骄子之路届高考物理一轮复习法拉第电磁感应定律自感和涡流课件

1、第二讲法拉第电磁感应第二讲法拉第电磁感应定律、自感和涡流定律、自感和涡流回扣教材回扣教材 夯实基础夯实基础 落实考点落实考点基础自主温故基础自主温故一、法拉第电磁感应定律一、法拉第电磁感应定律考点自清考点自清1感应电动势感应电动势(1)概念：在概念：在中产生的电动势，产生感应电中产生的电动势，产生感应电动势的那部分导体相当于动势的那部分导体相当于(2)产生条件：穿过回路的产生条件：穿过回路的发生变化，与电路是否发生变化，与电路是否闭合闭合(3)方向判断：感应电动势的方向用方向判断：感应电动势的方向用或或电磁感应现象电磁感应现象电源电源磁通量磁通量无关无关楞次定律楞次定律右手定则右手定则磁通量的

2、变化率磁通量的变化率 伏特伏特 基础自测基础自测1将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面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，下列表述正确的是列表述正确的是()A感应电动势的大小与线圈的匝数无关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感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同答

3、案：答案：C Blv Blvsin 基础自测基础自测2如图所示，平行导轨间距为如图所示，平行导轨间距为d，一端跨接一个电阻，一端跨接一个电阻R，匀，匀强磁场的磁感应强度为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，方向垂直于平行金属导轨所在平面一根金属棒与导轨成面一根金属棒与导轨成角放置，金属棒与导轨的电阻均不角放置，金属棒与导轨的电阻均不计当金属棒垂直于棒的方向以恒定的速度计当金属棒垂直于棒的方向以恒定的速度v在金属导轨上滑行在金属导轨上滑行时，通过电阻时，通过电阻R的电流是的电流是()答案：答案：D三、自感、涡流三、自感、涡流考点自清考点自清1互感现象互感现象两个互相靠近的线圈，

4、当一个线圈中的电流变化时，它所产两个互相靠近的线圈，当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的生的变化的会在另一个线圈中产生会在另一个线圈中产生的现象的现象2自感现象自感现象(1)定义：由于通过导体自身的定义：由于通过导体自身的而产生的电磁而产生的电磁感应现象感应现象磁场磁场感应电动势感应电动势电流发生变化电流发生变化自感现象自感现象 圈数圈数 铁芯铁芯 103 H 3涡流、电磁阻尼、电磁驱动涡流、电磁阻尼、电磁驱动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生 ，这种电流像水的旋涡，所以叫涡流，这种电流像水的旋涡，所以叫涡流(1)

5、电磁阻尼：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受电磁阻尼：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到到 ，安培力的方向总是，安培力的方向总是阻碍阻碍导体的运动导体的运动(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 使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来交流感应电动机就是利用交流感应电动机就是利用 的原理工作的的原理工作的感应电流感应电流安培力安培力感应电流感应电流电磁驱动电磁驱动解析：解析：自感电动势正比于电流的变化率，与电流的变化量无自感电动势正比于电流的变化率，与电流的变化量无关，

6、选项关，选项A错误；当电流的变化率一定时，自感电动势跟自感系错误；当电流的变化率一定时，自感电动势跟自感系数成正比，故选项数成正比，故选项B、C错误；同一导体，其自感系数不变，自错误；同一导体，其自感系数不变，自感电动势与电流的变化率成正比，故选项感电动势与电流的变化率成正比，故选项D正确正确答案：答案：D考点深析考点深析 拓展延伸拓展延伸 详讲精练详讲精练考点探究讲练考点探究讲练1磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率的区别磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率的区别一一对法拉第电磁感应电路的理解对法拉第电磁感应电路的理解三个量三个量比较项目比较项目磁通量磁通量磁通量的变化磁通量的变化量量磁

