安徽省高三物理一轮 9.2法拉第电磁感应定律 自感 涡流课件.ppt

第二讲法拉第电磁感应定律自感涡流 一 感应电动势1 概念 在 中产生的电动势 1 感生电动势 由于磁场的变化而激发出感生电场 由感生电场而产生的感应电动势 2 动生电动势 由于导体在磁场中运动而产生的感应电动势 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 三 自感和涡流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 由于自感而产生的感应电动势叫做 2 表达式 e 3 自感系数l 相关因素 与线圈的 形状 以及是否有 有关 单位 亨利 h 1mh 10 3h 1 h 10 6h 2 自感现象的应用 日光灯原理 1 日光灯的电路图 主要由灯管 和启动器组成 2 启动器的作用 自动开关的作用 3 镇流器有两个作用 启动时 通过启动器的通断 在镇流器中产生 从而激发日光灯管内的气体导电 正常工作时 镇流器的线圈产生自感电动势 阻碍电流的变化 这时镇流器就起着 的作用 保证日光灯的正常工作 一 对公式e blv的理解1 e blvsin 中的v若为瞬时速度 则算出的e为瞬时电动势 当v为平均速度时 算出的就是平均电动势 2 e blvsin 中的l为有效切割长度 即导体在与v垂直方向上的投影长度 如图中导体的有效长度l分别为 甲 l cd sin 容易错认为l ab sin 乙 沿v1方向运动时 l mn 沿v2方向运动时 l 0 三 通电和断电自感的比较 a 图 中 回路产生的感应电动势恒定不变b 图 中 回路产生的感应电动势一直在变大c 图 中 回路在0 t1时间内产生的感应电动势小于在t1 t2时间内产生的感应电动势d 图 中 回路产生的感应电动势先变小再变大答案 d 答案 a 3 2010 全国 卷改编 某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下 大小为4 5 10 5t 一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸 河宽100m 该河段涨潮和落潮时有海水 视为导体 流过 设落潮时 海水自西向东流 流速为2m s 下列说法正确的是 电压表记录的电压为5mv 电压表记录的电压为9mv 河南岸的电势较高 河北岸的电势较高a b c d 答案 d 答案 d 5 下列说法正确的是 a 当线圈中电流不变时 线圈中也有自感电动势b 当线圈中电流反向时 线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相反c 当线圈中电流增大时 线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反d 当线圈中电流减小时 线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反 解析 本题考查自感和自感电动势的方向 意在考查考生对自感现象的理解和运用楞次定律解决自感问题的能力 当线圈中的电流不变时穿过线圈的磁通量没有变化 没有自感电动势 选项a错误 当线圈中的电流反向时原来的电流产生的磁通量减小 由楞次定律可知 自感电动势产生的自感电流的磁场将阻碍磁通量的减小 故自感电动势的方向与原电流的方向相同 故选项b不对 当线圈中的电流增大时 穿过线圈的磁通量增大 自感电动势产生的自感电流的磁场将阻碍其增大 故自感电动势的方向与原电流的方向相反 所以选项c正确 同理可知选项d不对 所以答案为c 答案 c 答案 b 金属板与水流方向平行 地磁场磁感应强度的竖直分量为b 水的电阻率为 水面上方有一阻值为r的电阻通过绝缘导线和电键k连接到两金属板上 忽略边缘效应 求 1 该发电装置的电动势 2 通过电阻r的电流强度 3 电阻r消耗的电功率 a 线框先做匀加速运动 后做匀速运动b 电压表的读数先增大后不变c 电压表的读数一直减小d 回路的电功率先增大后不变 答案 d 自感现象的理解及应用 a 接通时d1先达最亮 断开时d1后灭b 接通时d2先达最亮 断开时d2后灭c 接通时d1先达最亮 断开时d1先灭a 接通时d2先达最亮 断开时d2先灭 解析 电流发生变化时 自感电动势将阻碍电流的变化 根据电流的变化来分析电路中灯的明暗情况 当开关s接通时 d1和d2应该同时亮 但由于自感现象的存在 流过线圈的电流由零变大时 线圈中产生感应电流 使通过线圈的电流从零开始慢慢增加 所以开始瞬时电流几乎全部从d1通过 答案 a 解决此类问题的关键 1 正确理解通电自感和断电自感现象中自感电动势对 原电流的变化 的阻碍作用 即延缓原电流的变化 2 纯电感线圈在电流稳定时相当于一根短路导线 非纯电感线圈在电流稳定时相当于一定值电阻 解析 由于线圈的电阻可忽略不计 自感系数足够大 在开关闭合的瞬间线圈的阻碍作用很大 线圈中的电流为零 所以通过d1 d2的电流大小相等 a正确 b错误 闭合开关s待电路达到稳定时线圈短路 d1中电流为零 回路电阻减小 d2比原来更亮 c正确 闭合开关s待电路达到稳定 再将s断开瞬间 d2立即熄灭 线圈和d1形成回路 d1闪亮一下再熄灭 故a c d正确 答案 b 答案 c 答案 b 答案 d 解析 由图知第2秒内 磁场向里并均匀减小 由楞次定律知 环中电流方向为顺时针 因而上极板带正电 a项正确 第3秒内磁场向外且均匀增大 由楞次定律知 环中电流方向为顺时针 上极板仍带正电 b项错误 答案 a 22 杆 导轨 模型问题 杆 导轨 模型问题的物理情境变化空间大 涉及的知识点很多 如力学问题 电路问题 磁场问题及能量问题等 要顺利解题需全面理解相关知识 常用的基本规律有法拉第电磁感应定律 楞次定律 左手定则 右手定则 欧姆定律及力学中的运动学规律 动力学规律 动能定理 能量转化和守恒 傻龋 杆 导轨 模型类试题是命题的 基本元素 导轨 金属棒 磁场 具有如下的变化特点 一 对于导轨1 导轨的形状 常见导轨的形状为u形 还可以为圆形 三角形等 2 导轨的闭合性 导轨本身可以不闭合 也可闭合 3 导轨电阻 电阻不计 均匀分布或部分有电阻 串联外电阻 4 导轨的放置 水平 竖直 倾斜放置等 二 对于金属棒1 金属棒的受力情况 受安培力以外的拉力 阻力或仅受安培力