电磁感应课件2

1、第第2 2节法拉第电磁感应定律自感现象节法拉第电磁感应定律自感现象1 1感应电动势：在感应电动势：在 中产生的电动中产生的电动势产生感应电动势的那部分导体就相当于势产生感应电动势的那部分导体就相当于 导导体的电阻相当于体的电阻相当于 2 2感应电流与感应电动势的关系：遵守感应电流与感应电动势的关系：遵守 定律，即定律，即 . .电磁感应现象电磁感应现象电源电源电源内阻电源内阻闭合电闭合电路路欧姆欧姆EI =R+ r一、感应电动势一、感应电动势1 1法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律(1)(1)定律内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一定律内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的电路的

2、 成正比成正比(2)(2)公式：公式：E E . .2 2导体切割磁感线的情形导体切割磁感线的情形(1)(1)一般情况：运动速度一般情况：运动速度v v和磁感线方向夹角为和磁感线方向夹角为，则，则E E . .(2)(2)常用情况：运动速度常用情况：运动速度v v和磁感线方向垂直，则和磁感线方向垂直，则E E . .磁通量的变化率磁通量的变化率nt BlvsinBlv二、法拉第电磁感应定律二、法拉第电磁感应定律1 1概念：由于导体本身的概念：由于导体本身的 变化而产生的电磁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感应现象称为自感，由于自感而产生的感应电动势叫做做 电流电流

3、自感电动势自感电动势三、自感三、自感3自感系数自感系数L(1)相关因素：与线圈的相关因素：与线圈的 、形状、形状、 以及是否以及是否有铁芯有关有铁芯有关(2)单位：亨利单位：亨利(H,1 mH H,1 H H)4自感电动势的方向：由楞次定律可知，自感电动势总自感电动势的方向：由楞次定律可知，自感电动势总是是 原来导体中电流的变化当回路中的电流增加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时，自感电动势和原来电流的方向 ；当回路中的；当回路中的电流减小时，自感电动势和原来电流的方向电流减小时，自感电动势和原来电流的方向 自感自感对电路中的电流变化有对电路中的电流变化有

4、作用，使电流不能突变作用，使电流不能突变大小大小匝数匝数103106阻碍阻碍相反相反相同相同阻碍阻碍例例1 1 如图所示，匀强磁场的如图所示，匀强磁场的磁感应强度方向竖直向上，大磁感应强度方向竖直向上，大小为小为B B，用电阻率为，用电阻率为、横截、横截面积为面积为S S的导线做成的边长为的导线做成的边长为l l的正方形线框的正方形线框abcdabcd水平放置，水平放置，OOOO为过为过adad、bcbc两边中两边中点的直线，线框全部都位于磁场中点的直线，线框全部都位于磁场中(1)(1)若磁感应强度随时间按若磁感应强度随时间按B BB B0 0ktkt变化变化( (k k为常量为常量) )，写

5、出磁场对线框写出磁场对线框abab边的作用力大小随时间变化的关系边的作用力大小随时间变化的关系式；式；(2)(2)若磁感应强度保持若磁感应强度保持B BB B0 0不变，线框以恒定角速度不变，线框以恒定角速度绕绕OOOO匀速转动，求线框从图示位置转过匀速转动，求线框从图示位置转过9090过程中过程中通过导线横截面的电荷量；通过导线横截面的电荷量；(3)第第(2)问中线框刚好转过问中线框刚好转过90时，求线框中的电时，求线框中的电流强度大小流强度大小【思路点拨思路点拨】正确理解法拉第电磁感应定律和正确选正确理解法拉第电磁感应定律和正确选用计算感应电动势的两个公式是解题的关键用计算感应电动势的两个

