新教科版第11章第2讲法拉第电磁感应定律及其应用课件（36张）

第2讲法拉第电磁感应定律及其应用第十一章内容索引0102强基础固本增分研考点精准突破强基础固本增分一、法拉第电磁感应定律1.感应电动势(1)概念:在

电磁感应现象

中产生的电动势。

(2)产生条件:穿过回路的

磁通量

发生改变,与电路是否闭合

无关

。在电源内部由负极指向正极(3)方向判断:感应电动势的方向用

楞次定律

或

右手定则

判断。

2.法拉第电磁感应定律(1)内容:感应电动势的大小跟穿过这一电路的

磁通量的变化率

成正比。

感应电动势与匝数有关3.导体切割磁感线的情形v是导体相对磁场的速度(2)线圈匝数n越多,磁通量越大,产生的感应电动势也越大。(

×

)(3)公式E=Blv中的l是导体棒的总长度。(

×

)(4)磁场相对导体棒运动时,导体棒中也可能产生感应电动势。(

√

)二、自感、涡流1.自感现象(1)概念:由于导体本身的

电流

变化而产生的电磁感应现象称为自感。(2)自感电动势①定义:在自感现象中产生的感应电动势叫作

自感电动势

。

(3)自感系数L①相关因素:与线圈的

大小

、形状、

匝数

以及是否有铁芯有关。

②单位:亨利(H),1mH=

10-3

H,1μH=

10-6

H。

2.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

感应电流

,这种电流看起来像水的漩涡,所以叫涡流。

3.电磁阻尼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

阻碍

导体的运动。

4.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

使导体受到安培力而运动起来。

易错辨析·判一判(5)线圈中的电流越大,自感系数也越大。(

×

)(6)对于同一线圈,当电流变化越快时,线圈中的自感电动势越大。(

√

)研考点精准突破考点一法拉第电磁感应定律的应用(师生共研)2.法拉第电磁感应定律应用的三种情况

3.在有关图像问题中,磁通量的变化率

是Φ-t图像上某点切线的斜率,利用斜率和线圈匝数可以确定该点感应电动势的大小。典例1.(多选)空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场,其边界如图甲中虚线MN所示。一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为S,将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内,圆心O在MN上。t=0时磁感应强度的方向如图甲所示;磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示。则在t=0到t=t1的时间间隔内(

)A.圆环所受安培力的方向始终不变B.圆环中的感应电流始终沿顺时针方向思维点拨

(1)根据楞次定律判定感应电流方向,但要注意若由此盲目认为安培力方向始终不变,易错选。(2)根据感应电动势E=S有效

计算电动势,然后根据闭合电路欧姆定律计算电流,但要注意S有效为圆环回路在磁场中的有效面积,而不是圆环回路的面积。答案

BC解析

根据楞次定律可知,圆环中的感应电流始终沿顺时针方向,B正确。从0到t1,电流方向未变,磁场方向改变,根据左手定则,安培力方向必定改变,A错误。对点演练1.(多选)(2023天津模拟)将一段导线绕成如图甲所示的闭合回路,并固定在水平面内。回路的ab边置于磁感应强度大小为B1、方向竖直向下的匀强磁场Ⅰ中;回路的圆环区域内有竖直方向的磁场Ⅱ,以竖直向下为磁场Ⅱ的正方向,其磁感应强度B随时间t变化的图像如图乙所示。导线的总电阻为R,圆环面积为S,ab边长为L,则下列说法正确的是(

)

答案

AC2.如图甲所示,正方形硬质金属框abcd放置在磁场中,金属框平面与磁场方向垂直。磁感应强度B随时间t变化规律如图乙所示。在0~0.2s与0.2~0.6s的时间内(

)A.通过金属框的电荷量之比为2∶1B.金属框中电流的电功率之比为4∶1C.金属框中产生的焦耳热之比为4∶1D.金属框ab边受到的安培力方向相同答案

B考点二导体棒切割磁感线产生感应电动势的分析与计算(名师破题)导体棒切割磁感线时,可有以下三种情况

典例2.如图所示,abcd为水平放置的U形光滑金属导轨,ab与cd的间距为l,导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场,磁感应强度大小为B,导轨电阻不计,金属杆MN倾斜放置,与导轨成θ角,单位长度的电阻为r。保持金属杆以速度v沿平行于cd的方向滑动(金属杆滑动过程中与导轨接触良好),则(

)审题指导

关键词句获取信息导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场金属杆与磁场方向垂直金属杆MN倾斜放置,与导轨成θ角金属杆切割磁感线的有效长度并不是它的实际长度,而是它沿垂直速度方向的投影的长度保持金属杆以速度v沿平行于cd的方向滑动(金属杆滑动过程中与导轨接触良好)金属杆切割磁感线产生感应电动势,金属杆相当于电源思维点拨

