（安徽適用）高考物理一輪復習要點提示 第9講 法拉第電磁感應定律 自感和渦流課件.ppt

一 感應電動勢1 感應電動勢 在中產(chǎn)生的電動勢 產(chǎn)生感應電動勢的那部分導體就相當于電源 導體的電阻相當于電源的 2 感應電流與感應電動勢的關系遵守閉合電路歐姆定律 即i 3 感生電場與感生電動勢 動生電動勢 1 感生電場 磁場變化時在周圍空間激發(fā)出的 2 感生電動勢 由產(chǎn)生的感應電動勢叫做感生電動勢 3 動生電動勢 由于而產(chǎn)生的感應電動勢叫做動生電動勢 電磁感應現(xiàn)象 內阻 電場 感生電場 導體運動 1 感生電動勢和動生電動勢都屬于感應電動勢 但二者產(chǎn)生機理有所不同 2 在實際的感應電動勢中 可能既有感生電動勢 同時也有動生電動勢 二 法拉第電磁感應定律1 內容 電路中感應電動勢的大小 跟穿過這一電路的磁通量的成正比 2 公式 n為線圈匝數(shù) 3 導體切割磁感線產(chǎn)生的電動勢 1 若b l v相互垂直 則e 2 e 為導體的運動方向與磁感線方向的夾角 三 互感 自感和渦流1 互感現(xiàn)象兩個互相靠近的線圈 當一個線圈中的電流變化時 它所產(chǎn)生的變化的會在另一個線圈中產(chǎn)生的現(xiàn)象 互感現(xiàn)象可以把能量由一個線圈傳遞到另一個線圈 變壓器就是利用現(xiàn)象制成的 2 自感現(xiàn)象由于通過導體自身的發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應現(xiàn)象 變化率 blv blvsin 磁場 感應電動勢 互感 電流 3 自感電動勢 1 定義 在現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應電動勢 2 公式 其中l(wèi)叫自感系數(shù) 它與線圈的 形狀 以及是否有鐵芯有關 自感系數(shù)的單位 是亨利 h 1mh h 1 h h 4 渦流當線圈中的電流發(fā)生變化時 在它附近的任何導體中都會產(chǎn)生像狀的感應電流 5 電磁阻尼當導體在磁場中運動時 感應電流會使導體受到安培力 安培力的方向總是導體的運動的現(xiàn)象 6 電磁驅動如果磁場相對于導體轉動 在導體中會產(chǎn)生感應電流 使導體受到的作用 使導體運動起來 這種作用稱為電磁驅動 交流電動機就是利用的原理制成的 自感 大小 匝數(shù) 10 3 10 6 水的旋渦 阻礙 安培力 安培力 電磁驅動 自感作用延緩了電路中電流的變化 使得在通電瞬間含電感的電路相當于斷路 斷電時電感線圈相當于一個電源 通過放電回路將儲存的能量釋放出來 1 關于電路中感應電動勢的大小 下列說法正確的是 a 穿過電路的磁通量越大 感應電動勢就越大b 電路中磁通量的改變量越大 感應電動勢就越大c 電路中磁通量改變越快 感應電動勢就越大d 若電路中某時刻磁通量為零 則該時刻感應電流一定為零 答案 c 2 2012年安慶模擬 下列說法正確的是 a 當線圈中電流不變時 線圈中沒有自感電動勢b 當線圈中電流反向時 線圈中自感電動勢的方向與線圈中原電流的方向相反c 當線圈中電流增大時 線圈中自感電動勢的方向與線圈中電流的方向相同d 當線圈中電流減小時 線圈中自感電動勢的方向與線圈中電流的方向相反解析 由法拉第電磁感應定律可知 當線圈中電流不變時 不產(chǎn)生自感電動勢 a對 當線圈中電流反向時 相當于電流減小 線圈中自感電動勢的方向與線圈中原電流的方向相同 b錯 當線圈中電流增大時 自感電動勢阻礙電流的增大 線圈中自感電動勢的方向與線圈中電流的方向相反 c錯 當線圈中電流減小時 自感電動勢阻礙電流的減小 線圈中自感電動勢的方向與線圈中電流的方向相同 