7、通量的变化磁通量的变化率率物理意义物理意义某时刻穿某时刻穿过某个面过某个面的磁感线的磁感线的条数的条数某段时间内穿某段时间内穿过某个面的磁过某个面的磁通量变化通量变化穿过某个面的穿过某个面的磁通量变化的磁通量变化的快慢快慢(2013年江苏卷年江苏卷)如图所示，匀强磁场中有一矩形闭如图所示，匀强磁场中有一矩形闭合线圈合线圈abcd，线圈平面与磁场垂直已知线圈的匝数，线圈平面与磁场垂直已知线圈的匝数N100，边，边长长ab1.0 m、bc0.5 m，电阻，电阻r2 .磁感应强度磁感应强度B在在01 s内从内从零均匀变化到零均匀变化到0.2 T在在15 s内从内从0.2 T均匀变化到均匀变化到0.2

8、 T，取垂，取垂直纸面向里为磁场的正方向求：直纸面向里为磁场的正方向求：例例 1题型一题型一法拉第电磁感应定律的理解和应用法拉第电磁感应定律的理解和应用(1)0.5 s时线圈内感应电动势的大小时线圈内感应电动势的大小E和感应电流的方向；和感应电流的方向；(2)在在15 s内通过线圈的电荷量内通过线圈的电荷量q；(3)在在05 s内线圈产生的焦耳热内线圈产生的焦耳热Q.【答案】【答案】(1)10 Vabcda(2)10 C(3)100 J如图甲所示，一个阻值为如图甲所示，一个阻值为R，匝数为，匝数为n的圆形的圆形金属线圈与阻值为金属线圈与阻值为2R的电阻的电阻R1连接成闭合回路线圈的半径为连接成

9、闭合回路线圈的半径为r1，在线圈中半径为在线圈中半径为r2的圆形区域存在垂直于线圈平面向里的匀强磁的圆形区域存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度场，磁感应强度B随时间随时间t变化的关系图线如图乙所示图线与横、变化的关系图线如图乙所示图线与横、纵轴的截距分别为纵轴的截距分别为t0和和B0，导线的电阻不计求，导线的电阻不计求0至至t1时间内时间内变式训练变式训练 1 (1)通过电阻通过电阻R1的电流大小和方向；的电流大小和方向；(2)通过电阻通过电阻R1的电荷量的电荷量q及电阻及电阻R1上产生的热量上产生的热量1导体平动切割磁感线导体平动切割磁感线对于导体平动切割磁感线产生感应电动势的计算

10、式对于导体平动切割磁感线产生感应电动势的计算式EBlv，应从以下几个方面理解和掌握应从以下几个方面理解和掌握(1)公式使用条件公式使用条件本公式是在一定条件下得出的，除了磁场是匀强磁场外，还本公式是在一定条件下得出的，除了磁场是匀强磁场外，还需需B、l、v三者相互垂直实际问题中当它们不相互垂直时，应三者相互垂直实际问题中当它们不相互垂直时，应取垂直的分量进行计算，公式可表示为取垂直的分量进行计算，公式可表示为EBlvsin，为为B与与v方方向的夹角向的夹角二二导体切割磁感线产生的感应电动势导体切割磁感线产生的感应电动势(2)使用范围使用范围导体平动切割磁感线时，若导体平动切割磁感线时，若v为平

11、均速度，则为平均速度，则E为平均感应为平均感应电动势，即电动势，即EBlv.若若v为瞬时速度，则为瞬时速度，则E为瞬时感应电动势为瞬时感应电动势(3)有效性有效性公式中的公式中的l为有效长度，即导体与为有效长度，即导体与v垂直方向上的投影长垂直方向上的投影长度例如，求图中度例如，求图中MN两点间的电动势时，有效长度分别为两点间的电动势时，有效长度分别为2导体转动切割磁感线导体转动切割磁感线 如图所示，导线全部为裸导线，半径为如图所示，导线全部为裸导线，半径为r的圆环内的圆环内有垂直于圆平面的匀强磁场，磁感应强度为有垂直于圆平面的匀强磁场，磁感应强度为B，一根长度大于，一根长度大于2r的导体棒的

