202X高考物理第2講法拉第電磁感應(yīng)定律自感渦流課件魯科版選修3_2

1、第第2講法拉第電磁感應(yīng)定律自感渦流講法拉第電磁感應(yīng)定律自感渦流知識(shí)排查知識(shí)排查法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律1.感應(yīng)電動(dòng)勢感應(yīng)電動(dòng)勢(1)概念：在概念：在_中產(chǎn)生的電動(dòng)勢。中產(chǎn)生的電動(dòng)勢。(2)產(chǎn)生條件：穿過回路的產(chǎn)生條件：穿過回路的_發(fā)生改變，與電路是否閉合發(fā)生改變，與電路是否閉合_。(3)方向判斷：感應(yīng)電動(dòng)勢的方向用方向判斷：感應(yīng)電動(dòng)勢的方向用_或或_判斷。判斷。電磁感應(yīng)現(xiàn)象電磁感應(yīng)現(xiàn)象磁通量磁通量楞次定律楞次定律右手定則右手定則無關(guān)無關(guān)2.法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律(1)內(nèi)容：電路中感應(yīng)電動(dòng)勢的大小與穿過這一電路的磁通量內(nèi)容：電路中感應(yīng)電動(dòng)勢的大小與穿過這一電路的磁通量_

2、成正比。成正比。變化率變化率3.導(dǎo)體切割磁感線的情形導(dǎo)體切割磁感線的情形(1)若若B、l、v相互垂直，則相互垂直，則E_。(2)vB時(shí)，時(shí)，E0。歐姆歐姆Blv自感、渦流自感、渦流1.自感現(xiàn)象自感現(xiàn)象(1)概念：由導(dǎo)體自身的概念：由導(dǎo)體自身的_變化所產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象稱為自感現(xiàn)象。變化所產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象稱為自感現(xiàn)象。(2)自感電動(dòng)勢自感電動(dòng)勢定義：由導(dǎo)體自身電流變化所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢叫做定義：由導(dǎo)體自身電流變化所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢叫做_。表達(dá)式：表達(dá)式：E_。(3)自感系數(shù)自感系數(shù)L相關(guān)因素：與線圈的形狀、相關(guān)因素：與線圈的形狀、_、長短、長短、_以及是否有鐵芯有關(guān)。以及是否有鐵芯有關(guān)。單位：

3、亨利單位：亨利(H)，1 mH_ H，1 H_ H。電流電流自感電動(dòng)勢自感電動(dòng)勢橫截面積橫截面積匝數(shù)匝數(shù)1031062.渦流渦流(1)渦流：當(dāng)線圈中電流變化時(shí)，附近的任何導(dǎo)體渦流：當(dāng)線圈中電流變化時(shí)，附近的任何導(dǎo)體(如金屬塊如金屬塊)中產(chǎn)生的旋渦狀中產(chǎn)生的旋渦狀_。(2)產(chǎn)生原因：金屬塊內(nèi)產(chǎn)生原因：金屬塊內(nèi)_變化變化感應(yīng)電動(dòng)勢感應(yīng)電動(dòng)勢感應(yīng)電流。感應(yīng)電流。感應(yīng)電流感應(yīng)電流3.電磁阻尼電磁阻尼當(dāng)導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流會(huì)使導(dǎo)體受到安培力，安培力的方向總是當(dāng)導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流會(huì)使導(dǎo)體受到安培力，安培力的方向總是_導(dǎo)體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。4.電磁驅(qū)動(dòng)電磁驅(qū)動(dòng)如果磁場相對(duì)于導(dǎo)體轉(zhuǎn)