6、公式是解题的关键【方法与知识感悟方法与知识感悟】1.对法拉第电磁感应定律的理解对法拉第电磁感应定律的理解【思路点拨思路点拨】线框进入磁场时，切割磁感线的有效线框进入磁场时，切割磁感线的有效长度在变化长度在变化【答案答案】ACD例例3 3 在如图所示的电路中，在如图所示的电路中，a a、b b为两个完全相同的灯泡，为两个完全相同的灯泡，L L为自感为自感线圈，线圈，E E为电源，为电源，S S为开关关于为开关关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序，下列说法正确的是两灯泡点亮和熄灭的先后次序，下列说法正确的是( () )A A合上开关，合上开关，a a先亮，先亮，b b后亮；断开开关，后亮；断开开关，a

7、a、b b同时同时熄灭熄灭B B合上开关，合上开关，b b先亮，先亮，a a后亮；断开开关，后亮；断开开关，a a先熄灭，先熄灭，b b后熄灭后熄灭C C合上开关，合上开关，b b先亮，先亮，a a后亮；断开开关，后亮；断开开关，a a、b b同时同时熄灭熄灭D D合上开关，合上开关，a a、b b同时亮；断开开关，同时亮；断开开关，b b先熄灭，先熄灭，a a后熄灭后熄灭题型三：自感现象的理解和应用题型三：自感现象的理解和应用【思路点拨思路点拨】分析自感现象时，应先弄清电路的串、并分析自感现象时，应先弄清电路的串、并联关系，通电时与线圈联关系，通电时与线圈L串联的用电器电流逐渐变大，串联的用

8、电器电流逐渐变大，断电时，含有断电时，含有L的支路和与其并联的支路构成的回路电的支路和与其并联的支路构成的回路电流逐渐变小流逐渐变小【解析解析】合上开关后，由于合上开关后，由于a灯和线圈相连后接在电路灯和线圈相连后接在电路中，当电路中电流变化时，线圈对电流有阻碍作用，所中，当电路中电流变化时，线圈对电流有阻碍作用，所以闭合开关后，以闭合开关后，b先亮，先亮，a后亮；断开开关后，后亮；断开开关后，a、b都要都要过一会儿再灭过一会儿再灭【答案答案】C【方法与知识感悟方法与知识感悟】1.通电自感和断电自感的比较通电自感和断电自感的比较 通电自感通电自感断电自感断电自感电路图电路图 器材器材要求要求A

9、1、A2同规格，同规格，RRL，L较大较大(有铁芯有铁芯)L很大很大(有铁芯有铁芯) 通电自感通电自感断电自感断电自感现象现象在在S闭合瞬间，灯闭合瞬间，灯A2立立即亮起来，灯即亮起来，灯A1逐渐变逐渐变亮，最终一样亮亮，最终一样亮在开关在开关S断开时，灯断开时，灯A渐渐熄渐渐熄灭或闪亮一下再熄灭灭或闪亮一下再熄灭原因原因由于开关闭合时，流过由于开关闭合时，流过电感线圈的电流迅速增电感线圈的电流迅速增大，使线圈产生自感电大，使线圈产生自感电动势，阻碍了电流的增动势，阻碍了电流的增大，使流过灯大，使流过灯A1的电流的电流比流过灯比流过灯A2的电流增加的电流增加得慢得慢S断开时，线圈断开时，线圈L

10、产生自感电产生自感电动势，阻碍了电流的减小，动势，阻碍了电流的减小，使电流继续存在一段时间；使电流继续存在一段时间；灯灯A中电流反向不会立即熄中电流反向不会立即熄灭若灭若RLIA，则则A灯熄灭前要闪亮一下若灯熄灭前要闪亮一下若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转能量转化情况化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. 解决自感问题的关键：解决自感问题的关键：(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“原电流的变化原电流的变化”的阻碍作用，即延缓原电流的