12、导体棒MN以速度以速度v在圆环上无摩擦地自左端匀速滑动到右在圆环上无摩擦地自左端匀速滑动到右端电路中固定电阻为端电路中固定电阻为R，其余电阻不计，试求，其余电阻不计，试求MN从圆环的左从圆环的左端滑动到右端的过程中电阻端滑动到右端的过程中电阻R上的电流的最大值及通过的电荷上的电流的最大值及通过的电荷量量例例 2题型二题型二导体切割磁感线产生感应电动势与电路知识的导体切割磁感线产生感应电动势与电路知识的综合应用综合应用【思路指导】【思路指导】导体棒匀速向右运动切割磁感线，导体棒所导体棒匀速向右运动切割磁感线，导体棒所处的磁场为匀强磁场，导体的切割有效长度不断变化，当有效切处的磁场为匀强磁场，导体

13、的切割有效长度不断变化，当有效切割长度最大时，电路有最大感应电动势，则此时电阻割长度最大时，电路有最大感应电动势，则此时电阻R上的电流上的电流最大；当求解导体棒从左端移动到右端时通过最大；当求解导体棒从左端移动到右端时通过R的电荷量时，应的电荷量时，应用平均电流用平均电流I和时间和时间t的乘积求解的乘积求解变式训练变式训练 2答案：答案：A 磁场在磁场在xOy平面内的分布如图所示，其磁感应强度平面内的分布如图所示，其磁感应强度的大小均为的大小均为B0，方向垂直于，方向垂直于xOy平面，相邻磁场区域的磁场方向平面，相邻磁场区域的磁场方向相反，每个同向磁场区域的宽度均为相反，每个同向磁场区域的宽度

14、均为L0，整个磁场以速度，整个磁场以速度v沿沿x轴轴正方向匀速运动若在磁场所在区间内放置一由正方向匀速运动若在磁场所在区间内放置一由n匝线圈组成的匝线圈组成的矩形线框矩形线框abcd，线框的，线框的bcLB、abL，LB略大于略大于L0，总电阻为，总电阻为R，线框始终保持静止求：线框始终保持静止求：例例 3题型三题型三电磁感应中的电磁感应中的“双杆切割双杆切割”问题问题(1)线框中产生的总电动势大小和导线中的电流大小；线框中产生的总电动势大小和导线中的电流大小；(2)线框所受安培力的大小和方向线框所受安培力的大小和方向【思路指导】【思路指导】解题时要注意切割磁感线的导体所处在的磁解题时要注意切

15、割磁感线的导体所处在的磁场的方向和大小，由右手定则判断产生感应电动势的方向，从而场的方向和大小，由右手定则判断产生感应电动势的方向，从而确定整个电路的感应电动势的大小，解题需要抓住关键信息并挖确定整个电路的感应电动势的大小，解题需要抓住关键信息并挖掘相关信息，本题中掘相关信息，本题中LB略大于略大于L0这一信息是要让学生清楚这一信息是要让学生清楚ab边和边和cd边处于不同方向的磁场中，线框始终静止，但磁场向右做匀速边处于不同方向的磁场中，线框始终静止，但磁场向右做匀速运动，相当于磁场不动，线框向左匀速运动切割磁感线，线框中运动，相当于磁场不动，线框向左匀速运动切割磁感线，线框中产生的总电动势应

16、包括产生的总电动势应包括ab边和边和cd边切割磁感线产生的感应电动势，边切割磁感线产生的感应电动势，而线框的总电动势取决于两边产生电动势的大小和方向；线框所而线框的总电动势取决于两边产生电动势的大小和方向；线框所受安培力的大小和方向，要以整个线框为研究对象，分析整个线受安培力的大小和方向，要以整个线框为研究对象，分析整个线框各个边受安培力的矢量和框各个边受安培力的矢量和如图所示，在倾角为如图所示，在倾角为的光滑斜面上，存在的光滑斜面上，存在着两个大小相等、方向相反的匀强磁场，磁场方向与斜面垂直，着两个大小相等、方向相反的匀强磁场，磁场方向与斜面垂直，两磁场的宽度两磁场的宽度MJ和和JG均为均为

