3.2.4.5法拉弟电磁感应.doc

琢玉中学高二年级物理学案4.5法拉第电磁感应定律感应电动势的大小编号 12-16 时间13.12.16班级姓名编制秦永恒学习目标 1、理解电动势的概念及作用。2、掌握法拉第电磁感应定律及应用。3、培养学生空间思维能力和分析、归纳物理规律的能力。学习重点: 感应电动势1.在闭合电路中要产生持续电流的条件是什么？ ,2.在电磁感应现象中产生感应电流的条件是什么？ ,3.感应电动势:在电磁感应现象中有感应电流说明有电动势，这种电动势叫感应电动势。在电磁感应现象中产生的电动势叫势应电动势。产生感应电动势的那部分导体相当于电源。导体切割磁感线运动时一定会产生感应电动势和感应电流吗？一定会产生感应电动势，只有闭合电路才产生感应电流电路不闭合，不会产生感应电流。GNS4.下面通过实验研究感应电动势的大小跟哪些因素有关。如右图，将磁铁迅速与慢慢插入螺线管中，观察电流表指针偏转情况有何不同？反映感应电动势有何不同？迅速插入时指针偏转角大，表明感应电流 ，即感应电动势 。5：上面两种情况下，穿过线圈的磁通量 ？(相同。不相同)6：磁通量变化大时感应电动势一定大吗？磁能量的变化率大感应电流一定大吗？7法拉第电磁感应定律: 电路中感应电动势的大小 ,表达式为E= 。（2）当导体在匀强磁场中做切割磁感线的相对运动时产生的感应电动势E= ，是B与v之间的夹角。（3）导体棒绕某一固定转轴旋转切割磁感线，虽然棒上各点的切割速度并不相同，但可用棒上 等效替代切割速度。常用公式E= 。 8.应用法拉第电磁感应定律时应注意：（1）E= 适用于一般回路。若磁通量不随时间均匀变化，则/t为t时间内通过该回路的磁通量的 。(2)E= ，适用于导体各部分以相同的速度切割磁感线的情况，式中L为导线的有效切割长度，为运动方向和磁感线方向的夹角。若v为瞬时速度,则E为 。若v为平均速度，则E为 。（3）.若磁感应强度B不变，回路的面积S发生变化，则E= ； 若回路的面积S不变，磁感应强度B发生变化，则E= ； 若磁感应强度B、回路的面积S都发生变化，则E= 。9.要注意严格区分、/t的物理意义是指 是指 。/t是指 。琢玉中学高二年级物理配餐4.5法拉第电磁感应定律感应电动势的大小编号 12-16 时间13.12.16班级姓名编制秦永恒1如图所示，长为L的直导线ab放在相互平行的金属导轨上，导轨宽为d，导线ab运动的速度为v，方向垂直于磁感应强度为B的匀强磁场，磁场的方向垂直纸面向里，ab与导轨的夹角为，则回路中的电动势为（ ） A BLv B BLvsin C Bdvsin D Bdv2（湛江一模）如图4所示，E为电池，L是电阻可忽略不计、自感系数足够大的线圈，D1、D2是两个规格相同的灯泡，S是控制电路的开关对于这个电路，下列说法正确的是（ ）A刚闭合S的瞬间，通过D1、D2的电流大小相等B刚闭合S的瞬间，通过D1、D2的电流大小不相等C闭合S待电路达到稳定，D1熄灭，D2比原来更亮D闭合S待电路达到稳定，再将S断开瞬间，D2立即熄灭，D1闪亮一下再熄灭3粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行。现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如图所示，则在移出过程中线框一边a、b两点间的电势差绝对值最大的是 （ ）4如图所示，光滑的U型金属框固定在水平面上，框中串接一电阻R，在I、两区域内分别存在磁感强度大小相等方向相反的竖直磁场置于U型金属框上的金属杆ab，受水平恒定外力作用当在I 区域内向右匀速运动时，通过电阻R的电流强度为I；当金属杆ab运动到区域时（ ）A将作减速运动B在区域运动时受到的安培力比在I 区域运动时受到的安培力大C通过R的电流与在I区域时通过R的电流方向相同D受到的磁场力与在I 区域时受到的磁场力的方向相同5（上海嘉定）光滑金属导轨宽L0.4m，电阻不计，均匀变化的磁场穿过整个轨道平面，如图中甲所示磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图乙所示金属棒ab的电阻为1，自t0时刻起从导轨最左端以v1m/s的速度向右匀速运动，则（ ） A1s末回路中电动势为0.8VB1s末ab棒所受磁场力为0.64NC1s末回路中电动势为1.6VD1s末ab棒所受磁场力为1.28N琢玉中学高二年级物理学案4.5法拉第电磁感应定律感应电动势的大小编号 12-17 时间13.12.17班级姓名编制秦永恒1、内容：感应电动势大小跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。