第2课时 法拉第电磁感应定律 自感涡流

1、第2课时 法拉第电磁感应定律 自感涡流第1页，共47页，2022年，5月20日，7点39分，星期六 (对应学生用书第124页)第2页，共47页，2022年，5月20日，7点39分，星期六1掌握法拉第电磁感应定律的内容，并能用来计算感应电动势2会应用EBlvsin 计算导体切割磁感线时感应电动势的大小3了解自感现象，会分析与自感有关的问题第3页，共47页，2022年，5月20日，7点39分，星期六(对应学生用书第124页)第4页，共47页，2022年，5月20日，7点39分，星期六第5页，共47页，2022年，5月20日，7点39分，星期六第6页，共47页，2022年，5月20日，7点39分，星

2、期六第7页，共47页，2022年，5月20日，7点39分，星期六第8页，共47页，2022年，5月20日，7点39分，星期六(对应学生用书第124页)第9页，共47页，2022年，5月20日，7点39分，星期六2(2010年广州模拟)线圈通以如图所示的随时间变化的电流，则(CD)A0t1时间内线圈中的自感电动势最大Bt1t2时间内线圈中的自感电动势最大Ct2t3时间内线圈中的自感电动势最大Dt1t2时间内线圈中的自感电动势为零第10页，共47页，2022年，5月20日，7点39分，星期六3(2010年银川模拟)在如图所示的电路中，两个灵敏电流表G1和G2的零点都在刻度盘中央，当电流从“”接线柱

3、流入时，指针向右摆；电流从“”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(B)AG1表指针向左摆，G2表指针向右摆BG1表指针向右摆，G2表指针向左摆CG1、G2表的指针都向左摆DG1、G2表的指针都向右摆解析：电路接通后线圈中电流方向向右，当电路断开时，线圈中电流减小，产生与原电流方向相同的自感电动势，与G1、G2和电阻组成闭合回路，所以G1中电流方向向右，G2中电流方向向左，即G1指针向右摆，G2指针向左摆B项正确第11页，共47页，2022年，5月20日，7点39分，星期六(对应学生用书第125126页)第12页，共47页，2022年，5月20日，7点3

4、9分，星期六对法拉第电磁感应定律的理解第13页，共47页，2022年，5月20日，7点39分，星期六正交性B、l、v应互相垂直平均性若v为平均速度，则E为平均感应电动势，即Bl瞬时性若v为瞬时速度，则E为瞬时感应电动势有效性导体平动切割磁感线，l为导体切割磁感线的有效长度相对性EBlv中的速度v是相对于磁场B的速度，若磁场也运动，应注意速度间的相对关系第14页，共47页，2022年，5月20日，7点39分，星期六第15页，共47页，2022年，5月20日，7点39分，星期六【例1】 (2009年广东卷)(15分)如图(a)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

5、闭合回路线圈的半径为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(b)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上的电荷量q及电阻R1上产生的热量第16页，共47页，2022年，5月20日，7点39分，星期六第17页，共47页，2022年，5月20日，7点39分，星期六针对训练11：(2010年全国卷)某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下，大小为4.5105 T一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸，河宽100 m，该河段涨潮和落潮时有海水(视

6、为导体)流过设落潮时，海水自西向东流，流速为2 m/s.下列说法正确的是()A电压表记录的电压为5 mVB电压表记录的电压为9 mVC河南岸的电势较高D河北岸的电势较高解析：由右手定则知，感应电动势方向由南指向北，所以河北岸电势高，D正确，由EBlv得E9103 V，B对答案：BD.第18页，共47页，2022年，5月20日，7点39分，星期六通电自感和断电自感的比较第19页，共47页，2022年，5月20日，7点39分，星期六 (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

7、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，更不能使过程反向第20页，共47页，2022年，5月20日，7点39分，星期六【例2】 在如图所示的电路中，a、b为两个完全相同的灯泡，L为电阻可忽略不计的自感线圈，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后熄灭思路点拨：分析

