高考物理一轮复习 10.2 法拉第电磁感应定律 自感同步课件

1、第2讲 法拉第电磁感应定律 自感一、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 2感应电流与感应电动势的关系：遵守 定律，I .电磁感应现象电源 电源的内阻闭合电路欧姆3.感生电场与感生电动势、动生电动势 (1)感生电场：磁场变化时在周围空间激发出的 . (2)感生电动势：由 产生的感应电动势叫做 感生电动势. (3)动生电动势：由于 而产生的感应电动势 叫做动生电动势.电场感生电场导体运动4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： 线圈的转动感

2、应电动势削弱阻碍 (1)感生电动势和动生电动势都属于感应电动势，但二者产生机理有所不同(2)在实际的感应电动势中，可能既有感生电动势，同时也有动生电动势二、法拉第电磁感应定律1内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁 通量的 成正比变化率2公式：En ，n为线圈匝数3导体切割磁感线产生的电动势 (1)若B、L、v相互垂直，则E . (2)E ，为导体的运动方向与磁感线方向的夹角BLvBLvsin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

3、制成的磁场感应电动势能量互感2自感现象 由于线圈本身的 发生变化而在它本身激发出感应 电动势的现象电流3自感电动势 (1)定义：在 现象中产生的感应电动势 (2)公式：EL 其中L叫 ，它与线圈 的 、形状、 以及是否有铁芯有关自感系数的单位：是 ,1 mH H,1 H H.自感自感系数大小圈数亨利(H)1031064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 状的感应电流水的旋涡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， 安培力的方向总是 导体的运动的现象阻碍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，

4、使导体运 动起来，这种作用称为电磁驱动 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 自感作用延缓了电路中电流的变化，使得在 通电瞬间含电感的电路相当于断路；断电时电感线圈相当于一个电源，通过放电回路将储存的能量释放出来1.感应电动势的大小决定于穿过回路的磁通量的变化率 ， 而与磁通量 、磁通量的变化量 的大小没有必然联系2磁通量的变化率 是t图象上某点切线的斜率3若 恒定，则E不变用En 所求的感应电动势为 整个回路的感应电动势，而不是回路中某部分导体的电动 势整个回路中感应电流为零时，其回路中某段导体的感 应电动势不一定为零4磁通量的变化常由B的变化或S的变化两种情况引起(1)当仅

5、由B的变化引起时，EnS(2)当仅由S的变化引起时，EnB5由En 计算出的是t时间内的平均感应电动势(1)很大， 可能很小，很小， 可能很大，感应电 动势的大小与 有关，与、无直接关系(2)用公式EnS 求感应电动势时，S为线圈在磁场范围 内的有效面积(3)通过回路截面的电荷量q仅与n、和回路电阻R有关， 与时间长短无关推导如下：q 如图921所示，导线全部为裸导线，半径为r的圆内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

6、的电荷量图921求电荷量要从电流的平均值来考虑 听课记录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求平均感应电动势 从左端到右端磁通量的变化量：BSBr2， 从左端到右端的时间：t 根据法拉第电磁感应定律，平均感应电动势所以，电路中平均感应电流为通过R的电荷量 答案 名师归纳(1)计算通过导体某一截面的电荷量必须用电流的平均值 (2)产生感应电动势的那部分导体相当于电源.1.En 求的是回路中t时间内的平均感应电动势2EBLv既能求导体做切割磁感线运动的平均感应电动势， 也能求瞬时感应电动势v为平

7、均速度，E为平均感应电动 势；v为瞬时速度，E为瞬时感应电动势，其中L为有效长度(1)EBLv的适用条件：导体棒平动垂直切割磁感线，当速度v 与磁感线B不垂直时，要求出垂直于磁感线的速度分量(2)E BL2的适用条件：导体棒绕一个端点垂直于磁感线 匀速转动切割，而不是绕导体棒上中间的某点(3)EnBSsint的适用条件：线框绕垂直于匀强磁场方向的 一条轴从中性面开始转动，与轴的位置无关，与线框的 形状无关，当从与中性面垂直的位置开始计时时，公式 变为EnBScost.3公式En 和EBlv是统一的，前者当t0时，E为瞬时值，后者v若代入平均速度v ，则求出的是平均值，只是一般来说前者求平均感应