11、变的阻碍作用，即延缓原电流的变化化(2)弄清电路的串、并联关系弄清电路的串、并联关系(3)电感线圈在通电瞬间相当于一个阻值由很大逐渐变电感线圈在通电瞬间相当于一个阻值由很大逐渐变小的电阻，在断电瞬间相当于一个电源在电流稳定小的电阻，在断电瞬间相当于一个电源在电流稳定时纯电感线圈相当于一根短路导线，非纯电感线圈相时纯电感线圈相当于一根短路导线，非纯电感线圈相当于一定值电阻当于一定值电阻1穿过一个单匝线圈的磁通量，始终为每秒钟均匀地穿过一个单匝线圈的磁通量，始终为每秒钟均匀地增加增加2 Wb，则，则( )A线圈中的感应电动势每秒钟增大线圈中的感应电动势每秒钟增大2 VB线圈中的感应电动势每秒钟减小

12、线圈中的感应电动势每秒钟减小2 VC线圈中的感应电动势始终为线圈中的感应电动势始终为2 VD线圈中不产生感应电动势线圈中不产生感应电动势C2某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下，某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下，大小为大小为4.5105 T一灵敏电压表连接在当地入海河一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸，河宽段的两岸，河宽100 m，该河段涨潮和落潮时有海水，该河段涨潮和落潮时有海水(视为导体视为导体)流过设落潮时，海水自西向东流，流速流过设落潮时，海水自西向东流，流速为为2 m/s.下列说法正确的是下列说法正确的是( )A电压表记录的电压为电压表记录的电压为5 mVB电压表记录的

13、电压为电压表记录的电压为9 mVC河南岸的电势较高河南岸的电势较高D河北岸的电势较高河北岸的电势较高BD【解析解析】由于海水自西向东流，由左手定则可判断海水中由于海水自西向东流，由左手定则可判断海水中的正离子所受磁场力向北，负离子所受磁场力向南，所以的正离子所受磁场力向北，负离子所受磁场力向南，所以河北岸电势较高，河北岸电势较高，D正确；电压表的示数正确；电压表的示数EBLv4.51051002 V9103 V9 mV，B正确正确D 4如图所示，如图所示，L是自感系数很大是自感系数很大电阻很小的线圈，若合上或断开电阻很小的线圈，若合上或断开开关开关S1和和S2时，可能发生的情况时，可能发生的情

14、况是是( ) A断开断开S2，S1闭合的瞬间，闭合的瞬间，L1灯逐渐亮起来灯逐渐亮起来B保持保持S1闭合，再合上闭合，再合上S2稳定后，稳定后，L2灯是暗的灯是暗的C保持保持S2闭合，断开闭合，断开S1的瞬间，的瞬间，L1灯立即熄灭，灯立即熄灭，L2灯亮一下再熄灭灯亮一下再熄灭D保持保持S2闭合，断开闭合，断开S1瞬间，瞬间，L2灯和灯和L1灯过一会儿灯过一会儿才熄灭才熄灭ABC【解析解析】只闭合只闭合S1时，由于线圈自感作用，流过时，由于线圈自感作用，流过L1灯灯的电流将逐渐增大，的电流将逐渐增大，L1灯逐渐亮起来，而灯逐渐亮起来，而L2灯是立即灯是立即变亮，故变亮，故A对再合上对再合上S2

15、稳定后，由于稳定后，由于RL很小，很小，L2灯灯几乎被短路，故几乎被短路，故L2灯是暗的，故灯是暗的，故B对对断开断开S1时，由于时，由于S2闭合，电感线圈闭合，电感线圈L与与L2构成回路，构成回路，由于自感的作用，电流将由稳定时由于自感的作用，电流将由稳定时L中的值逐渐减小，中的值逐渐减小，由由ILIL2，所以，所以L2灯将闪亮一下再熄灭而灯灯将闪亮一下再熄灭而灯L1与电与电阻阻R并联再跟并联再跟L与与L2并联后的电路串联，故灯并联后的电路串联，故灯L1立即立即熄灭，所以熄灭，所以C对、对、D错错1 1关于电路中感应电动势的大小，下列说法正确关于电路中感应电动势的大小，下列说法正确的是的是(

