【优化方案】高考物理总复习 第12章第二节 法拉第电磁感应定律 自感课件 大纲

第二节法拉第电磁感应定律自感

课堂互动讲练经典题型探究知能优化演练第二节法拉第电磁感应定律

自感基础知识梳理基础知识梳理一、法拉第电磁感应定律1．法拉第电磁感应定律(1)内容：闭合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．导体切割磁感线的情形(1)若B、l、v相互垂直，则E＝______.(2)E＝Blvsinθ，θ为运动方向与磁感线方向的夹角．(3)导体棒在磁场中转动：Blv二、自感和涡流1．自感现象：当导体中电流发生变化时，导体本身就产生感应电动势，这个电动势总是______导体中原来电流的______，这种由于导体本身电流发生变化而产生的电磁感应现象叫自感现象．2．自感电动势阻碍变化大小圈数亨利(H)10－310－63.日光灯(1)启动器相当于一个自动开关，当启动器自动断开时，镇流器产生___________．(如图12－2－1)(2)镇流器是一个__________很大的线圈，其作用是：(1)日光灯启动时，产生____________．(2)日光灯正常发光时，可以____________．自感电动势自感系数瞬时高压降压限流图12－2－1名师点拨：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．课堂互动讲练1.关于电电路中中感应应电动动势的的大小小，下下列说说法正正确的的是()A．穿过过电路路的磁磁通量量越大大，感感应电电动势势就越越大B．电路路中磁磁通量量的改改变量量越大大，感感应电电动势势就越越大C．电路路中磁磁通量量改变变越快快，感感应电电动势势就越越大D．若电电路中中某时时刻磁磁通量量为零零，则则该时时刻感感应电电流一一定为为零即时应用解析：：选C.根据法法拉第第电磁磁感应应定律律，感感应电电动势势正比比于磁磁通量量的变变化率率，C选项中中磁通通量变变化越越快，，则磁磁通量量的变变化率率越大大，故故C选项正正确，，A、B选项错错误．．某时时刻的的磁通通量为为零，，但该该时刻刻磁通通量的的变化化率不不一定定为零零，所所以感感应电电流也也就不不一定定为零零，D选项错错误，，故选选C.特别提提醒：：(1)对公式式E＝Blv，要在在理解解的基基础上上应用用，不不能随随便代代入数数据．．如果果B、l、v中任意意两个个量平平行，，则导导体在在磁场场中运运动时时不切切割磁磁感线线，E＝0.(2)若导线线是曲曲线，，则l应是导导线的的有效效长度度，即即当导导线垂垂直切切割磁磁感线线时，，l是两端端点的的连线线在垂垂直于于v方向上上的投投影长长度．．(3)整个回回路中中感应应电动动势为为零时时，其其回路路中某某段导导体的的感应应电动动势不不一定定为零零．2．(2009年高考考山东东理综综卷)如图12－2－2所示，，一导导线弯弯成半半径为为a的半圆圆形闭闭合回回路．．虚线线MN右侧有有磁感感应强强度为为B的匀强强磁场场，方方向垂垂直于于回路路所在在的平平面．．回路路以速速度v向右匀匀速进进入磁磁场，，直径径CD始终与与MN垂直．．从D点到达达边界界开始始到C点进入入磁场场为止止，下下列结结论正正确的的是()即时应用图12－2－2三、对对自感感现象象的进进一步步理解解1．自感感线圈圈的作作用(1)使线圈圈中的的电流流渐变变而不不突变变，即即电流流从一一个值值到另另一个个值总总需要要一定定的时时间．．(2)在阻碍碍电流流增大大的过过程中中本身身储存存了磁磁场能能，而而在阻阻碍电电流减减小的的过程程中，，又把把储存存的磁磁场能能释放放出来来．(3)当流过过自感感线圈圈的电电流不不变时时，线线圈仅仅起导导线(或电阻阻)的作用用．2．自感感电动动势的的方向向(1)如果导导体中中原来来的电电流是是增大大的，，自感感电动动势就就要阻阻碍原原来电电流的的增大大，即即感应应电流流的方方向与与原电电流方方向相相反．．(2)如果导导体中中原来来的电电流是是减小小的，，自感感电动动势就就要阻阻碍原原来电电流的的减小小，即即感应应电流流的方方向与与原电电流的的方向向相同同．通电自感断电自感电路图器材要求A1、A2同规格，R＝RL，L较大L很大(有铁芯)，RL≪RA现象在S闭合瞬间，A2灯立即亮起来，A1灯逐渐变亮，最终一样亮在开关S断开时，灯A突然闪亮一下后再渐渐熄灭3．通电自自感和断断电自感感的对比比通电自感断电自感原因由于开关闭合时，流过电感线圈的电流迅速增大，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RL<RA，原来的IL>IA，则A灯熄灭前要闪亮一下．若RL≥RA，原来的电流IL≤IA，则灯A逐渐熄灭不再闪亮一下能量转化情况电能转化为磁场能磁场能转化为电能特别提醒醒：(1)通电时线线圈产生生的自感感电动势势阻碍电电流的增增加且与与电流方方向相反反，此时时含线圈圈L的支路相相当于断断开．