法拉第电磁感应定律自感LI.ppt

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1、 高三物理高考复习 第第11 11章电磁感应章电磁感应第第2 2讲讲 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律 自感自感 一、磁通量的变化率一、磁通量的变化率1定义：单位时间内磁通量的定义：单位时间内磁通量的_2物理意义：用它来描述磁通量变化的物理意义：用它来描述磁通量变化的_变化量变化量快慢快慢二、感应电动势二、感应电动势在在_现象中产生的电动势叫感应电现象中产生的电动势叫感应电动势产生感应电动势的那部分导体相当于动势产生感应电动势的那部分导体相当于_电磁感应电磁感应电源电源三、法拉第电磁感应定律三、法拉第电磁感应定律1内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一

2、电路的磁通量的这一电路的磁通量的_成正比成正比2表达式表达式E_(式中式中n为线圈匝数为线圈匝数)变化率变化率即时应用即时应用：1.关于电路中感应电动势的大小，下列说法正确的是关于电路中感应电动势的大小，下列说法正确的是()A穿过电路的磁通量越大，感应电动势就越大穿过电路的磁通量越大，感应电动势就越大B电路中磁通量的改变量越大，感应电动势就越大电路中磁通量的改变量越大，感应电动势就越大C电路中磁通量改变越快，感应电动势就越大电路中磁通量改变越快，感应电动势就越大D若电路中某时刻磁通量为零，则该时刻感应电流若电路中某时刻磁通量为零，则该时刻感应电流一定为零一定为零答案：答案：C解析：解析：选选C

3、.根据法拉第电磁感应定律，感应电动根据法拉第电磁感应定律，感应电动势正比于磁通量的变化率，势正比于磁通量的变化率，C选项中磁通量变化选项中磁通量变化越快，则磁通量的变化率越大，故越快，则磁通量的变化率越大，故C选项正确，选项正确，A、B选项错误某时刻的磁通量为零，但该时刻选项错误某时刻的磁通量为零，但该时刻磁通量的变化率不一定为零，所以感应电流也就磁通量的变化率不一定为零，所以感应电流也就不一定为零，不一定为零，D选项错误，选项错误，故选故选C.四、导体切割磁感线产生的感应电动势四、导体切割磁感线产生的感应电动势 长度为长度为L的导体在磁感应强度为的导体在磁感应强度为B的匀强的匀强磁场中做切割

4、磁感线运动时，产生感应电动磁场中做切割磁感线运动时，产生感应电动势：势：EBLvsin(为运动方向和磁感线方向为运动方向和磁感线方向的夹角的夹角)对对公式公式EBLv的理解的理解1EBLvsin 中的中的v若若为为瞬瞬时时速度，速度，则则算出的算出的E为为瞬瞬时电动势时电动势，当，当v为为平均速度平均速度时时，算出的就是，算出的就是平均平均电动势电动势2EBLvsin 中的中的l为为有效切割有效切割长长度，即度，即导导体在体在与与v垂直方向上的投影垂直方向上的投影长长度，如度，如图图中中导导体的有效体的有效长长度度l分分别为别为：甲：甲：Lcdsin(容易容易错认为错认为Labsin)乙：沿乙

5、：沿v1方向运方向运动时动时，LMN；沿；沿v2方向运方向运动时动时，L0.3.3.导体转动切割磁感线导体转动切割磁感线当导体棒在垂直于磁场的平面内，绕其一当导体棒在垂直于磁场的平面内，绕其一端为轴端为轴,以角速度以角速度匀速转动时，产生的匀速转动时，产生的感应电动势为感应电动势为E=BL =BLE=BL =BL2 2，如图所示，如图所示.五、自感五、自感1自感现象：由于导体本身的电流发生变化自感现象：由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象而产生的电磁感应现象2自感电动势：在自感现象中产生的感应电自感电动势：在自感现象中产生的感应电动势动势3自感系数：由线圈自身的性质决定，是自感系数：

6、由线圈自身的性质决定，是表示线圈本身特征的物理量大小跟线圈的表示线圈本身特征的物理量大小跟线圈的_、线圈的横截面积、线圈的横截面积、_以及有无以及有无铁芯有关自感系数单位：铁芯有关自感系数单位：_，符号为，符号为H.4自感现象中引起的电流变化，只能是逐渐自感现象中引起的电流变化，只能是逐渐变化而不可能发生突变变化而不可能发生突变长短长短匝数匝数亨亨六、日光灯六、日光灯1发光机理发光机理灯管两端各装一个灯丝，灯管内充有微量的灯管两端各装一个灯丝，灯管内充有微量的氩和稀薄的汞蒸气，灯管内壁上涂有荧光粉，氩和稀薄的汞蒸气，灯管内壁上涂有荧光粉，当两个灯丝之间的气体导电时发出紫外线，当两个灯丝之间的气