8、此类问题应先明确原电流的方向然后判断感应电流的方向及大小变化在断开开关时还要看线圈和用电器能不能形成回路解析：由于L是自感线圈，当合上S时，自感线圈L将产生自感电动势，阻碍电流的增加，故有b灯先亮，而a灯后亮当S断开时，L、a、b组成回路，L产生自感电动势阻碍电流的减弱，由此可知，a、b同时逐渐熄灭，故选项C正确答案：C.第21页，共47页，2022年，5月20日，7点39分，星期六解决此类问题的关键：(1)无论是通电自感还是断电自感，自感电动势都是阻碍引起自感现象的电流的变化(2)当电路中有电感时，若电路中的电流发生变化，电感的作用总是阻碍电流的变化，纯电感线圈在电流稳定时相当于一根短路导线

9、，非纯电感线圈在电流稳定时相当于一个定值电阻第22页，共47页，2022年，5月20日，7点39分，星期六解析：刚闭合S时，电感L的感抗很大，外电阻可看成灯泡D的阻值RD；稳定后，感抗消失，外电阻为R与RD的并联值，因并联电阻阻值小于RD，故UAB变小，因此可排除选项A、C；S断开，L中电流不能立即消失，L、R、D组成回路，因此灯泡D中电流反向且逐渐变小，故UAB方向反向且逐渐减为零，故B正确答案：B.第23页，共47页，2022年，5月20日，7点39分，星期六考点一：自感现象【例1】 (基础题)(2010年东城区模拟)如图所示的电路，电源电动势为E，线圈L的电阻不计以下判断正确的是()A闭

10、合S，稳定后，电容器两端电压为EB闭合S，稳定后，电容器的a极板带正电C断开S的瞬间，电容器的a极板将带正电D断开S的瞬间，电容器的a极板将带负电解析：由题意及自感现象规律可知，当开关S闭合且电路稳定后，电容器与线圈L并联，由于线圈的直流电阻不计，所以两端电压为零，故A、B两项错误；断开S的瞬间，由自感现象规律可知，线圈中要产生感应电动势，感应电动势引起的感应电流的方向与原电流的方向一致，因而电容器a极板将带正电，故C项正确答案：C.第24页，共47页，2022年，5月20日，7点39分，星期六考点二：法拉第电磁感应定律的应用【例2】 (综合题)如图所示，导线全部为裸导线，半径为r的圆内有垂直

11、于圆平面的匀强磁场，磁感应强度为B，一根长度大于2r的导线MN以速度v在圆环上无摩擦地自左端匀速滑到右端，电路的固定电阻为R，其余电阻不计，求MN从圆环的左端滑到右端的过程中电阻R上的电流的平均值和通过电阻R的电荷量解析：MN做切割磁感线运动，有效切割长度在不断变化，用EBlv难以求得平均感应电动势，从另一角度看，回路中的磁通量在不断变化，利用法拉第电磁感应定律可以求平均感应电动势第25页，共47页，2022年，5月20日，7点39分，星期六第26页，共47页，2022年，5月20日，7点39分，星期六 (对应学生用书第126页)第27页，共47页，2022年，5月20日，7点39分，星期六答

12、案：收缩变小第28页，共47页，2022年，5月20日，7点39分，星期六本题考查感应电流的产生、磁通量、楞次定律、法拉第电磁感应定律这里有关二次电磁感应的问题，第一次的感应电流是产生第二次电磁感应的原因第29页，共47页，2022年，5月20日，7点39分，星期六2(2010年课标全国卷，21)如图所示，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

13、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(D)AE1E2，a端为正 BE1E2，b端为正CE1E2，a端为正 DE1E2，b端为正第30页，共47页，2022年，5月20日，7点39分，星期六第31页，共47页，2022年，5月20日，7点39分，星期六本题主要考查应用电磁感应定律求瞬时电动势及右手定则，考查学生分析问题，应用数学知识的能力；本题应画草图运用数学知识求出切割磁感线的有效长度和切割磁感线的瞬时速度，再据EBlv求解第32页，共47页，2022年，5月20日，7点39分，星期六(对应学生用书第276277页)第33页，共47页，2022年，5月2

