第九章 第二讲 法拉第电磁感应定律 自感与涡流.ppt

1、一、感应电动势 1定义：在 现象中产生的电动势产生电动 势的那部分导体相当于电源，其电阻相当于电源的内阻,2产生条件：无论电路是否闭合，只要穿过电路的 发生变化，电路中就一定产生感应电动势,电磁感应,磁,通量,3感应电流与感应电动势的关系 (1)在等效电源内部电流由 极流向 极 (2)遵守 定律，即I .,负,正,闭合电路欧姆,二、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 成正比 (2)公式： .,磁通量的变化率,2导体切割磁感线产生的感应电动势 (1)运动方向和磁感线不垂直 E ； 为导线运动方向跟 方向的夹角 (2)运动方向和磁感

2、线方向垂直：E . (3)导体棒以端点为轴转动切割：E Bl2.,Blvsin,磁感线,Blv,三、自感与涡流 1自感现象：由于通过导体自身的 而产生 的电磁感应现象 2自感电动势 (1)定义：在 中产生的感应电动势 (2)表达式： (3)自感系数L 相关因素：与线圈的 、形状、 ，以及是否有铁芯等因素有关 单位：亨利(H)，1 mH H,1 H H.,电流发生变化,自感现象,大小,圈数,103,106,(4)自感现象中自感线圈的作用 通电自感：通电时电流增大，阻碍电流增大，自感电动势和原来电流方向相反 断电自感：断电时电流减小，阻碍电流减小，自感电动势与原来电流方向相同 自感线圈的特点可以总

3、结为这样几句话：闭合时，像电阻；稳定时，像导线；断开时，像电源,3涡流 (1)概念：发生电磁感应时，导体中产生的像水中的旋涡 样的 (2)产生原因：变化的电流产生 ，激发出 ，形成感应电流,感应电流,变化的磁场,感生,电场,(3)应用 电磁阻尼：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到 ，安培力的方向总是 导体的运动 电磁驱动：如果磁场相对于导体转动，在导体中会产生 使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来,安培力,阻碍,感应电流,1.下列说法正确的是 () 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线圈中的磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一 定越大 C线圈处在磁场越

4、强的位置，线圈中产生的感应电动 势一定越大 D线圈中磁通量变化得越快，线圈中产生的感应电动 势越大,答案：D,2.穿过闭合回路的磁通量随时间t变化的图象分别如图9 21所示，下列关于回路中产生的感应电动势的论述，正确的是 (),A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再变大,答案：D,3关于线圈的自感系数，下面说法正确的是 () A线圈的自感系数越大，自感电动势就一定越大 B线圈中电流等于零时，自感系数也等于零 C线圈中电流变化越快，自感系数

5、越大 D线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定,解析：自感系数是由线圈自身的匝数、大小、形状、有无铁芯等因素决定的，故B、C错，D对；电动势不仅由自感系数决定，还与电流变化快慢有关，故A错,答案：D,4如图922所示，在x0的区域 内存在匀强磁场，磁场的方向垂 直于xy平面(纸面)向里具有一 定电阻的矩形线框abcd位于xy平 面内，线框的ab边与y轴重合 令线框从t0的时刻起由静止开 始沿x轴正方向做匀加速运动，则线框中的感应电流 (取逆时针方向的电流为正)随时间t的变化图线It图可能是图923中的 (),解析：线框匀加速向右运动时，cd边切割磁感线，由右手定则知电流方向为顺时针，方向

6、为负；由EBlv知，v均匀增加，电流成线性增大，故C项正确,答案：C,5如图924所示，电路中A、B 是完全相同的灯泡，L是一带铁 芯的线圈开关S原来闭合，则 开关S断开的瞬间 () AL中的电流方向改变，灯泡 B立即熄灭 BL中的电流方向不变，灯泡A比B熄灭慢 CL中的电流方向改变，灯泡A比B熄灭慢 DL中的电流方向不变，灯泡B要过一会儿才熄灭,解析：当开关S断开时，L与灯泡A组成回路，由于自感，L中的电流由原来数值逐渐减小，电流方向不变，A灯熄灭要慢；B灯电流瞬间消失，立即熄灭，正确的选项为B.,答案：B,典例启迪 例1如图925(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2

7、R的电阻R1连接成闭合回路 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,思路点拨解答本题时应注意以下三个方面： (1)磁场的面积为r22. (2)圆形线圈有阻值 (3)B均匀减小，线圈中的电流为定值,归纳领悟,(2)对公式的理解,题组突破 1如图926所示，一导体圆环位 于纸面内，O为圆心环内两个圆 心角为90的扇形区域内分别有 匀强磁场，两磁场