7、体导电时发出紫外线，使涂在管壁上的荧光粉发出柔和的可见光使涂在管壁上的荧光粉发出柔和的可见光管内所充气体不同，管壁所涂荧光粉不同，管内所充气体不同，管壁所涂荧光粉不同，发光颜色就不同发光颜色就不同2电路图如右图所示电路图如右图所示3启动器和镇流器的作用启动器和镇流器的作用(1)启动器启动器结构：电容、氖泡、静触片、结构：电容、氖泡、静触片、U形动触片、形动触片、管脚、外壳管脚、外壳原理：热胀冷缩原理：热胀冷缩作用：先接通电路，再瞬间断开电路，使作用：先接通电路，再瞬间断开电路，使镇流器产生瞬间高压镇流器产生瞬间高压(2)镇流器镇流器结构：线圈和铁芯结构：线圈和铁芯原理：原理：_作用：灯管启动时

8、提供一个作用：灯管启动时提供一个_，灯管工作时降压限流灯管工作时降压限流自感自感瞬时高压瞬时高压4日光灯电路的工作过程：合上开关，电源电压日光灯电路的工作过程：合上开关，电源电压220 V加在启动器两极间加在启动器两极间氖气导电发出辉光氖气导电发出辉光辉辉光产生的热量，使光产生的热量，使U形动触片膨胀伸长，与静触形动触片膨胀伸长，与静触片接触接通电路片接触接通电路镇流器的线圈和灯管的灯丝中镇流器的线圈和灯管的灯丝中通过电流通过电流氖气停止放电氖气停止放电动静触片分离动静触片分离切断切断电路电路镇流器产生很高的自感电动势，与电源电镇流器产生很高的自感电动势，与电源电压加在一起，加在灯管两端压加在

9、一起，加在灯管两端灯管中气体放电灯管中气体放电日光灯发光日光灯发光5日光灯启动后正常工作时，启动器断开，日光灯启动后正常工作时，启动器断开，电流从灯管中通过镇流器产生自感电动势电流从灯管中通过镇流器产生自感电动势起起_作用作用降压限流降压限流七七.涡流涡流当线圈中的电流发生变化时，在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它附近的任何导体中都会产生感感应电流应电流，这种电流像水的旋涡所，这种电流像水的旋涡所以叫做涡流以叫做涡流.（1）电磁阻尼：当导体在磁场中）电磁阻尼：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到运动时，感应电流会使导体受到安培力安培力，安培力的方向总是，安培力的方

10、向总是阻碍阻碍导体的运动导体的运动.（2）电磁驱动：如果磁场相对于）电磁驱动：如果磁场相对于导体运动，在导体中会产生导体运动，在导体中会产生感应感应电流电流使导体受到安培力的作用，使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来安培力使导体运动起来.交流感应交流感应电动机就是利用电动机就是利用电磁驱动电磁驱动的原理的原理工作的工作的.二、自感现象的分析方法二、自感现象的分析方法1自感电动势总是阻碍自感线圈中电自感电动势总是阻碍自感线圈中电流的变化，因此，通过自感线圈的电流流的变化，因此，通过自感线圈的电流不能发生突变不能发生突变2通电自感通电自感(1)演示通电自感电路图如下图演示通电自感电路图如下

11、图通通通通通通电电电电电电自自自自自自感感感感感感S S接通接通接通接通穿过线圈的电流穿过线圈的电流穿过线圈的电流穿过线圈的电流I I I I 增大增大增大增大穿过线圈的磁通量增大穿过线圈的磁通量增大穿过线圈的磁通量增大穿过线圈的磁通量增大线圈产生感应电动势线圈产生感应电动势线圈产生感应电动势线圈产生感应电动势B B灯逐渐亮灯逐渐亮灯逐渐亮灯逐渐亮流过流过流过流过A A、B B灯的电流随时间怎样变化？灯的电流随时间怎样变化？灯的电流随时间怎样变化？灯的电流随时间怎样变化？阻碍电流增大阻碍电流增大阻碍电流增大阻碍电流增大？分析分析分析分析B B B B灯灯灯灯IAIBItABAB 线圈中出现的感

12、应线圈中出现的感应线圈中出现的感应线圈中出现的感应电动势只是电动势只是电动势只是电动势只是阻碍阻碍阻碍阻碍了原了原了原了原电流的的变化，而非电流的的变化，而非电流的的变化，而非电流的的变化，而非阻止阻止阻止阻止，所以虽延缓了，所以虽延缓了，所以虽延缓了，所以虽延缓了电流变化的进程，但电流变化的进程，但电流变化的进程，但电流变化的进程，但最终电流仍然达到最最终电流仍然达到最最终电流仍然达到最最终电流仍然达到最大值，大值，大值，大值，BB最终会正常最终会正常最终会正常最终会正常发光。发光。发光。发光。(2)接通电路的瞬间，看到的现象：灯接通电路的瞬间，看到的现象：灯B立刻发立刻发光，灯光，灯A逐渐