4、動(dòng)，在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生如果磁場相對(duì)于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)，在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生_使導(dǎo)體受到安培力而使導(dǎo)使導(dǎo)體受到安培力而使導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)起來。體運(yùn)動(dòng)起來。磁通量磁通量阻礙阻礙感應(yīng)電流感應(yīng)電流小題速練小題速練1.魯科版選修魯科版選修32P14T1改編改編將閉合多匝線圈置于僅隨時(shí)間變化的磁場中，關(guān)于線圈將閉合多匝線圈置于僅隨時(shí)間變化的磁場中，關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流，下列表述正確的是中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流，下列表述正確的是()A.感應(yīng)電動(dòng)勢的大小與線圈的匝數(shù)無關(guān)感應(yīng)電動(dòng)勢的大小與線圈的匝數(shù)無關(guān)B.穿過線圈的磁通量越大，感應(yīng)電動(dòng)勢越大穿過線圈的磁通量越大，感應(yīng)電動(dòng)勢越大C.穿過線圈的磁通量變化越快，感應(yīng)電動(dòng)勢

5、越大穿過線圈的磁通量變化越快，感應(yīng)電動(dòng)勢越大D.感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向始終相同感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向始終相同答案答案C2.如圖如圖1所示，一正方形線圈的匝數(shù)為所示，一正方形線圈的匝數(shù)為n，邊長為，邊長為a，線圈平面與勻強(qiáng)磁場垂直，且一半，線圈平面與勻強(qiáng)磁場垂直，且一半處在磁場中。在處在磁場中。在t時(shí)間內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不變，大小由時(shí)間內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不變，大小由B均勻地增大到均勻地增大到2B。在。在此過程中，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為此過程中，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為()圖圖1答案答案B3.如圖如圖2所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)

6、磁場中，金屬桿、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，金屬桿MN在平在平行金屬導(dǎo)軌上以速度行金屬導(dǎo)軌上以速度v向右勻速滑動(dòng)，向右勻速滑動(dòng)，MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為E1；若磁感應(yīng)強(qiáng)度；若磁感應(yīng)強(qiáng)度增為增為2B，其他條件不變，其他條件不變，MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢變?yōu)橹挟a(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢變?yōu)镋2。則通過電阻。則通過電阻R的電流方向的電流方向及及E1與與E2之比為之比為()圖圖2A.ca，21 B.ac，21C.ac，12 D.ca，12答案答案C4.在如圖在如圖3所示的電路中，所示的電路中，A、B為兩個(gè)完全相同的燈泡，為兩個(gè)完全相同的燈泡，L為自為自感系數(shù)較大且電阻不能忽略的線圈，感系數(shù)較

7、大且電阻不能忽略的線圈，E為電源，為電源，S為開關(guān)。關(guān)為開關(guān)。關(guān)于兩燈泡點(diǎn)亮和熄滅的情況，下列說法正確的是于兩燈泡點(diǎn)亮和熄滅的情況，下列說法正確的是()A.合上開關(guān)，合上開關(guān)，A先亮，先亮，B后亮；穩(wěn)定后后亮；穩(wěn)定后A、B一樣亮一樣亮B.合上開關(guān)，合上開關(guān)，B先亮，先亮，A后亮；穩(wěn)定后后亮；穩(wěn)定后B比比A更亮一些更亮一些C.斷開開關(guān)，斷開開關(guān)，A逐漸熄滅，逐漸熄滅，B先變得更亮后再與先變得更亮后再與A同時(shí)熄滅同時(shí)熄滅D.斷開開關(guān)，斷開開關(guān)，B逐漸熄滅，逐漸熄滅，A先變得更亮后再與先變得更亮后再與B同時(shí)熄滅同時(shí)熄滅答案答案B法拉第電磁感應(yīng)定律的理解和應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律的理解和應(yīng)用1.決定感應(yīng)

8、電動(dòng)勢大小的因素決定感應(yīng)電動(dòng)勢大小的因素2.磁通量變化通常有兩種方式磁通量變化通常有兩種方式【例【例1】輕質(zhì)細(xì)線吊著一質(zhì)量為輕質(zhì)細(xì)線吊著一質(zhì)量為m0.42 kg、邊長為、邊長為L1 m、匝數(shù)、匝數(shù)n10的正方形線的正方形線圈，其總電阻為圈，其總電阻為r1 。在線圈的中間位置以下區(qū)域分布著磁場，如圖。在線圈的中間位置以下區(qū)域分布著磁場，如圖4甲所示。磁甲所示。磁場方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖乙所示。場方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖乙所示。(取取g10 m/s2)圖圖4(1)判斷線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向是順時(shí)針還是逆時(shí)針；判斷線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方