16、 )( )A A穿过电路的磁通量越大，感应电动势就越大穿过电路的磁通量越大，感应电动势就越大B B电路中磁通量的改变量越大，感应电动势就越电路中磁通量的改变量越大，感应电动势就越大大C C电路中磁通量改变越快，感应电动势就越大电路中磁通量改变越快，感应电动势就越大D D若电路在某时刻磁通量为零，则该时刻感应电若电路在某时刻磁通量为零，则该时刻感应电动势一定为零动势一定为零C【夯实基础夯实基础】【解析解析】根据法拉第电磁感应定律，感应电动势正比于磁根据法拉第电磁感应定律，感应电动势正比于磁通量的变化率，通量的变化率，C选项中磁通量变化越快，则磁通量的变选项中磁通量变化越快，则磁通量的变化率越大，

17、故化率越大，故C选项正确，选项正确，A、B选项错误某时刻的磁通选项错误某时刻的磁通量为零，但该时刻磁通量的变化率不一定为零，所以感应量为零，但该时刻磁通量的变化率不一定为零，所以感应电动势也就不一定为零，电动势也就不一定为零，D选项错误故选选项错误故选C.2一闭合线圈，放在随时间均匀变化的磁场中，线一闭合线圈，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减圈平面和磁场方向垂直，若想使线圈中感应电流减小为原来的一半，下述哪些方法是可行的小为原来的一半，下述哪些方法是可行的( )A使线圈匝数增加一倍使线圈匝数增加一倍B使线圈面积减小一半使线圈面积减小一半C使线圈匝数减少

18、一半使线圈匝数减少一半D使磁感应强度的变化率减小一半使磁感应强度的变化率减小一半D3在如图所示的电路中，带铁在如图所示的电路中，带铁芯的、电阻较小的线圈芯的、电阻较小的线圈L与灯与灯A并联，合上电键并联，合上电键S，灯，灯A正常发正常发光，则下列说法正确的是光，则下列说法正确的是( )A当断开当断开S时，灯时，灯A立即熄灭立即熄灭B当断开当断开S时，灯时，灯A突然闪亮后熄灭突然闪亮后熄灭C若用电阻值与线圈若用电阻值与线圈L相同的电阻取代相同的电阻取代L接入电路，接入电路，当断开当断开S时，灯时，灯A立即熄灭立即熄灭D若用电阻值与线圈若用电阻值与线圈L相同的电阻取代相同的电阻取代L接入电路，接入

19、电路，当断开当断开S时，灯时，灯A突然闪亮后熄灭突然闪亮后熄灭BC【解析解析】当当S断开时，线圈断开时，线圈L产生自感电动势，和产生自感电动势，和A形成回路，形成回路，又线圈又线圈L电阻较小，故电阻较小，故A突然闪亮后熄灭若用电阻代替线突然闪亮后熄灭若用电阻代替线圈圈L，则无自感现象，断开，则无自感现象，断开S时，灯时，灯A立即熄灭，选项立即熄灭，选项B、C正正确确4 4如图所示，匀强磁场的方向如图所示，匀强磁场的方向垂直于电路所在平面，导体棒与垂直于电路所在平面，导体棒与电路接触良好当导体棒电路接触良好当导体棒abab在外在外力力F F作用下从左向右做匀加速直线运动时，若不计摩擦作用下从左向

20、右做匀加速直线运动时，若不计摩擦和导体棒的电阻，整个过程中，灯泡和导体棒的电阻，整个过程中，灯泡L L未被烧毁，电容未被烧毁，电容器器C C未被击穿，则该过程中未被击穿，则该过程中( )( )A A感应电动势将变大感应电动势将变大B B电容器电容器C C的上极板带负电的上极板带负电C C电容器两极板间的电场强度将减小电容器两极板间的电场强度将减小D D灯泡的亮度变大灯泡的亮度变大AD【能力提升能力提升】【解析解析】因因ab棒做匀加速直线运动，由棒做匀加速直线运动，由EBlv知，感知，感应电动势增大，回路中的电流变大，灯泡变亮，故应电动势增大，回路中的电流变大，灯泡变亮，故A、D正确；因正确；因