8、电动势更方便，后者求瞬时感应电动势更方便(1)对公式EBlv，要在理解的基础上应用，不能随便代入数据如果B、l、v中任意两个量平行，则导体在磁场中运动时不切割磁感线，E0.(2)若导线是曲线，则l应是导线的有效长度，即当导线垂直切割磁感线时，导线两端点的连线在垂直于v方向上的投影长度 (12分)在范围足够大，方向竖直向下的匀强磁场中，B0.2 T，有一水平放置的光滑框架，宽度为L0.4 m，如图922所示，框架上放置一质量为0.05 kg、电阻为1 的金属杆cd，框架电阻不计若杆cd以恒定加速度a2 m/s2，由静止开始做匀变速运动，求： (1)在5 s内平均感应电动势是多少？ (2)第5 s

9、末回路中的电流多大？ (3)第5 s末作用在杆cd上的水平外力多大？图922解答本题时应把握以下两点：(1)分清求解感应电动势时用速度的平均值还是瞬时值(2)求解第(3)问时合理应用牛顿第二定律满分指导(1)5 s内的位移x at225 m5 s内的平均速度 5 m/s (2分)(也可用 求解)故平均感应电动势 0.4 V (2分)(2)第5 s末：vat10 m/s (1分)此时感应电动势：EBLv (1分)则回路中的电流为： (2分)(3)杆cd匀加速运动，由牛顿第二定律得：FF安ma (2分)即FBILma0.164 N (2分)答案(1)0.4 V(2)0.8 A(3)0.164 N

10、名师归纳(1)在计算感应电动势时，要审清题意，看清题目要求的是平均感应电动势还是瞬时感应电动势，并正确地选用公式 (2)在电磁感应现象中，产生感应电动势的那部分导体相当于 ，其电阻为 ，外电路则由 等电学元件组成内电阻电阻、电容电源1有N匝面积为S100 cm2的金属环，电阻为R0.1 ，环中磁场的变化规律如图923所示，且磁场方向垂直于环向里，在t1到t2时间内，通过金属环的电荷量是多少？图923解析：由图象可知，磁感应强度的平均变化率为：线圈中的磁通量的平均变化率为：环中的平均感应电流：通过环的电荷量为：答案：0.01N C通电自感断电自感电路图器材要求A1、A2同规格，RRL，L较大L很

11、大(有铁芯)断电自感通电自感现象在S闭合瞬间，灯A2立即亮起来，灯A1逐渐变亮，A1、A2最终一样亮在开关S断开时，灯A渐渐熄灭或闪亮一下再熄灭原因由于开关闭合时流过电感线圈的电流增大，使线圈产生自感电动势，阻碍了电流的增大，使流过灯A1的电流比流过灯A2的电流增加得慢S断开时，线圈L产生自感电动势，阻碍了电流的减小，使电流继续存在一段时间；灯A中电流反向不会立即熄灭若RLIA，则灯A熄灭前要闪亮一下；若RL RA，原来的电流IL IA，则灯A逐渐熄灭不再闪亮一下断电自感通电自感能量转化情况电能转化为磁场能磁场能转化为电能(1)通电时线圈中产生的自感电动势阻碍电流的增加，感应 电流与原电流方向

12、相反，此时含线圈L的支路相当于断开(2)断电时线圈中产生的自感电动势阻碍线圈中电流的减少， 感应电流与原电流方向相同，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)线圈的自感系数越大，现象越明显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 如图924所示的电路中，三个相同的灯泡a、b、c和电感L1、L2与直流电源连接，电感的电阻忽略不计电键S从闭合状态突然断开时，下列判断正确的有 () Aa先变亮，然后逐渐变暗 Bb先变亮，然后逐渐变暗 Cc先变亮，然后逐渐变暗 Db、c都逐渐变暗图924分析此类问题应先