9、向是順時(shí)針還是逆時(shí)針；(2)求線圈的電功率；求線圈的電功率；(3)求在求在t4 s時(shí)輕質(zhì)細(xì)線的拉力大小。時(shí)輕質(zhì)細(xì)線的拉力大小。解析解析(1)由楞次定律知感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向。由楞次定律知感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向。(2)由法拉第電磁感應(yīng)定律得由法拉第電磁感應(yīng)定律得F安安F線線mg聯(lián)立解得聯(lián)立解得F線線1.2 N。答案答案(1)逆時(shí)針逆時(shí)針(2)0.25 W(3)1.2 N【拓展】【拓展】(1)在在【例【例1】中磁感應(yīng)強(qiáng)度為多少時(shí)，細(xì)線的拉力剛好為中磁感應(yīng)強(qiáng)度為多少時(shí)，細(xì)線的拉力剛好為0?(2)在【例在【例1】中求在】中求在6 s內(nèi)通過導(dǎo)線橫截面的電荷量？內(nèi)通過導(dǎo)線橫截面的電荷量？解析解析

10、(1)細(xì)線的拉力剛好為細(xì)線的拉力剛好為0時(shí)滿足：時(shí)滿足：F安安mg，F(xiàn)安安nBIL聯(lián)立解得聯(lián)立解得B0.84 T(2)由由qIt得得q0.56 C3 C。答案答案(1)0.84 T(2)3 C應(yīng)用電磁感應(yīng)定律需注意的三個(gè)問題應(yīng)用電磁感應(yīng)定律需注意的三個(gè)問題1.如圖如圖5所示，勻強(qiáng)磁場中有兩個(gè)導(dǎo)體圓環(huán)所示，勻強(qiáng)磁場中有兩個(gè)導(dǎo)體圓環(huán)a、b，磁場方向與圓環(huán)所在平面垂直。磁感，磁場方向與圓環(huán)所在平面垂直。磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻增大。兩圓環(huán)半徑之比為隨時(shí)間均勻增大。兩圓環(huán)半徑之比為21，圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢分別，圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢分別為為Ea和和Eb，不考慮兩圓環(huán)間的相互影響。下列說法正確的

11、是，不考慮兩圓環(huán)間的相互影響。下列說法正確的是()A.EaEb41，感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針方向，感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針方向B.EaEb41，感應(yīng)電流均沿順時(shí)針方向，感應(yīng)電流均沿順時(shí)針方向C.EaEb21，感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針方向，感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針方向D.EaEb21，感應(yīng)電流均沿順時(shí)針方向，感應(yīng)電流均沿順時(shí)針方向答案答案B2.(多選多選)(2019福建泉州檢測福建泉州檢測)如圖如圖6甲所示，甲所示，abcd是匝數(shù)為是匝數(shù)為100匝、邊長為匝、邊長為10 cm、總電阻、總電阻為為0.1 的正方形閉合導(dǎo)線圈，放在與線圈平的正方形閉合導(dǎo)線圈，放在與線圈平面垂直的圖示勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度面垂直的圖示勻強(qiáng)磁場

12、中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)隨時(shí)間間t的變化關(guān)系如圖乙所示，則以下說法正確的變化關(guān)系如圖乙所示，則以下說法正確的是的是()A.導(dǎo)線圈中產(chǎn)生的是交變電流導(dǎo)線圈中產(chǎn)生的是交變電流B.在在t2.5 s時(shí)導(dǎo)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為時(shí)導(dǎo)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為1 VC.在在02 s內(nèi)通過導(dǎo)線橫截面的電荷量為內(nèi)通過導(dǎo)線橫截面的電荷量為20 CD.在在t1 s時(shí)，導(dǎo)線圈內(nèi)電流的瞬時(shí)功率為時(shí)，導(dǎo)線圈內(nèi)電流的瞬時(shí)功率為10 W答案答案ACD導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢1.理解理解EBlv的的“四性四性”(1)正交性：本公式是在一定條件下得出的，除磁場為勻強(qiáng)磁場外，還需正交性：本公式是在一定條

