高考物理复习 第9章第二节法拉第电磁感应定律 自感现象课件 沪科版.ppt

第二节法拉第电磁感应定律自感现象 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现象 基础知识梳理 基础知识梳理 一 感应电动势1 感应电动势 在 中产生的电动势 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 闭合电路欧姆 电磁感应现象 电源 电源内阻 3 反电动势 1 定义 电动机转动时 线圈中也会产生 这个感应电动势总要 电源电动势的作用 我们把这个电动势称为反电动势 2 作用 线圈的转动 二 法拉第电磁感应定律1 法拉第电磁感应定律 1 定律内容 闭合电路中感应电动势的大小 跟穿过这一电路的 成正比 感应电动势 削弱 阻碍 磁通量的变化率 blvsin blv 三 互感 自感和涡流1 互感现象两个互相靠近的线圈 当一个线圈中的电流变化时 它所产生的变化的 会在另一个线圈中产生 的现象 互感现象可以把 由一个线圈传递到另一个线圈 变压器就是利用 现象制成的 磁场 感应电动势 能量 互感 2 自感现象由于导体本身的 发生变化而产生的电磁感应现象 大小 享利 h 圈数 10 3 10 6 电流 4 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 5 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作用 安培力的方向总是 导体运动的现象 水的旋涡 阻碍 6 电磁驱动如果磁场相对于导体转动 在导体中会产生感应电流 感应电流使导体受到 的作用 使导体运动起来的现象 交流电动机就是利用 的原理制成的 安培力 安培力 电磁驱动 思考感悟自感电动势总是阻碍原来电流的变化 所以电动势的方向总是与原电流方向相反 这种说法正确吗 提示 不对 原电流增加时 自感电动势方向与原电流方向相反 原电流减小时 自感电动势方向与原电流方向相同 课堂互动讲练 2 对公式的理解 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 一匀强磁场 磁场方向垂直纸面 规定向里的方向为正 在磁场中有一细金属圆环 线圈平面位于纸面内 如图9 2 1甲所示 现令磁感应强度b随时间t变化 先按图9 2 1乙中所示的oa图线变化 后来又按图线bc和cd变化 令e1 e2 e3分别表示这三段变化过程中感应电动势的大小 i1 i2 i3分别表示对应的感应电流 则 图9 2 1 a e1 e2 i1沿逆时针方向 i2沿顺时针方向b e1 e2 i1沿逆时针方向 i2沿顺时针方向c e1 e2 i2沿顺时针方向 i3沿逆时针方向d e2 e3 i2沿顺时针方向 i3沿顺时针方向 二 导体棒切割磁感线产生感应电动势1 导体平动切割磁感线产生感应电动势 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 3 若导线是曲折的 则l应是导线的有效长度 即导线两端点在v b所决定平面的垂线上的投影长度 如图9 2 2所示的三种情况下感应电动势相同 图9 2 2 2 导体转动切割磁感线产生感应电动势当导体在垂直于磁场的平面内 绕一端以角速度 匀速转动 切割磁感线产生感应电动势时 如图9 2 3所示 图9 2 3 名师点睛 产生感应电动势的导体相当于电源 在电源内部电流由低电势流向高电势 常由此来确定电源的正负极及内外电路电势的高低 即时应用 即时突破 小试牛刀 图9 2 4 2 2010年高考课标全国卷 如图9 2 4所示 两个端面半径同为r的圆柱形铁芯同轴水平放置 相对的端面之间有一缝隙 铁芯上绕导线并与电源连接 在缝隙中形成一匀强磁场 一铜质细直棒ab水平置于缝隙中 且与圆柱轴线等高 垂直 让铜棒从静止开始自由下落 铜棒下落距离为0 2r时铜棒中电动势大小为e1 下落距离为0 8r时电动势大小为e2 忽略涡流损耗和边缘效应 关于e1 e2的大小和铜棒离开磁场前两端的极性 下列判断正确的是 a e1 e2 a端为正b e1 e2 b端为正c e1 e2 a端为正d e1 e2 b端为正解析 选d 由右手螺旋定则可知 缝隙间磁场方向水平向左 由右手定则可判断b端电势高 相当于电源正极 由e blv可知 因为v2 v1 故e2 e1 选项d正确 三 通电自感和断电自感的比较 名师点睛 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 如图9 2 5所示 l是自感系数很大 电阻很小的线圈 若合上或断开开关s1和s2时 可能发生的情况是 图9 2 5 a s1闭合的瞬间 l1灯逐渐亮起来b 再合上s2稳定后 l2灯是暗的c 断开s1的瞬间 l1灯立即熄灭 l2灯亮一下再熄灭d 断开s1瞬间 l2灯和l1灯过一会儿才熄灭 解析 选abc 只闭合s1时 由于线圈自感作用 流过l1灯的电流将逐渐增大 l1灯逐渐亮起来 而l2灯是立即变亮 再合上s2稳定后 由于rl很小 l2灯几乎被短路 故l2灯是暗的 断开s1时 由于s2闭合 电感线圈l与l2构成电路 由于自感的作用 电流将由稳定时l中的值逐渐减小 由il il2 所以l2灯将闪亮一下再熄灭 而灯l1与电阻r串联后被s2短路 故灯l1立即熄灭 经典题型探究 2009年高考广东卷 如图9 2 6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连接成闭合电路 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上的电流大小和方向 2 通过电阻r1上的电量q及电阻r1上产生的热量 图9 2 6 思路点拨 解答本题时可按以下思路分析 题后反思 1 当线圈面积大于磁场面积时 计算电动势时应取磁场面积 2 当磁场均匀变化时 磁场变化率为定值 电路中的电流为恒定电流 满分样板13分 如图9 2 7 一直导体棒质量为m 长为l 电阻为r 其两端放在位于水平面内间距也为l的光滑平行导轨上 并与之紧密接触 棒左侧两导轨之间连接一可控制的负载电阻 图中未画出 导轨置于匀强磁场中 磁场的磁感应强度大小为b 方向垂直于导轨所在平面 开始时