17、L，一个质量为，一个质量为m、电阻为、电阻为R、边长也、边长也为为L的正方形导线框，由静止开始沿斜面下滑，当的正方形导线框，由静止开始沿斜面下滑，当ab边刚越过边刚越过GH进入磁场时，线框恰好以速度进入磁场时，线框恰好以速度v0做匀速直线运动；当做匀速直线运动；当ab边下滑到边下滑到JP与与MN的中间位置时，线框又恰好以速度的中间位置时，线框又恰好以速度v做匀速直线运做匀速直线运动则下列说法正确的是动则下列说法正确的是()变式训练变式训练 3答案：答案：CD 1对通电自感和断电自感的比较对通电自感和断电自感的比较三三自感现象分析自感现象分析通电自感通电自感断电自感断电自感电电路路图图通电自感通

18、电自感断电自感断电自感器器材材要要求求A1、A2同规格，同规格，RRL，L较大较大L很大很大(有铁芯有铁芯)现现象象在在S闭合瞬间，灯闭合瞬间，灯A2立即亮起来，灯立即亮起来，灯A1逐逐渐变亮，最终一样亮渐变亮，最终一样亮在开关在开关S断开时，灯断开时，灯A渐渐熄灭或闪亮一渐渐熄灭或闪亮一下再熄灭下再熄灭通电自感通电自感断电自感断电自感原因原因由于开关闭合时，由于开关闭合时，流过电感线圈的电流过电感线圈的电流增大，使线圈产流增大，使线圈产生自感电动势，阻生自感电动势，阻碍了电流的增大，碍了电流的增大，使流过灯使流过灯A1的电流的电流比流过灯比流过灯A2的电流的电流增加得慢增加得慢S断开时，线圈

19、断开时，线圈L产生自感电动势，产生自感电动势，阻碍了电流的减小，使电流继续阻碍了电流的减小，使电流继续存在一段时间；灯存在一段时间；灯A中电流反向中电流反向不会立即熄灭若不会立即熄灭若RLRA，原来，原来的的ILIA，则，则A灯熄灭前要闪亮一灯熄灭前要闪亮一下；若下；若RLRA，原来的电流，原来的电流ILIA，则灯，则灯A逐渐熄灭不再闪亮一下逐渐熄灭不再闪亮一下能量能量转化转化情况情况电能转化为磁场能电能转化为磁场能磁场能转化为电能磁场能转化为电能2.对自感现象的深层理解对自感现象的深层理解(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通电时线圈产生的自感电动势阻碍电流的增加且与电流

20、方向相反，此时含线圈向相反，此时含线圈L的支路相当于断开的支路相当于断开(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逐逐渐变小但流过灯渐变小但流过灯A的电流方向与原来相反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，自感电动势只是延缓了过程的进行，但它不能使过程停止，更不能使过程反向更不能使过程反向如图所示的甲、乙两个电路，电感线圈的自感系数如图所示的甲、乙两个电路，电感线圈的自感系数足够大，且

21、直流电阻不可忽略，闭合开关足够大，且直流电阻不可忽略，闭合开关S，待电路达到稳定后，待电路达到稳定后，灯泡均能发光现将开关灯泡均能发光现将开关S断开，这两个电路中灯泡亮度的变化断开，这两个电路中灯泡亮度的变化情况可能是情况可能是()例例 4题型四题型四自感现象的分析自感现象的分析A甲电路中灯泡将渐渐变暗甲电路中灯泡将渐渐变暗B甲电路中灯泡将先变得更亮，然后渐渐变暗甲电路中灯泡将先变得更亮，然后渐渐变暗C乙电路中灯泡将渐渐变暗乙电路中灯泡将渐渐变暗D乙电路中灯泡将先变得更亮，然后渐渐变暗乙电路中灯泡将先变得更亮，然后渐渐变暗【思路指导】【思路指导】甲乙两电路的不同在于灯泡与电感线圈串联甲乙两电路

22、的不同在于灯泡与电感线圈串联还是灯泡跟定值电阻串联，当开关还是灯泡跟定值电阻串联，当开关S断开时灯泡亮度如何变化取断开时灯泡亮度如何变化取决于线圈的自感作用，通过灯泡的电流怎样变化，而断开决于线圈的自感作用，通过灯泡的电流怎样变化，而断开S瞬间，瞬间，线圈的自感电流是在线圈中原来稳定状态下电流的基础上逐渐减线圈的自感电流是在线圈中原来稳定状态下电流的基础上逐渐减小，由于电路的连接方式不同，自感现象发生后通过灯泡的电流小，由于电路的连接方式不同，自感现象发生后通过灯泡的电流是在以电感线圈为电源的基础上发生，依据这些知识结合具体电是在以电感线圈为电源的基础上发生，依据这些知识结合具体电路的特点解决

