【优化方案】浙江省高考物理总复习 第9章第二节 法拉第电磁感应定律 自感 涡流课件 大纲人教版.ppt

第二节法拉第电磁感应定律自感涡流 课堂互动讲练 经典题型探究 知能优化演练 第二节法拉第电磁感应定律自感涡流 基础知识梳理 基础知识梳理 一 法拉第电磁感应定律1 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 跟穿过这一电路的磁通量的 成正比 变化率 2 导体切割磁感线的情形 1 若b l v相互垂直 则e 2 e blvsin 为运动方向与磁感线方向的夹角 3 导体棒在磁场中转动 blv 二 自感和涡流1 自感现象 当导体中电流发生变化时 导体本身就产生感应电动势 这个电动势总是 导体中原来电流的 这种由于导体本身电流发生变化而产生的电磁感应现象叫自感现象 2 自感电动势 阻碍 变化 大小 圈数 亨利 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 1 电磁阻尼 当导体在磁场中运动时 感应电流会使导体受到 安培力的方向总是 导体的运动 2 电磁驱动 如果磁场相对于导体转动 在导体中会产生 使导体受到安培力作用 安培力使导体运动起来 交流感应电动机就是利用 的原理工作的 水的旋涡 安培力 阻碍 感应电流 电磁感应 特别提示 自感作用延缓了电路中电流的变化 使得在通电瞬间含电感的电路相当于断路 断电时电感线圈相当于一个电源 通过放电回路将储存的能量释放出来 课堂互动讲练 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 关于电路中感应电动势的大小 下列说法正确的是 a 穿过电路的磁通量越大 感应电动势就越大b 电路中磁通量的改变量越大 感应电动势就越大c 电路中磁通量改变越快 感应电动势就越大d 若电路中某时刻磁通量为零 则该时刻感应电流一定为零 解析 选c 根据法拉第电磁感应定律 感应电动势正比于磁通量的变化率 c选项中磁通量变化越快 则磁通量的变化率越大 故c选项正确 a b选项错误 某时刻的磁通量为零 但该时刻磁通量的变化率不一定为零 所以感应电流也就不一定为零 d选项错误 故选c 特别提醒 1 对公式e blv 要在理解的基础上应用 不能随便代入数据 如果b l v中任意两个量平行 则导体在磁场中运动时不切割磁感线 e 0 2 若导线是曲线 则l应是导线的有效长度 即当导线垂直切割磁感线时 l是两端点的连线在垂直于v方向上的投影长度 3 整个回路中感应电动势为零时 其回路中某段导体的感应电动势不一定为零 即时应用 即时突破 小试牛刀 2 2009年高考山东理综卷 如图9 2 1所示 一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路 虚线mn右侧有磁感应强度为b的匀强磁场 方向垂直于回路所在的平面 回路以速度v向右匀速进入磁场 直径cd始终与mn垂直 从d点到达边界开始到c点进入磁场为止 下列结论正确的是 a 感应电流方向不变b cd段直导线始终不受安培力c 感应电动势最大值em bav 图9 2 1 三 对自感现象的进一步理解1 自感线圈的作用 1 使线圈中的电流渐变而不突变 即电流从一个值到另一个值总需要一定的时间 2 在阻碍电流增大的过程中本身储存了磁场能 而在阻碍电流减小的过程中 又把储存的磁场能释放出来 3 当流过自感线圈的电流不变时 线圈仅起导线 或电阻 的作用 2 自感电动势的方向 1 如果导体中原来的电流是增大的 自感电动势就要阻碍原来电流的增大 即感应电流的方向与原电流方向相反 2 如果导体中原来的电流是减小的 自感电动势就要阻碍原来电流的减小 即感应电流的方向与原电流的方向相同 3 通电自感和断电自感的对比 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 此时含线圈l的支路相当于断开 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 但流过灯a的电流方向与原来相反 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 即时突破 小试牛刀 3 2011年杭州学军中学检测 如图9 2 2所示 自感线圈的电阻比灯泡的电阻r小得多 图中方框为一直流电源 s一直合上时 灯泡正常发光 s断开的瞬间 经过灯泡的电流方向为a r b 那么 a 直流电源的左边为正极b 直流电源的右边为正极c s一直合上时 a bd s断开的瞬间 a b 图9 2 2 解析 选bd s断开瞬间 由于加在线圈和灯泡两端的电压立即消失 通过线圈的电流减小 如果线圈为一直导线时 电流会急剧减小至0 灯泡也立即熄灭 但线圈在电流减小时 会产生自感电动势 阻碍电流的急剧减小 延迟电流变化的时间 线圈原有的电流方向不改变 且通过与之串联的灯泡 使灯泡的亮度逐渐减弱 由于线圈原有电流大于灯泡的电流 所以当s断开时 灯泡会先闪亮一下再逐渐熄灭 这里线圈相当于灯泡的电源 由以上分析可知 经过灯泡的电流为a r b 则线圈中原有的电流方向为b l a 即电源与b点相接处为正极 b选项正确 s闭合时 b a s断开时 线圈相当于电源 则有 a b d选项正确 经典题型探究 有一面积为s 100cm2的金属环如图9 2 3甲所示 电阻为r 0 1 环中磁场变化规律如图乙所示 且磁场方向垂直环面向里 在t1到t2时间内 1 环中感应电流的方向如何 2 通过金属环的电荷量为多少 图9 2 3 答案 1 见解析 2 0 01c 2011年福建莆田质检 如图9 2 4所示 水平面上固定一个间距l 1m的光滑平行金属导轨 整个导轨处在竖直方向的磁感应强度b 1t的匀强磁场中 导轨一端接阻值r 9 的电阻 导轨上有质量m 1kg 电阻r 1 长度也为1m的导体棒 在外力的作用下从t 0开始沿平行导轨方向运动 其速度随时间的变化规律是v 不计导轨电阻 求 1 t 4s时导体棒受到的安培力的大小 2 请在坐标图中画出电流平方与时间的关系 i2 t 图象 并通过该图象计算出4s时间内电阻r上产生的热量 图9 2 4 图9 2 5 答案 1 0 4n 2 2 88j 名师归纳 求感应电动势时 首先应弄清产生感应电动势的类型 然后选取适当规律 变式训练如图9 2 6所示 平行导轨间距为d 左端跨接一个电阻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的电流是 图9 2 6 满分样板12分 如图9 2 7所示 两根平行金属导轨固定在水平桌面上 每根导轨每米的电阻为r0 0 10 m 导轨的端点p q用电阻可以忽略的导线相连 两导轨间的距离l 0 20m 有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面 已知磁感应强度b与时间t的关系为b kt 比例系数k 0 020t s 一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动 在滑动过程中保持与导轨垂直 图9 2 7 在t 0时刻 金属杆紧靠在p q端 在外力作用下 杆以恒定的加速度从静止开始向导轨的另一端滑动 求在t 6 0s时金属杆所受的安培力 思路点拨 金属杆运动产生动生电动势 磁场变化产生感生电动势 回路中的总电动势大小等于动生电动势和感生电动势之和 答案 1 44 10 3n 规律总结 解答本题的关键是要能分析出回路中存在着两个感应电动势 由磁感应强度的变化引起的感生电动势和由金属杆切割磁感线产生的动生电动势 并且要分析清楚这两个电动势在回路中极性间的关系 即是同向的还是反向的 2010年高考江苏卷 如图9 2 8所示的电路中 电源的电动势为e 内阻为r