(2)断电时线线圈产生生的自感感电动势势与原电电流方向向相同，，在与线线圈串联联的回路路中，线线圈相当当于电源源，它提提供的电电流从原原来的IL逐渐变小小．但流流过灯A的电流方方向与原原来相反反．(3)自感电动动势只是是延缓了了过程的的进行，，但它不不能使过过程停止止，更不不能使过过程反向向．3．如图12－2－3所示，自自感线圈圈的电阻阻比灯泡泡的电阻阻R小得多，，图中方方框为一一直流电电源，S一直合上上时，灯灯泡正常常发光；；S断开的瞬瞬间，经经过灯泡泡的电流流方向为为a→R→b，那么()A．直流电电源的左左边为正正极B．直流电电源的右右边为正正极C．S一直合上上时，φa>φbD．S断开的瞬间间，φa>φb即时应用图12－2－3解析：选BD.S断开瞬间，，由于加在在线圈和灯灯泡两端的的电压立即即消失，通通过线圈的的电流减小小，如果线线圈为一直直导线时，，电流会急急剧减小至至0，灯泡也立立即熄灭；；但线圈在在电流减小小时，会产产生自感电电动势，阻阻碍电流的的急剧减小小，延迟电电流变化的的时间，线线圈原有的的电流方向向不改变，，且通过与与之串联的的灯泡，使使灯泡的亮亮度逐渐减减弱．由于于线圈原有有电流大于于灯泡的电电流，所以以当S断开时，，灯泡会先先闪亮一下下再逐渐熄熄灭．这里里线圈相当当于灯泡的的电源．由由以上分析析可知，经经过灯泡的的电流为a→R→b，则线圈中中原有的电电流方向为为b→L→a，即电源与与b点相接处为为正极，B选项正确．．S闭合时，φb>φa；S断开时，线线圈相当于于电源，则则有φa>φb，D选项正确．．经典题型探究题型一公式E＝nΔΦ/Δt的应用有一面积为为S＝100cm2的金属环如如图12－2－4甲所示，电电阻为R＝0.1ΩΩ，环中磁场场变化规律律如图乙所所示，且磁磁场方向垂垂直环面向向里，在t1到t2时间内(1)环中感应电电流的方向向如何？(2)通过金属环环的电荷量量为多少？？例1图12－2－4【答案】(1)见解析(2)0.01C(满分样板12分)(2011年福建莆田田质检)如图12－2－5所示，水平平面上固定定一个间距距L＝1m的光滑平行行金属导轨轨，整个导导轨处在竖竖直方向的的磁感应强强度B＝1T的匀强磁场场中，导轨轨一端接阻阻值R＝9Ω的电阻．导导轨上有质质量m＝1kg、电阻r＝1Ω、长度也为为1m的导体棒，，在外力的的作用下从从t＝0开始沿平行行导轨方向向运动，其其速度随时时间的变化化规律是，，不不计导轨电电阻．求：：题型二公式E＝Blv的应用例2(1)t＝4s时导体棒受受到的安培培力的大小小；(2)请在坐标图图中画出电电流平方与与时间的关关系(I2－t)图象，并通通过该图象象计算出4s时间内电阻阻R上产生的热热量．图12－2－5作出图象如如图12－2－6所示(4分)图12－2－6【答案】(1)0.4N(2)2.88J【规律总结】求感应电动动势时，首首先应弄清清产生感应应电动势的的类型，然然后选取适适当规律．．如图12－2－7所示，平行行导轨间距距为d，左端跨接接一个电阻阻R，匀强磁场场的磁感应应强度为B，方向垂直直于平行金金属导轨所所在平面．．一根金属属棒与导轨轨成θ角放置，金金属棒与导导轨的电阻阻均不计．．当金属棒棒沿垂直于于棒的方向向以恒定的的速度v在金属导轨轨上滑行时时，通过电电阻R的电流是()图12－2－7变式训练如图12－2－8所示，两根平平行金属导轨轨固定在水平平桌面上，每每根导轨每米米的电阻为r0＝0.10ΩΩ/m，导轨的端点点P、Q用电阻可以忽忽略的导线相相连，两导轨轨间的距离l＝0.20m．有随时间变变化的匀强磁磁场垂直于桌桌面，已知磁磁感应强度B与时间t的关系为B＝kt，比例系数k＝0.020T/s.一电阻不计的的金属杆可在在导轨上无摩摩擦地滑动，，在滑动过程程中保持与导导轨垂直．在在t＝0时刻，金属杆杆紧靠在P、Q端，在外力作作用下，杆以以恒定的加速速度从静止开开始向导轨的的另一端滑动动，求在t＝6.0s时金属杆所受受的安培力．．题型三感生电动势、动生电动势同时存在的问题例3图12－2－8【思路点拨】金属杆运动产产生动生电动动势，磁场变变化产生感生生电动势，回回路中的总电电动势大小等等于动生电动动势和感生电电动势之和．．【答案】1.44××10－3N【规律总总结】解答本本题的的关键键是要要能分分析出出回路路中存存在着着两个个感应应电动动势——由磁感感应强强度的的变化化引起起的感感生电电动势势和由由金属属杆切切割磁磁感线线产生生的动动生电电动势势，并并且要要分析析清楚楚这两两个电电动势势在回回路中中极性性间的的关系系，即即是同同向的的还是是反向向的．．(2010年高考考江苏苏卷)如图12－2－9所示的的电路路中，，电源源的电电动势势为E，内阻阻为r，电感感L的电阻阻不计计，电电阻R的阻值值大于于灯泡泡D的阻阻值值．．在在t＝0时刻刻闭闭合合开开关关S，经经过过一一段段时