21、v均匀增大，电动势增大，则电容器两端均匀增大，电动势增大，则电容器两端电压增大，极板间的电场强度增大，电压增大，极板间的电场强度增大，C错；由右手定错；由右手定则知，电容器则知，电容器C的上极板带正电，的上极板带正电，B错误错误5图中图中ad所示分别为穿过某一闭合回路的磁通量所示分别为穿过某一闭合回路的磁通量随时间随时间t变化的图象，关于回路中产生的感应电动势下变化的图象，关于回路中产生的感应电动势下列论述正确的是列论述正确的是( )A图图a中回路产生的感应电动势恒定不变中回路产生的感应电动势恒定不变B图图b中回路产生的感应电动势一直在变大中回路产生的感应电动势一直在变大C图图c中回路在中回路

22、在0t1时间内产生的感应电动势小于在时间内产生的感应电动势小于在t1t2时间内产生的感应电动势时间内产生的感应电动势D图图d中回路产生的感应电动势先变小再变大中回路产生的感应电动势先变小再变大D【解析解析】磁通量磁通量随时间随时间t变化的图象中，斜率表示感变化的图象中，斜率表示感应电动势，所以图应电动势，所以图a中不产生感应电动势，图中不产生感应电动势，图b中产生中产生恒定的感应电动势，图恒定的感应电动势，图c中中0t1时间内的感应电动势大时间内的感应电动势大于于t1t2时间内的感应电动势，图时间内的感应电动势，图d中感应电动势先变小中感应电动势先变小再变大再变大A 7半径为半径为r带缺口的刚

23、性金带缺口的刚性金属圆环在纸面上固定放置，属圆环在纸面上固定放置，在圆环的缺口两端引出两根在圆环的缺口两端引出两根导线，分别与两块垂直于纸导线，分别与两块垂直于纸面固定放置的平行金属板连面固定放置的平行金属板连接，两板间距为接，两板间距为d，如图甲所，如图甲所示有一变化的磁场垂直于示有一变化的磁场垂直于纸面，规定向内为正，变化纸面，规定向内为正，变化规律如图乙所示在规律如图乙所示在t0时刻平板之间中心有一重力时刻平板之间中心有一重力不计，电荷量为不计，电荷量为q的静止微粒则以下说法正确的是的静止微粒则以下说法正确的是( )A BC 9如图所示的电路中，电源的电动如图所示的电路中，电源的电动势为

24、势为E，内阻为，内阻为r，电感，电感L的电阻不计，的电阻不计，电阻电阻R的阻值大于灯泡的阻值大于灯泡D的阻值在的阻值在t0时刻闭合开关时刻闭合开关S，经过一段时间后，在，经过一段时间后，在tt1时刻断时刻断开开S.下列表示下列表示A、B两点间电压两点间电压UAB随时间随时间t变化的图象中，变化的图象中，正确的是正确的是( )B11法拉第曾提出一种利用河流法拉第曾提出一种利用河流发电的设想，并进行了实验研究发电的设想，并进行了实验研究实验装置的示意图如右，两块面实验装置的示意图如右，两块面积均为积均为S的矩形金属板，平行、正的矩形金属板，平行、正对、竖直地全部浸在河水中，间距为对、竖直地全部浸在河水中，间距为d，水流速度处处，水流速度处处相同，大小为相同，大小为v，方向水平金属板与水流方向平行，方向水平金属板与水流方向平行，地磁场磁感应强度的竖直分量为地磁场磁感应强度的竖直分量为B，水的电阻率为，水的电阻率为，水面上方有一阻值为水面上方有一阻值为R的电阻通过绝缘导线和电键的电阻通过绝缘导线和电键K连连接到两金属板上，忽略边缘效应求：接到两金属板上，忽略边缘效应求：(1)该发电装置的电动势；该发电装置的电动势；(2)通过电阻通过电阻R的电流强度；的电流强度；(3)电阻电阻R消耗的电功率消耗的电