d錯 答案 a 3 在如圖所示的電路中 線圈l的自感系數(shù)足夠大 其直流電阻忽略不計 a b是兩個相同的燈泡 下列說法中正確的是 a s閉合后 a b同時發(fā)光且亮度不變b s閉合后 a越來越亮 最后趨于穩(wěn)定c s斷開的瞬間 a b同時熄滅d s斷開的瞬間 a再次發(fā)光 然后又逐漸熄滅解析 線圈對變化的電流有阻礙作用 開關s閉合時 a b串聯(lián) 同時發(fā)光 但電流穩(wěn)定后線圈的直流電阻忽略不計 使a被短路 所以a錯誤 b正確 開關s斷開時 線圈阻礙電流變小 產(chǎn)生自感電動勢 使a再次發(fā)光 然后又逐漸熄滅 所以c錯誤 d正確 答案 d 4 如圖所示 在豎直向下的磁感應強度為b的勻強磁場中 有兩根水平放置 相距l(xiāng)且足夠長的平行金屬導軌ab cd 在導軌的a c端連接一阻值為r的電阻 一根垂直于導軌放置的金屬棒ab 質量為m 導軌和金屬棒的電阻及它們間的摩擦不計 若用恒力f水平向右拉棒ab使之運動 求金屬棒ab的最大速度 對法拉第電磁感應定律的理解 例1 半徑為a的圓形區(qū)域內有均勻磁場 磁感應強度為b 0 2t 磁場方向垂直紙面向里 半徑為b的金屬圓環(huán)與磁場同心地放置 磁場與環(huán)面垂直 其中a 0 4m b 0 6m 金屬環(huán)上分別接有燈l1 l2 兩燈的電阻均為r0 2 一金屬棒mn與金屬環(huán)接觸良好 棒與環(huán)的電阻均忽略不計 1 若棒以v0 5m s的速率在環(huán)上向右勻速滑動 求棒滑動到圓環(huán)直徑oo 的瞬時 如圖所示 mn中的電動勢和流過燈l1的電流 思路點撥 求解此題時需注意以下兩點 1 金屬棒mn滑動到圓環(huán)直徑oo 的瞬時 切割磁感線的有效長度為磁場區(qū)域的直徑 2 以oo 為軸向上翻轉90 后 隱含著線圈的有效面積減小一半 答案 1 0 8v0 4a 2 1 28 10 2w 1 一導體圓環(huán)的電阻為4 半徑為0 05m 圓環(huán)平面垂直勻強磁場 如圖所示放置 磁感應強度為4t 兩根電阻均為2 的導線oa和ob oa固定 a端b端均與環(huán)接觸 ob以4rad s的角速度逆時針沿圓環(huán)轉動 求 當ob的b端從a端滑過180 時 通過導線oa中的電流是多少 答案 0 004a 導體切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢的計算 1 導體平動切割磁感線對于導體平動切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢的計算式e blv 應從以下幾個方面理解和掌握 1 正交性本公式是在一定條件下得出的 除了磁場是勻強磁場外 還需b l v三者相互垂直 實際問題中當它們不相互垂直時 應取垂直的分量進行計算 公式可為e blvsin 為b與v方向間的夾角 2 平均性導體平動切割磁感線時 若v為平均速度 則e為平均感應電動勢 即 3 瞬時性若v為瞬時速度 則e為相應的瞬時感應電動勢 在利用上述公式計算電動勢時 要特別注意 先判定屬于哪種情況 是否符合公式的使用條件 例2 金屬桿mn和pq間距為l mp間接有電阻r 磁場如圖所示 磁感應強度為b 金屬棒ab長為2l 由圖示位置以a為軸 以角速度 勻速轉過90 順時針 求該過程中 其他電阻不計 1 r上的最大電功率 2 通過r的電量 思路點撥 解答本題時 可按以下思路分析 2 在范圍足夠大 方向豎直向下的勻強磁場中 b 0 2t 有一水平放置的光滑框架 寬度為l 0 4m 如圖所示 框架上放置一質量為0 05kg 電阻為1 的金屬桿cd 框架電阻不計 