13、件下得出的，除磁場為勻強(qiáng)磁場外，還需B、l、v三者互相垂直。三者互相垂直。(2)瞬時(shí)性：若瞬時(shí)性：若v為瞬時(shí)速度，則為瞬時(shí)速度，則E為相應(yīng)的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢。為相應(yīng)的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢。(3)有效性：公式中有效性：公式中l(wèi)為導(dǎo)體切割磁感線的有效長度。為導(dǎo)體切割磁感線的有效長度。(4)相對(duì)性：相對(duì)性：EBlv中的速度中的速度v是導(dǎo)體相對(duì)磁場的速度，若磁場也在運(yùn)動(dòng)，應(yīng)注意是導(dǎo)體相對(duì)磁場的速度，若磁場也在運(yùn)動(dòng)，應(yīng)注意速度間的相對(duì)關(guān)系。速度間的相對(duì)關(guān)系。EBlv區(qū)別區(qū)別研究研究對(duì)象對(duì)象閉合回路閉合回路回路中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的那回路中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的那部分導(dǎo)體部分導(dǎo)體適用適用范圍范圍對(duì)任何電磁感應(yīng)現(xiàn)象普遍適

14、用對(duì)任何電磁感應(yīng)現(xiàn)象普遍適用只適用于導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)只適用于導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情況的情況聯(lián)系聯(lián)系導(dǎo)體切割磁感線是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的特例，導(dǎo)體切割磁感線是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的特例，EBlv可由可由E推導(dǎo)得出推導(dǎo)得出圖圖73.轉(zhuǎn)動(dòng)切割轉(zhuǎn)動(dòng)切割圖圖8【例【例2】(多選多選)(2017全國卷全國卷，20)兩條平行虛線間存在一勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度方兩條平行虛線間存在一勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與紙面垂直。邊長為向與紙面垂直。邊長為0.1 m、總電阻為、總電阻為0.005 的正方形導(dǎo)線框的正方形導(dǎo)線框abcd位于紙面內(nèi)，位于紙面內(nèi)，cd邊與磁場邊界平行，如圖邊與磁場邊界平行，如圖8(a)所示。已知導(dǎo)線框一直向右做

15、勻速直線運(yùn)動(dòng)，所示。已知導(dǎo)線框一直向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，cd邊于邊于t0時(shí)刻進(jìn)入磁場。線框中感應(yīng)電動(dòng)勢隨時(shí)間變化的圖線如圖時(shí)刻進(jìn)入磁場。線框中感應(yīng)電動(dòng)勢隨時(shí)間變化的圖線如圖(b)所示所示(感應(yīng)電流的方感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢取正向?yàn)轫槙r(shí)針時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢取正)。下列說法正確的是。下列說法正確的是()A.磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.5 TB.導(dǎo)線框運(yùn)動(dòng)的速度的大小為導(dǎo)線框運(yùn)動(dòng)的速度的大小為0.5 m/sC.磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向外磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向外D.在在t0.4 s至至t0.6 s這段時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框所受的安培力大小為這段時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框所受的安培力大小為0.

16、1 N答案答案BC圖圖9答案答案AC圖圖102.(2019陜西漢中檢測陜西漢中檢測)如圖如圖10所示，一電阻為所示，一電阻為R的導(dǎo)線彎成邊長的導(dǎo)線彎成邊長為為L的等邊三角形閉合回路。虛線的等邊三角形閉合回路。虛線MN右側(cè)有磁感應(yīng)強(qiáng)度大小右側(cè)有磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為為B的勻強(qiáng)磁場，方向垂直于閉合回路所在的平面向里。下列的勻強(qiáng)磁場，方向垂直于閉合回路所在的平面向里。下列對(duì)三角形導(dǎo)線以速度對(duì)三角形導(dǎo)線以速度v向右勻速進(jìn)入磁場過程中的說法正確的向右勻速進(jìn)入磁場過程中的說法正確的是是()答案答案B渦流、自感現(xiàn)象的理解及應(yīng)用渦流、自感現(xiàn)象的理解及應(yīng)用1.自感現(xiàn)象的四大特點(diǎn)自感現(xiàn)象的四大特點(diǎn)(1)自感電動(dòng)勢總是阻