根据E=BLv,L是有效的切割长度,求解感应电动势。根据闭合电路欧姆定律求感应电流的大小。由F=BIL求安培力,由功率公式求解金属杆的热功率。答案

B对点演练3.(2020浙江卷)如图所示,固定在水平面上的半径为r的金属圆环内存在方向竖直向上,磁感应强度大小为B的匀强磁场。长为l的金属棒,一端与圆环接触良好,另一端固定在竖直导电转轴OO'上,随轴以角速度ω匀速转动。在圆环的A点和电刷间接有阻值为R的电阻和电容为C、板间距为d的平行板电容器,有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态。已知重力加速度为g,不计其他电阻和摩擦,下列说法正确的是(

)

答案

B

4.(多选)(2021广东卷)如图所示,水平放置足够长光滑金属导轨abc和de,ab与de平行,bc是以O为圆心的圆弧导轨。圆弧be左侧和扇形Obc内有方向如图的匀强磁场。金属杆OP的O端与e点用导线相接,P端与圆弧bc接触良好。初始时,可滑动的金属杆MN静止在平行导轨上。若杆OP绕O点在匀强磁场区域内从b到c匀速转动时,回路中始终有电流,则此过程中,下列说法正确的有(

)A.杆OP产生的感应电动势恒定B.杆OP受到的安培力不变C.杆MN做匀加速直线运动D.杆MN中的电流逐渐减小答案

AD解析

杆OP产生的感应电动势E=BL2ω是恒定的,选项A正确;杆OP开始转动后,回路中产生电流,杆MN因为受安培力也开始运动切割磁感线,杆MN中也产生了与杆OP中相反的感应电动势,导致杆MN和杆OP中的电流变小,杆OP受到的安培力变小,选项B错误,D正确;因为杆MN中的电流变小,受到的安培力也变小,杆MN做的是加速度减小的加速运动,选项C错误。考点三自感和涡流、电磁阻尼(师生共研)通电自感和断电自感的比较

自感类型通电自感断电自感器材要求A1、A2同规格R=RL,线圈L的自感较大线圈L的自感很大现象在S闭合瞬间,灯A2立即亮起来,灯A1逐渐变亮,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迅速增大,线圈中产生了自感电动势,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,自感阻碍电流的减小,使电流继续存在一段时间;灯A中有反向电流通过不会立即熄灭。若原来的IL>IA,则灯A先闪亮一下再熄灭能量转化情况电能转化为磁场能磁场能转化为电能典例3.图甲和图乙是教材中演示自感现象的两个电路图,L1和L2为电感线圈,A1、A2和A3为规格相同的灯泡。实验时,断开开关S1瞬间,灯A1突然闪亮,随后逐渐变暗;闭合开关S2,灯A2逐渐变亮,而另一个相同的灯A3立即变亮,最终A2与A3的亮度相同。下列说法正确的是(

)A.图甲中,A1与L1的电阻值相同B.图甲中,闭合S1,电路稳定后,A1中电流大于L1中电流C.图乙中,变阻器R与L2的电阻值相同D.图乙中,闭合S2瞬间,L2中电流与变阻器R中电流相等思维点拨

线圈在电路中发生自感现象,根据楞次定律可知,感应电流要“阻碍”使原磁场变化的电流的变化。电流突然增大时,会感应出逐渐减小的反向电流,使电流逐渐增大;电流突然减小时,会感应出逐渐减小的同向电流,使电流逐渐减小。答案

C解析

题图甲中,S1断开的瞬间,灯A1闪亮,故稳定时IL1>IA1,又由于RL1和RA1两端电压相等,故电阻RL1<RA1,所以A、B错误。题图乙中,稳定时A2与A3亮度相同,故电流相等,所以变阻器R与L2的阻值相同,C项正确,D项错误。对点演练5.(多选)如图所示的电路中,电感线圈L的自感系数足够大,其直流电阻忽略不计,L1、L2是两个相同的灯泡,则(

)闭合瞬间,L1不亮,L2很亮闭合瞬间,L1、L2同时亮,然后L1逐渐变暗到熄灭,L2变得更亮断开瞬间,L1闪亮一下才熄灭,L2立即熄灭断开瞬间,L1、L2立即熄灭答案

BC解析

闭合S时,电源的电压同时加到两灯泡上,L1、L2同时亮,且亮度相同,随着L中电流增大,由于线圈L直流电阻可忽略不计,分流作用增大,L1逐渐被短路直到熄灭,外电路总电阻减小,总电流增大,L2变亮,A错误,B正确;断开S,L2立即熄灭,线圈中电流减小,产生自感电动势,感应电流流过L1,L1闪亮一下后熄灭,C正确,D错误。6.用电流传感器(电流传感器相当于电流表,其电阻可以忽略不计)研究自感现象的实验电路如图所示,电源的电动势为E,内阻为r,自感线圈L的自感系数足够大,其直流电阻值大于灯泡D的阻值,在t=0时刻闭合开关S,经过一段时间后,在t=t1时刻断开开关S。下列电流随时间变化情