14、0日，7点39分，星期六【测控导航】考点题号1.法拉第电磁感应定律的理解及应用1、4、6、8、9、102.切割磁感线产生感应电动势的问题3、73.自感现象2、5第34页，共47页，2022年，5月20日，7点39分，星期六1.下列关于感应电动势大小的说法中，正确的是(D)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大的地方，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第35页，共47页，2022年，5月20日，7点39分，星期六2(2010年北京卷)在如图(甲)所示的电路中，两个相同的小灯泡L1

15、和L2分别串联一个带铁芯的电感线圈L和一个滑动变阻器R.闭合开关S后，调整R，使L1和L2发光的亮度一样，此时流过两个灯泡的电流均为I.然后，断开S.若t时刻再闭合S，则在t前后的一小段时间内，正确反映流过L1的电流i1、流过L2的电流i2随时间t变化的图象是图(乙)中的(B)第36页，共47页，2022年，5月20日，7点39分，星期六第37页，共47页，2022年，5月20日，7点39分，星期六解析：从X到O，磁通量向上增大，由楞次定律知感应电流方向由F经G到E，当两磁极经过线圈边正上下方时，穿过线圈磁通量变化率最大，感应电动势最大，电流最大，则感应电流的大小应是先增大再减小，同理判断从O

16、到Y，电流由E经G流向F，且先增大后减小，ABC错误，D正确第38页，共47页，2022年，5月20日，7点39分，星期六第39页，共47页，2022年，5月20日，7点39分，星期六5如图所示的电路中D1和D2是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其阻值与R相同，由于存在自感现象，在开关S接通和断开时，灯泡D1和D2亮暗的顺序是(A)A接通时D1先达最亮，断开时D1后灭B接通时D2先达最亮，断开时D1后灭C接通时D1先达最亮，断开时D1先灭D接通时D2先达最亮，断开时D1先灭解析：当开关S接通时，D1和D2应该同时亮，但由于自感现象的存在，流过线圈的电流由零变大时，线圈上产生自感

17、电动势的方向是左边正极，右边负极，使通过线圈的电流从零开始慢慢增加，所以开始瞬间电流几乎全部从D1通过，而该电流又将同时分路通过D2和R，所以D1先达最亮，经过一段时间电路稳定后，D1和D2达到一样亮；当开关S断开时，电源电流立即为零，因此D2立刻熄灭，而对D1，由于通过线圈的电流突然减弱，线圈中产生自感电动势(右端为正极，左端为负极)，使线圈L和D1组成的闭合电路中有感应电流，所以D1后灭故选A.第40页，共47页，2022年，5月20日，7点39分，星期六第41页，共47页，2022年，5月20日，7点39分，星期六第42页，共47页，2022年，5月20日，7点39分，星期六8(2010

18、年龙岩模拟)矩形导线框abcd固定在匀强磁场中如图(甲)所示，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间t变化的规律如图(乙)所示，则(A)A从0到t1时间内，导线框中电流的方向为adcbaB从0到t1时间内，导线框中电流越来越小C从t1到t2时间内，导线框中电流越来越大D从t1到t2时间内，导线框bc边受到安培力大小保持不变第43页，共47页，2022年，5月20日，7点39分，星期六9如图所示，金属杆ab放在光滑的水平金属导轨上，与导轨组成闭合矩形电路，长l10.8 m，宽l20.5 m，回路总电阻R0.2 ，回路处在竖直方向的磁场中，金属杆用水平绳通过定滑轮连接质量M0.04 kg的木块，磁感应强度从B01 T开始随时间均匀增加，5 s末木块将离开水平面，不计一切摩擦，g取10 m/s2，求回路中的电流强度答案：0.4 A第44页，共47页，2022年，5月20日，7点39分，星期六10(拓展探究题)如图(a)所示，面积S0.2 m2的线圈，匝数n630，总电阻r1.0 ，线圈处在变化的磁场中，磁感应强度B随时间t按图(b)所示规律变化，方向