17、礙線圈中原電流的變化。自感電動(dòng)勢總是阻礙線圈中原電流的變化。(2)通過線圈中的電流不能發(fā)生突變，只能緩慢變化。通過線圈中的電流不能發(fā)生突變，只能緩慢變化。(3)電流穩(wěn)定時(shí)，自感線圈就相當(dāng)于普通導(dǎo)體。電流穩(wěn)定時(shí)，自感線圈就相當(dāng)于普通導(dǎo)體。(4)線圈的自感系數(shù)越大，自感現(xiàn)象越明顯，自感電動(dòng)勢只是延緩了過程的進(jìn)行，線圈的自感系數(shù)越大，自感現(xiàn)象越明顯，自感電動(dòng)勢只是延緩了過程的進(jìn)行，但它不能使過程停止，更不能使過程反向。但它不能使過程停止，更不能使過程反向。2.自感中自感中“閃亮閃亮”與與“不閃亮不閃亮”問題問題與線圈串聯(lián)的燈泡與線圈串聯(lián)的燈泡與線圈并聯(lián)的燈泡與線圈并聯(lián)的燈泡電路圖電路圖通電時(shí)通電時(shí)電

18、流逐漸增大，燈泡逐漸變亮電流逐漸增大，燈泡逐漸變亮電流突然增大，燈泡立刻變亮，然后電流突然增大，燈泡立刻變亮，然后逐漸減小達(dá)到穩(wěn)定逐漸減小達(dá)到穩(wěn)定斷電時(shí)斷電時(shí)電流逐漸減小，燈泡逐漸變暗，電流逐漸減小，燈泡逐漸變暗，線圈中電流方向不變線圈中電流方向不變電路中穩(wěn)態(tài)電流為電路中穩(wěn)態(tài)電流為I1、I2若若I2I1，燈泡逐漸變暗；，燈泡逐漸變暗；若若I2I1，燈泡閃亮后逐漸變暗。兩種情，燈泡閃亮后逐漸變暗。兩種情況燈泡中電流方向均改變況燈泡中電流方向均改變甲甲乙乙圖圖11【例【例3】(2017北京理綜，北京理綜，19)圖圖11甲和圖乙是教材中演示自感現(xiàn)象的兩個(gè)電路圖，甲和圖乙是教材中演示自感現(xiàn)象的兩個(gè)電路

19、圖，L1和和L2為電感線圈。實(shí)驗(yàn)時(shí)，斷開開關(guān)為電感線圈。實(shí)驗(yàn)時(shí)，斷開開關(guān)S1瞬間，燈瞬間，燈A1突然閃亮，隨后逐漸變暗；閉合突然閃亮，隨后逐漸變暗；閉合開關(guān)開關(guān)S2，燈，燈A2逐漸變亮。而另一個(gè)相同的燈逐漸變亮。而另一個(gè)相同的燈A3立即變亮，最終立即變亮，最終A2與與A3的亮度相同。的亮度相同。下列說法正確的是下列說法正確的是()A.圖甲中，圖甲中，A1與與L1的電阻值相同的電阻值相同B.圖甲中，閉合圖甲中，閉合S1，電路穩(wěn)定后，電路穩(wěn)定后，A1中電流大于中電流大于L1中電流中電流C.圖乙中，變阻器圖乙中，變阻器R與與L2的電阻值相同的電阻值相同D.圖乙中，閉合圖乙中，閉合S2瞬間，瞬間，L2中電流與變阻器中電流