高考物理复习 高效学习方略 92 法拉第电磁感应定律 自感和涡流课件.ppt

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,电磁感应现象,磁通量,电源,电源内阻,闭合电路,磁通量的变化率,匝数,blv,电流,自感电动势,大小,匝数,铁芯,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(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,镇流器,瞬间高电压,降压限流,3涡流(1)定义：当线圈中的电流随时间变化时，线圈附近的任何导体中都会产生，电流在导体内回路很像水的旋涡，因此把它叫做涡电流，简称涡流(2)涡流的应用：、等(3)涡流的防止：为减小涡流，电动机、变压器铁芯是用叠成的，而不采用整块硅钢铁芯,感应电流,自成闭合,真空冶炼炉,探雷器,安检门,互相绝缘的薄硅钢片,1下列关于感应电动势大小的说法中，正确的是()a线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大b线圈中磁通量越大，产生的感应电动势一定越大c线圈放在磁感应强度越强的地方，产生的感应电动势一定越大d线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势越大,2如图所示的几种情况中，金属导体中产生的感应电动势为blv的是()a乙和丁b甲、乙、丁c甲、乙、丙、丁d只有乙,解析b公式eblv中的l应指导体的有效切割长度，甲、乙、丁中的有效长度均为l，电动势eblv，而丙的有效长度为lsin，电动势eblvsin，故b项正确,3一闭合线圈，放在随时间均匀变化的磁场中，线圈平面和磁场方向垂直，若想使线圈中感应电流增强一倍，下列方法可行的是()a使线圈匝数增加一倍b使线圈面积增加一倍c使线圈匝数减少一半d使磁感应强度的变化率增大一倍,4.在如图所示的电路中，a、b为两个完全相同的灯泡，l为自感线圈，e为电源，s为开关关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序，下列说法正确的是(),a合上开关，a先亮，b后亮；断开开关，a、b同时熄灭b合上开关，b先亮，a后亮；断开开关，a先熄灭，b后熄灭c合上开关，b先亮，a后亮；断开开关，a、b同时熄灭d合上开关，a、b同时亮；断开开关，b先熄灭，a后熄灭,解析c当自感线圈中的电流瞬间发生变化时，线圈要产生自感电动势去阻碍电流的变化本题开关s闭合时，由于线圈对电流的阻碍作用，通过a灯的电流要缓慢增大，因此b灯先亮；当开关s断开时，同样由于线圈l的自感作用，alb回路中要产生顺时针方向的电流，因此，a、b两灯将同时熄灭,5如图所示，面积为0.2m2的100匝线圈处在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面已知磁感应强度随时间变化的规律为b(20.2t)t，定值电阻r16，线圈电阻r24，求a、b两点间的电压uab.,要点一对法拉第电磁感应定律的理解,【例1】半径为a的圆形区域内有均匀磁场，磁感应强度为b0.2t，磁场方向垂直纸面向里，半径为b的金属圆环与磁场同心地放置，磁场与环面垂直，其中a0.4m，b0.6m，金属环上分别接有灯l1、l2，两灯的电阻均为r02，一金属棒mn与金属环接触良好，棒与环的电阻均忽略不计,一导体圆环的电阻为4，半径为0.05m，圆环平面垂直匀强磁场放置如图所示磁感应强度为4t，两根电阻均为2的导线oa和ob，oa固定，a端b端均与环接触，ob以4rad/s的角速度逆时针沿圆环转动求：当ob的b端从a端滑过180时，通过导线oa中的电流是多少？,要点二导体切割磁感线所产生感应电动势的计算1.导体平动切割磁感线所产生感应电动势的计算(1)当l、v与b两两垂直，且导体上各点以相同的速率在匀强磁场中切割磁感线时，产生的感应电动势大小为：eblv.(2)当lb，lv，而b与v成夹角时，如图甲所示，导体切割磁感线产生的感应电动势大小为：eblvsin.,(3)若导线是曲折的，则l应是导线的有效切割长度，即为导线两端点在v、b所决定平面的垂线上的投影长度如图乙所示的3种情况，感应电动势相同(4)公式eblv中，若v为一段时间内的平均速度，则e为平均感应电动势；若v为瞬时速度，则e为瞬时感应电动势,【例2】金属杆mn和pq间距为l，mp间接有电阻r，磁场如图所示，磁感应强度为b，金属棒ab长为2l，由图示位置以a为轴，以角速度匀速转过90(顺时针)求该过程中(其他电阻不计)：(1)r上的最大电功率(2)通过r的电荷量,如图所示，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(),要点三自感现象及互感现象1.