若桿cd在水平外力的作用下以恒定加速度a 2m s2 由靜止開始做勻變速運動 求 1 在5s內平均感應電動勢是多少 2 第5s末回路中的電流多大 3 第5s末作用在桿cd上的水平外力多大 答案 1 0 4v 2 0 8a 3 0 164n 通電自感和斷電自感的比較 1 通電時線圈產(chǎn)生的自感電動勢阻礙電流的增加且與電流方向相反 使電流相對緩慢地增加 2 斷電時線圈產(chǎn)生的自感電動勢與原電流方向相同 在與線圈串聯(lián)的回路中 線圈相當于電源 它提供的電流從原來的il逐漸變小 3 自感電動勢只是延緩了過程的進行 但它不能使過程停止 更不能使過程反向 4 電流穩(wěn)定時 若線圈有電阻時就相當于一個定值電阻 若不計線圈的電阻時就相當于一根導線 例3 如圖所示的電路中 三個相同的燈泡a b c和電感l(wèi)1 l2與直流電源連接 電感的電阻忽略不計 開關s從閉合狀態(tài)突然斷開時 下列判斷正確的有 a a先變亮 然后逐漸變暗b b先變亮 然后逐漸變暗c c先變亮 然后逐漸變暗d a b c都逐漸變暗 思路點撥 分析此類問題應先明確原電流的方向 然后判斷自感電流的方向及大小變化 在斷開開關時還要看線圈和用電器能不能形成回路 自主解答 a b c三個燈泡相同 設s閉合時通過三個燈泡的電流均是i 則l1中的電流為2i l2中的電流為i 在s斷開瞬間 l1中的電流由2i逐漸減小 l2的電流由i逐漸減小 l1 l2中的產(chǎn)生的感應電流方向相同 故b c兩燈的電流逐漸減小 即b c兩燈逐漸變暗 b c錯誤 兩個支路的電流匯集后為2i通過a燈 a燈電流由2i反向減弱 故a燈先變亮再逐漸變暗 即a正確 d項錯誤 答案 a 3 2012年淮南模擬 如圖 電燈的電阻為2 電流電動勢為2v 內阻不計 線圈匝數(shù)足夠多 其直流電阻為3 先合上電鍵s 穩(wěn)定后突然斷開s 則下列說法中正確的是 a 電燈立即熄滅b 電燈先變暗再熄滅c 電燈會比原來亮一下再熄滅 且電燈電流方向與s斷開前方向相同d 電燈會比原來亮一下再熄滅 且電燈電流方向與s斷開前方向相反 答案 b 1 2011年高考北京理綜 某同學為了驗證斷電自感現(xiàn)象 自己找來帶鐵心的線圈l 小燈泡a 開關s和電池組e 用導線將它們連接成如圖所示的電路 檢查電路后 閉合開關s 小燈泡發(fā)光 再斷開開關s 小燈泡僅有不顯著的延時熄滅現(xiàn)象 雖經(jīng)多次重復 仍未見老師演示時出現(xiàn)的小燈泡閃亮現(xiàn)象 他冥思苦想找不出原因 你認為最有可能造成小燈泡未閃亮的原因是 a 電源的內阻較大b 小燈泡電阻偏大c 線圈電阻偏大d 線圈的自感系數(shù)較大 解析 從實物連接圖中可以看出 線圈l與小燈泡并聯(lián) 斷開開關s時 小燈泡a中原來的電流立即消失 線圈l與小燈泡組成閉合電路 由于自感 線圈中的電流逐漸變小 使小燈泡中的電流變?yōu)榉聪蚯遗c線圈中電流相同 小燈泡未閃亮說明斷開s前 流過線圈的電流較小 原因可能是線圈電阻偏大 故選項c正確 答案 c 2 2012年合肥模擬 某地的地磁場磁感應強度的豎直分量方向向下 大小為4 5 10 5t 一靈敏電壓表連接在當?shù)厝牒：佣蔚膬砂?河寬100m 該河段漲潮和落潮時有海水 視為導體 流過 設落潮時 海水自西向東流 流速為2m s 下列說法正確的是 a 電壓表記錄的電壓為5mvb 電壓表記錄的電壓為10mvc 河南岸的電勢較高d 河北岸的電勢較高解析 由于海水自西向東流 由左手定則可判斷海水中的正離子所受磁場力向北 負離子所受磁場力向南 所以河北岸電勢較高 c錯誤 d正確 電壓表的示數(shù)e b lv 4 5 10 5 100 2v 9 10 3v 9mv a b錯誤