8、磁感应强度的 大小相等，方向相反且均与纸面垂 直导体杆OM可绕O转动，M端通过滑动触点与圆环良好接触在圆心和圆环间连有电阻R.杆OM以匀角速度逆时针转动，t0时恰好在图示位置规定从a到b流经,电阻R的电流方向为正，圆环和导体杆的电阻忽略不计，则杆从t0开始转动一周的过程中，电流随t变化的图象是图927中的 (),答案：C,2一线圈匝数为10匝，两接线端连一C100 F的电容器， 组成如图928甲所示的回路，回路所围面积S0.1 m2，取穿过线圈垂直向里的方向为磁场的正方向，穿过 回路的磁感应强度B随时间t的变化如图乙所示则关于 电容器两极板上的电荷量大小及M、N两极板带电的正负，下列说法中正确

9、的是 (),A带电荷量1.2103 C，M极板带正电 B带电荷量1.2103 C，N极板带正电 C带电荷量1.2104 C，M极板带正电 D带电荷量1.2104 C，N极板带正电,答案：A,典例启迪 例2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929 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？,(3)杆cd

10、匀加速运动，由牛顿第二定律得：FF安ma 即FBILma0.164 N.,答案(1)0.4 V(2)0.8 A(3)0.164 N,归纳领悟,题组突破 3如图9210所示，在竖直向下 的匀强磁场中，将一水平放置的 金属棒ab以水平速度v0抛出设 在整个过程中，棒的取向不变且 不计空气阻力，则在金属棒运动 过程中产生的感应电动势大小变化情况是 () A越来越大B越来越小 C保持不变 D无法判断,解析：金属棒水平抛出后，在垂直于磁场方向的速度不变，由EBLv可知，感应电动势也不变C项正确,答案：C,4(2010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

11、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河北岸的电势较高 B河南岸的电势较高 C电压表记录的电压为10mV D电压表记录的电压为5 mV,解析：由右手定则知，感应电流方向由南指向北，所以河北岸电势高，A正确，由EBLv得E9103 V，C错,答案：A,5(2010山东高考)如图9211所 示，空间存在两个磁场，磁感应 强度大小均为B，方向相反且垂 直纸面，MN、PQ为其边界，OO 为其对称轴一导线折成边长为 l的正方形闭合回路abcd，回路在 纸面内以恒定速度v0向右运动，当运动到关于

12、OO对称的位置时下列判断错误的是 (),A穿过回路的磁通量为零 B回路中感应电动势大小为2Blv0 C回路中感应电流的方向为顺时针方向 D回路中ab边与cd边所受安培力方向相同,解析：本题考查磁通量、法拉第电磁感应定律、右手定则、安培力、左手定则等电磁学的知识点，意在考查考生理解和综合运用知识的能力；当回路运动到关于OO对称的位置时，穿过回路的两个相反方向的磁场面积相等，且磁感应强度大小均为B，穿过回路的磁通量为零，选项A正确；ab、cd两个边均切割磁感线产生感应电动势，由右手定则可判断出，两个边产生的感应电流的方向均为逆时针方向，所以回路中感应电动势大小为2Blv0，选项B正确，选项C错误；

13、根据左手定则可判断出回路中ab、cd两个边所受安培力的方向相同，选项D正确,答案：C,典例启迪 例3在如图9212所示的电路中， a、b为两个完全相同的灯泡，L为自感 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,思路点拨通电时，线圈相当于较大电阻逐渐减小的过程，断电时，线圈中的电流逐渐减小为零,解析合上开关，b灯先亮，由于L的自

14、感作用，a灯逐渐变亮；断开开关，线圈L和灯b、a组成串联回路，a、b一起变暗直至熄灭故选C.,答案C,归纳领悟 (1)线圈总是阻碍电流变化电流增大时，它阻碍电流 的增大，相当于电阻；电流减小时，它阻碍电流的减小，相当于电源 (2)断电时，与线圈组成的闭合电路中，电流的大小和 方向与线圈中原来电流相同,题组突破 6(2011银川模拟)在图9213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 (),AG1表指针向左摆，G2表指针向右摆 BG1表指针向右摆，

15、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,答案： B,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，产生与原方向相同的自感电动势，与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,7如图9214所示是测定自感 系数很大的线圈L的直流电阻 的电路，L两端并联一只电压 表，用来测自感线圈的直流电 压，在测量完毕后，将电路解 体时应先 () A断开S1 B断开S2 C拆除电流表 D拆除电阻R,解析：当S1、S2均闭合时，电压表与线圈L并联；当S2闭合而S1断开时，电压表与线圈L串联，所以在干路断开前后自感线圈L中电流方向相同而电压表中电流方向相反只要不断开S2，线圈L与电压表就会组成回路，在断开干路时，L中产生