通电自感和断电自感的比较,2.互感两个线圈之间未经导线连接，但当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势，这种现象称为互感互感过程中产生的电动势称为互感电动势互感现象是变压器的工作基础在电子电路中，互感现象会影响电路的正常工作，应设法减小电路间的互感,【例3】(2011北京理综)某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁芯的线圈l、小灯泡a、开关s和电池组e，用导线将它,们连接成如图所示的电路检查电路后，闭合开关s，小灯泡发光；再断开开关s，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是(),a电源的内阻较大b小灯泡电阻偏大c线圈电阻偏大d线圈的自感系数较大解析c开关断开时延时熄灭现象的显著程度取决于电路闭合时线圈l中的电流i1和灯泡a中电流i2的大小关系当i1比i2大时，开关断开时，灯泡会先亮一下，再熄灭i1比i2大得越多，灯泡的延时熄灭现象越显著电路闭合时线圈l和灯泡a并联，由并联电路特点可知，线圈电阻偏大时，i1就偏小，延时现象就不明显，选项b错误，c正确；电源内阻的大小对电流i1和i2的大小关系没有影响，选项a错误；线圈的自感系数大，产生的自感电动势也大，阻碍作用就越强，灯泡熄灭的时间应越长，故选项d错误,(2010江苏高考)如图所示的电路中，电源的电动势为e，内阻为r，电感l的电阻不计，电阻r的阻值大于灯泡d的阻值在t0时刻闭合开关s，经过一段时间后，在tt1时刻断开s.下列表示a、b两点间电压uab随时间t变化的图象中，正确的是(),易错点在分析导体棒动态问题中盲目套用公式,【例】如图所示，磁感应强度为b的匀强磁场垂直于竖直平面内的形框，水平导体棒mn可沿两侧足够长的光滑导轨下滑而不分离，除r外，装置的其余部分电阻都可忽略不计，将mn无初速度释放，要使电流稳定后r的热功率变为原来的两倍，在其他条件不变的情况下，可以采用的办法有(),1(2011广东理综)将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是()a感应电动势的大小与线圈的匝数无关b穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大c穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大d感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同,解析c根据法拉第电磁感应定律可知感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，即磁通量变化越快，感应电动势越大，c项正确；根据楞次定律可知，当原磁场减小时，感应电流的磁场才与其方向相同，d项错误,2.穿过某线圈的磁通量随时间变化的关系如图所示，在下列几段时间内，线圈中感应电动势最小的是()a02sb24sc45sd510s,解析d图象斜率越小，表明磁通量的变化率越小，感应电动势也就越小,4.如图所示，多匝线圈和电池的内阻均为零，两个电阻的阻值均为r，开关s原来是断开的，电路中的电流为i0.现将s闭合，于是线圈中产生自感电动势，此自感电动势(),a有阻碍电流的作用，最后电流由i0减小为零b有阻碍电流的作用，最后总电流小于i0c有阻碍电流增大的作用，因而电流保持i0不变d有阻碍电流增大的作用，但电流还是要增大到2i0,c闭合开关s待电路达到稳定后，d1熄灭，d2比原来更亮d闭合开关s待电路达到稳定后，再将s断开瞬间，d2立即熄灭，d1闪亮一下再熄灭解析acd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项正确，b项错误闭合开关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项正确闭合开关s待电路达到稳定后，再将s断开瞬间，d2立即熄灭，线