13、明确原电流的方向，然后判断自感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. 解题指导a、b、c三个灯泡相同，设S闭合时通过三个灯泡的电流均是I，则L1中的电流为2I，L2中的电流为I.在S断开瞬间，L1中的电流由2I逐渐减小，L2的电流由I逐渐减小，L1、L2中的产生的感应电流方向相同，故b、c两灯的电流逐渐减小，即b、c两灯逐渐变暗，B、C错误，D项正确； 两个支路的电流汇集后为2I通过a灯，a灯电流由2I反向减弱，故a灯中的先变亮再逐渐变暗，即A正确 答案AD 名师归纳解决此类问题的关键： (1)无论是通电自感还是断电自感，都是阻碍引起自感电流的变化 (2)当电路中

14、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 ，非纯电感线圈在电流稳定时相当于 一根短路导线一个定值电阻2如图925所示的电路中，A1和A2是完全相同的 灯泡，线圈L的电阻可以忽略下列说法中正确的是()图925A合上开关S接通电路时，A2先亮，A1后亮，然后一样亮B合上开关S接通电路时，A1和A2始终一样亮C断开开关S切断电路时，A2立刻熄灭，A1过一会儿才熄灭D断开开关S切断电路时，A1和A2都要过一会儿才熄灭解析：通电瞬间，L中有自感电动势产生，与L在同一支路的灯A1要逐渐变亮，而A2和电源构成回路则立即亮；稳定后，A1与A2并联，两灯一样亮断

15、开开关瞬间，L中有自感电动势，相当于电源，与A1、A2构成回路，所以两灯都过一会儿熄灭综上所述，选项A、D正确答案：AD 随堂巩固1关于电路中感应电动势的大小，下列说法正确的是()A穿过电路的磁通量越大，感应电动势就越大B电路中磁通量的改变量越大，感应电动势就越大C电路中磁通量改变越快，感应电动势就越大D若电路在某时刻磁通量为零，则该时刻感应电动势不一定为零 解析：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，C选项中磁通量变化越快，则磁通量的变化率越大，故C选项正确，A、B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，所以感应电动势也就不一定为零，D选项错误故选C答

16、案： CD2吉他以其独特的魅力吸引了众多音乐爱好者，然而吉他有 许多种，不同吉他的工作原理是不同的电吉他与普通吉 他不同的地方是它的每一根琴弦下面安装了一种叫做拾音 器的装置，能将琴弦的振动转化为电信号，电信号经扩音 器放大，再经过扬声器就能播出优美的音乐声如图92 6所示是拾音器的结构示意图， 多匝线圈置于永久磁铁与钢制的 琴弦(电吉他不能使用尼龙弦)之间， 当弦沿着线圈平面振动时，线圈中 就会产生感应电流关于感应电流， 以下说法正确的是 ()图926A琴弦振动时，线圈中产生的感应电流是恒定的B琴弦振动时，线圈中产生的感应电流的大小变化，方 向不变C琴弦振动时，线圈中产生的感应电流的大小不变

17、，方 向变化D琴弦振动时，线圈中产生的感应电流的大小和方向都 会发生变化答案： D解析：由于琴弦在振动，线圈中的磁通量发生不均匀的变化，时快时慢，线圈中产生的感应电流的大小和方向都要发生变化，故D对3穿过闭合回路的磁通量随时间t变化的图象分别如图9 27中所示，下列关于回路中产生的感应电动势的 论述，正确的是 () 图927A图中，回路产生的感应电动势恒定不变B图中，回路产生的感应电动势一直在变大C图中，回路在0t1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D图中，回路产生的感应电动势先变小后变大解析：由产生感应电动势的条件可知，回路中磁通量发生变化才能产生感应电动势，而图中