2、公式：，当E、t都取国际单位时，k=1，即：当闭合线圈由n匝线圈组成，相当于n个电动势为的电源串联，则：三、导体切割磁感线时感应电动势公式： Gab如图2导体ab长为L，以速度v匀速向右运动，磁感应强度为B，试推导ab切割磁感线产生的感应电动势。在t时间内穿过线圈磁通量变化为：=BS=BLVt 故：我们也可以由能量守恒进行推导：v2v1vB图3ab匀速运动说明拉力F等于安培力，即F=BIL，拉力所做的功与电流做功相等，即： 故E=BLv注意：1、公式计算的是t时间内的平均电动势，而E=BLv计算的为瞬时电动势。2、E=BLv中B、L、v三物理量相互垂直，若有某量不在三垂直方向上，则要将该量投影到垂直方向上。如图3，B与L垂直，而v不在垂直方向上，将v分解为v1、v2，则3、在匀强磁场中导体匀速转动均割磁感线产生的感应电动势：如图4导体oa长为L，绕O点以角速度匀速转动，磁感应强度为B，则 Oa图4B课堂练习：2、练习二第（7）题作业：练习二第（3）、（4）、（5）、（6）题特别提醒感应电动势按产生的机理可分为感生电动势与动生电动势（1）感生电动势产生原因又有两种情况：磁感应强度变化产生电动势，则有E=nSB/t回路面积变化产生电动势，则有E=nSB/t（2）由切割磁感线引起动生电动势，要区分平动和转动若为平动情况，则根据E=BLv计算若是绕某点以角速度转动，则要根据E=BL2/2计算琢玉中学高二年级物理配餐4.5法拉第电磁感应定律感应电动势的大小编号 12-17 时间13.12.17班级姓名编制秦永恒6(江西联考)两根水平平行固定的光滑金属导轨间距为L，足够长，在其上放置两根长为L且与导轨垂直的金属棒ab和cd，它们的质量分别为2m和m，电阻均为R（其它电阻不计），整个装置处在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中，如图12-2-20所示现使金属棒cd获得瞬时水平向右的初速度v0，当它们的运动状态达到稳定的过程中，流过金属棒ab的电量q和两棒间增加的位移x分别为（ ）Aq=2mv0/3BL Bq=3mv0/2BL C D Fab电阻7、如图所示，位于一水平面内的、两根平行的光滑金属导轨，处在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨所在的平面，导轨的一端与一电阻相连；具有一定质量的金属杆ab放在导轨上并与导轨垂直。现用一平行于导轨的恒力F拉ab，使它由静止开始向右运动。杆和导轨的电阻、感应电流产生的磁场均可不计。用E表示回路中的感应电动势，i表示回路中的感应电流，在i随时间增大的过程中，电阻消耗的功率 A.等于F的功率 B.等于安培力的功率的绝对值C.等于F与安培力合力的功率 D.小于iE8)如图甲所示，两平行导轨与水平面成角倾斜放置，电源、电阻、金属细杆及导轨组成闭合回路，细杆与导轨间的摩擦不计整个装置分别处在如图乙所示的各匀强磁场中，其中不可能使金属细杆处于静止状态的是( )乙 ABIBBIDBICBI9、如图所示，由10根长度都是L的金属杆连接成的一个“目”字型的矩形金属框abcdefgh，放在纸面所在的平面内。有一个宽度也为L的匀强磁场，磁场边界跟de杆平行，磁感应强度的大小是B，方向垂直于纸面向里，金属杆ah、bg、cf、de的电阻都为r，其他各杆的电阻不计，各杆端点间接触良好。现以速度v匀速地把金属框从磁场的左边界水平向右拉，从de杆刚进入磁场瞬间开始计时，求：(1)从开始计时到ah杆刚进入磁场的过程中，通过ah杆某一横截面总的电荷量q；(2)从开始计时到金属框全部通过磁场的过程中，金属框中电流所产生的总热量Q。