应电动势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 如一个与水平面成 角的宽为l的u型框架中 一金属棒mn自导轨上滑下 当速度为v时 由于b与v不垂直 可把v分解为垂直b的v1和平行于b的v2 则e blv1 blvcos 如图9 1 3所示 图9 1 3 图9 1 4 图9 1 5 名师点睛 在应用导体切割磁感线产生感应电动势的计算时 首先要分清属于哪种情况 再选择合适公式计算 即时应用3 2011年山东东营模拟 如图9 1 6所示 平行导轨间距为d 一端跨接一个电阻r 匀强磁场的磁感应强度为b 方向垂直于平行金属导轨所在平面 一根金属棒与导轨成 角放置 金属棒与导轨的电阻均不计 当金属棒沿垂直于棒的方向以恒定的速度v在金属导轨上滑行时 通过电阻r的电流强度是 图9 1 6 经典题型探究 满分样板8分 2009年高考广东卷改编 如图9 1 7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 2 通过电阻r1上的电荷量q及电阻r1上产生的热量 图9 1 7 思路点拨 解答本题时可按以下思路分析 解题样板 如图9 1 8所示 水平放置的平行金属导轨 相距l 0 50m 左端接一电阻r 0 20 磁感应强度b 0 40t的匀强磁场方向垂直于导轨平面 导体棒ab垂直放在导轨上 并能无摩擦地沿导轨滑动 导轨和导体棒的电阻均可忽略不计 当ab以v 4 0m s的速度水平向右匀速滑动时 求 图9 1 8 1 ab棒中感应电动势的大小 2 回路中感应电流的大小 3 维持ab棒做匀速运动的水平外力f的大小 思路点拨 本题是导体棒切割磁感线产生感应电动势的计算 应用e blv和欧姆定律及安培力公式依次求解 答案 1 0 80v 2 4 0a 3 0 8n 规律总结 1 当l v与b两两垂直 且导体上各点以相同的速度在匀强磁场中切割磁感线时 产生的感应电动势大小为e blv 2 当b l l v 而b与v成夹角 时 导体切割磁感线产生的感应电动势为e blvsin 2011年福州模拟 如图9 1 9所示 在磁感应强度b 2t的匀强磁场中 有一个半径r 0 5m的金属圆环 圆环所在的平面与磁感线垂直 oa是一个金属棒 它沿着顺时针方向以20rad s的角速度绕圆心o匀速转动 a端始终与圆环相接触 oa棒的电阻r 0 1 图中定值电阻r1 100 r2 4 9 电容器的电容c 100pf 圆环和连接