23、此题路的特点解决此题【解析】【解析】开关开关S断开后，甲电路中的线圈断开后，甲电路中的线圈L、灯泡和定值电、灯泡和定值电阻阻R组成闭合回路，回路中的电流从断开开关组成闭合回路，回路中的电流从断开开关S前通过线圈前通过线圈L或者或者灯泡的电流大小开始逐渐变小到零，所以甲电路中灯泡并不闪亮，灯泡的电流大小开始逐渐变小到零，所以甲电路中灯泡并不闪亮，而是渐渐变暗，选项而是渐渐变暗，选项A正确，正确，B错误；同理，乙电路中的线圈错误；同理，乙电路中的线圈L、灯泡和定值电阻灯泡和定值电阻R也组成闭合回路，回路中的电流从断开开关也组成闭合回路，回路中的电流从断开开关S前通过线圈前通过线圈L的电流大小开始逐

24、渐变小到零，如果断开开关的电流大小开始逐渐变小到零，如果断开开关S前通前通过线圈过线圈L的电流小于通过灯泡的电流，灯泡将逐渐变暗，反之，的电流小于通过灯泡的电流，灯泡将逐渐变暗，反之，如果通过线圈如果通过线圈L的电流大于通过灯泡的电流，灯泡将先变得更亮，的电流大于通过灯泡的电流，灯泡将先变得更亮，然后渐渐变暗，所以选项然后渐渐变暗，所以选项C、D均有可能均有可能【答案】【答案】ACD在如图所示的电路中，两个灵敏电流计在如图所示的电路中，两个灵敏电流计G1和和G2的零点都在刻度盘中央，当电流从的零点都在刻度盘中央，当电流从“”接线柱流入时，指针接线柱流入时，指针向右摆；电流从向右摆；电流从“”接

25、线柱流入时，指针向左摆在电路接通接线柱流入时，指针向左摆在电路接通后再断开的瞬间，下列说法中符合实际情况的是后再断开的瞬间，下列说法中符合实际情况的是()变式训练变式训练 4AG1表指针向左摆，表指针向左摆，G2表指针向右摆表指针向右摆BG1表指针向右摆，表指针向右摆，G2表指针向左摆表指针向左摆CG1、G2表的指针都向左摆表的指针都向左摆DG1、G2表的指针都向右摆表的指针都向右摆解析：解析：在接通开关后两电流表电流均由正接线柱流入，指针在接通开关后两电流表电流均由正接线柱流入，指针向右偏，当开关断开的瞬间，由于线圈的自感作用，电流表向右偏，当开关断开的瞬间，由于线圈的自感作用，电流表G1中

26、中电流方向不变，所以指针仍向右偏，但通过电流方向不变，所以指针仍向右偏，但通过G2的电流方向从负接的电流方向从负接线柱流入，所以线柱流入，所以G2的指针向左偏，故选项的指针向左偏，故选项B正确正确答案：答案：B思想方法思想方法 技巧运用技巧运用 提升素养提升素养学科素养提升学科素养提升电磁感应中的电磁感应中的“杆导轨杆导轨”模型模型“杆导轨杆导轨”模型是电磁感应问题是高考命题热点，考查的模型是电磁感应问题是高考命题热点，考查的知识点多，题目综合性强，物理情景变化复杂，导轨放置方式可知识点多，题目综合性强，物理情景变化复杂，导轨放置方式可分为水平、竖直和倾斜，杆的运动可分为匀速、匀变速、非匀变分为水平、竖直和倾斜，杆的运动可分为匀速、匀变速、非匀变速等速等(2013年安徽卷年安徽卷)如图所示，足够长平行金属导轨倾如图所示，足够长平行金属导轨倾斜放置，倾角为斜放置，倾角为37，宽度为，宽度为0.5 m，电阻忽略不计，其上端接，电阻忽略不计，其上端接一小灯泡，电阻为一小灯泡，电阻为1 .一导体棒一导体棒