琢玉中学高二年级物理学案4.5电磁感应中的功率问题、自感编号 12-18 时间13.12.18班级姓名编制秦永恒1、电磁感应中的电路问题在电磁感应中，切割磁感线的导体或磁通量的变化的回路将产生 。该导体或回路相当于 （它们的电阻为电源的内阻），将它们接上电容器，便可使电容器 ；将它们接上电阻等用电器，在回路中形成 ，便可对用电器供电。因此，电磁感应问题往往和电路联系在一起，解决这类问题的基本方法是：用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电流的大小和方向。画出等效电路图应用全电路欧姆定律、串并联电路的性质、电功率等公式联立求解。 2、自感、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 时而产生的电磁感应现象。自感现象遵循电磁感应的所有规律。、自感电动势的方向：由楞次定律可知，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 。、自感系数：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，它的自感系数越 。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 。特别提示1在回路（不一定闭合）中，产生感应电动势的部分电路相当于电源，若该部分有电阻，则相当于电源的内阻，其余的部分则相当于外电路2在解题过程中必须先作出等效电路图再求解，注意弄清内、外电路的分压关系3求解电功率时要注意区分平均功率与瞬时功率，瞬时功率往往要用瞬时电动势求解4在公式E= BLvsin中的v是指杆相对磁场中的速度。例2 如图12-2-4所示，在磁感强度为B的匀强磁场中有一半径为L的金属圆环已知构成圆环的电线电阻为4r0，以O为轴可以在圆环上滑动的金属棒OA电阻为r0，电阻R1=R2=4r0当OA棒以角速度匀速转动时，电阻R1的电功率最小值为P0为多大？（其它电阻不计）规律总结 等效电源两端所能测量到的电压，并非等效电源的电动势，而是路端电压因此，遇到求解某电路两端电压问题时，一定要注意分析此部分电路是等效的内电路部分还是外电路部分在分析导体做切割磁感线运动产生感应电动势的问题时，使用公式E= BLvSin进行计算比较方便，但是要注意各种情况下角的分析。此题易错的地方是不会把立体图改画成平面图，这样会造成受力分析的困难，解不出答案。琢玉中学高二年级物理配餐4.5电磁感应中的功率问题、自感编号 12-18 时间13.12.18班级姓名编制秦永恒1、电磁感应中的电路问题例3两个相同的白炽灯L1和L2，接到如图所示的电路中，灯L1与电容器串联，灯L2与电感线圈串联，当a、b处接电压最大值为Um、频率为f的正弦交流电源时，两灯都发光，且亮度相同。更换一个新的正弦交流电源后，灯L1的亮度高于灯L2的亮度。新电源的电压最大值和频率可能是（ ）A最大值仍为Um，而频率大于fB最大值仍为Um，而频率小于fC最大值大于Um，而频率仍为fD最大值小于Um，而频率仍为f【规律总结】感抗与容抗是新增内容，也是教学中比较薄弱的环节，它又与大学内容相联系，故要引起重视。考点三 流过截面的电量问题、涡流现象1发生电磁感应时，通过导体某一截面电量。有时也利用冲量定律来求：BILt=P，因此有：q=P/BL。2涡流现象指的是磁感应强度变化时在导体块内引起漩涡状感应电流的现象特别提醒在计算通过某一导体横截面积的电量时，是用电动势的平均值,这一点要特别小心。当一个闭合回路中的磁通量的改变量为时，通过回路中导体横截面的电量为：，它与磁场是否均匀变化、线框的运动状况以及线框的形状无关。ORacdb例4、全国卷I如图7-1，在匀强磁场中固定放置一根串接一电阻R的直角形金属导轨aob(在纸面内)，磁场方向垂直于纸面朝里，另有两根金属导轨c、d分别平行于oa、ob放置。保持导轨之间接触良好，金属导轨的电阻不计。现经历以下四个过程：以速度v移动d,使它与ob的距离增大一倍;再以速率v移动c,使它与oa的距离减小一半；然后，再以速率2v移动c,使它回到原处；最后以速率2v移动d,使它也回到原处。设上述四个过程中通过电阻R的电量的大小依次为Q1、