18、，穿过回路的磁通量是一恒定值，所以回路中不产生感应电动势，选项A错；图中，穿过闭合回路的磁通量随时间t均匀变化，即是一恒量，由法拉第电磁感应定律产生的感应电动势与磁通量的变化率成正比可知，回路产生的感应电动势是一恒定值，选项B错；图中，穿过回路的磁通量在0t1时间内的变化率 大于在t1t2时间内的变化率，所以回路在0t1时间内产生的感应电动势大于在t1t2时间内产生的感应电动势，选项C错；图中，穿过回路的磁通量的变化率 先变小后变大，所以回路产生的感应电动势先变小后变大，选项D正确答案：D4一个由电阻均匀的导线绕制成的闭合线圈放在磁场中，如 图928所示，线圈平面与磁场方向成60角，磁感应 强

19、度随时间均匀变化，下列方法可使感应电流增加一倍的 是 () A把线圈匝数增加一倍 B把线圈面积增加一倍 C把线圈半径增加一倍 D改变线圈与磁场方向的夹角为另一定值图928可见，将r增加一倍，I增加一倍；改变线圈与磁场方向的夹角，sin不能变为原来的2倍(因sin最大值为1)；若将线圈的面积增加一倍，半径r增加( 1)倍，电流增加( 1)倍；I与线圈匝数无关综上所述，只有C项正确答案： C解析：设导线的电阻率为，横截面积为S0，线圈的半径为r，则5如图929所示，在竖直向下的磁感应强度为B的匀强 磁场中，有两根水平放置、相距L且足够长的平行金属导轨 AB、CD，在导轨的A、C端连接一阻值为R的电

20、阻，一根垂 直于导轨放置的金属棒ab，质量为m，导轨和金属棒的电 阻及它们间的摩擦不计，若用恒力F水平向右拉棒ab使之运 动，求金属棒ab的最大速度图929解析：ab棒受恒力F作用向右加速运动产生感应电流，ab棒在磁场中受安培力F安，如右图所示随着vEIF安F合a，当ab棒所受合力为零时，加速度为零，速度最大此时FF安0 F安BIL I EBLvm 由得：FF安F 0解得：vm答案：9、静夜四无邻，荒居旧业贫。2022/10/162022/10/16Sunday, October 16, 202210、雨中黄叶树，灯下白头人。2022/10/162022/10/162022/10/1610/1

21、6/2022 2:04:48 AM11、以我独沈久，愧君相见频。2022/10/162022/10/162022/10/16Oct-2216-Oct-2212、故人江海别，几度隔山川。2022/10/162022/10/162022/10/16Sunday, October 16, 202213、乍见翻疑梦，相悲各问年。2022/10/162022/10/162022/10/162022/10/1610/16/202214、他乡生白发，旧国见青山。16 十月 20222022/10/162022/10/162022/10/1615、比不了得就不比，得不到的就不要。十月 222022/10/16

22、2022/10/162022/10/1610/16/202216、行动出成果，工作出财富。2022/10/162022/10/1616 October 202217、做前，能够环视四周；做时，你只能或者最好沿着以脚为起点的射线向前。2022/10/162022/10/162022/10/162022/10/169、没有失败，只有暂时停止成功！。2022/10/162022/10/16Sunday, October 16, 202210、很多事情努力了未必有结果，但是不努力却什么改变也没有。2022/10/162022/10/162022/10/1610/16/2022 2:04:48 AM11

23、、成功就是日复一日那一点点小小努力的积累。2022/10/162022/10/162022/10/16Oct-2216-Oct-2212、世间成事，不求其绝对圆满，留一份不足，可得无限完美。2022/10/162022/10/162022/10/16Sunday, October 16, 202213、不知香积寺，数里入云峰。2022/10/162022/10/162022/10/162022/10/1610/16/202214、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。16 十月 20222022/10/162022/10/162022/10/1615、楚塞三湘接，荆门九派通。十月 222022/10/162022/10/162022/10/1610/16/202216、少年十五二十时，步行夺得胡马骑。2022/10/162022/10/1616 October 202217、空山新雨后，天气晚来秋。2022/10/162022/10/162022/10/1