13、变亮逐渐变亮(3)结论：因线圈中电流增大，线圈中产生自结论：因线圈中电流增大，线圈中产生自感电动势的方向与原电流方向相反，对要增感电动势的方向与原电流方向相反，对要增大的电流有阻碍作用，电流不能立刻增到最大的电流有阻碍作用，电流不能立刻增到最大值大值3断电自感断电自感(1)演示断电自感现象的电路图如右图所示演示断电自感现象的电路图如右图所示(2)若若R灯灯RL，断开开关前，断开开关前RL上的电流大于上的电流大于R灯灯上的电流，线圈自感系数足够大，在断开开上的电流，线圈自感系数足够大，在断开开关的瞬间，灯泡会闪亮一下后才熄灭关的瞬间，灯泡会闪亮一下后才熄灭(RL为线为线圈的直流电阻圈的直流电阻)

14、若若R灯灯RL，则断开开关前，则断开开关前RL上的电流小于或等于上的电流小于或等于R灯灯上电流，断开开关的上电流，断开开关的瞬间，灯泡不会出现闪亮的情况，但也不会瞬间，灯泡不会出现闪亮的情况，但也不会立即熄灭立即熄灭断断断断断断电电电电电电自自自自自自感感感感感感通过线圈的电流通过线圈的电流通过线圈的电流通过线圈的电流I I I I 减小减小减小减小穿过线圈的磁通量减小穿过线圈的磁通量减小穿过线圈的磁通量减小穿过线圈的磁通量减小线圈产生感应电动势线圈产生感应电动势线圈产生感应电动势线圈产生感应电动势灯闪一下才灭灯闪一下才灭灯闪一下才灭灯闪一下才灭流减小流减小流减小流减小（补偿）（补偿）（补偿）

15、（补偿）S S断开断开断开断开？2 2 感应电流方向如何？感应电流方向如何？感应电流方向如何？感应电流方向如何？1 1 原电流方向如何？原电流方向如何？原电流方向如何？原电流方向如何？OtI3 3 通过灯的电流怎样变化？通过灯的电流怎样变化？通过灯的电流怎样变化？通过灯的电流怎样变化？阻碍电阻碍电阻碍电阻碍电三、自感问题三、自感问题【例例】如右图所示的电路中，如右图所示的电路中，a、b为两个完为两个完全相同的灯泡，全相同的灯泡，L为自感线圈，为自感线圈，E为电源，为电源，S为开关关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序，为开关关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序，下列说法正确的是下列说法正确的是()A合上开关

16、，合上开关，a先亮，先亮，b后亮；断后亮；断开开关，开开关，a、b同时熄灭同时熄灭B合上开关，合上开关，b先亮，先亮，a后亮；断后亮；断开开关，开开关，a先熄灭，先熄灭，b后熄灭后熄灭C合上开关，合上开关，b先亮，先亮，a后亮；断后亮；断开开关，开开关，a、b同时熄灭同时熄灭D合上开关，合上开关，a、b同时亮；断开同时亮；断开开关，开关，b先熄灭，先熄灭，a后熄灭后熄灭【答案答案】C【解析解析】由于由于L是自感线圈，当合是自感线圈，当合上上S时，自感线圈时，自感线圈L将产生自感电动势将产生自感电动势，阻碍电流的流过，故有，阻碍电流的流过，故有b灯先亮，灯先亮，而而a灯后亮当灯后亮当S断开时，断

17、开时，a、b组成回组成回路，路，L产生自感电动势阻碍电流的减产生自感电动势阻碍电流的减弱，由此可知，弱，由此可知，a、b同时熄灭，故选同时熄灭，故选项项C正确正确【答案答案】C【例例】如下图甲乙所示的电路中，电阻如下图甲乙所示的电路中，电阻R和和自感线圈自感线圈L的电阻值都很小，且小于灯的电阻值都很小，且小于灯A的电的电阻，接通阻，接通S，使电路达到稳定，灯泡，使电路达到稳定，灯泡A发光，发光，则则()A在电路甲中，断开在电路甲中，断开S，A将渐渐变暗将渐渐变暗B在电路甲中，断开在电路甲中，断开S，A将先变得更亮，然后将先变得更亮，然后渐渐变暗渐渐变暗C在电路乙中，断开在电路乙中，断开S，A将

18、渐渐变暗将渐渐变暗D在电路乙中，断开在电路乙中，断开S，A将先变得更亮，然后将先变得更亮，然后渐渐变暗渐渐变暗【答案答案】AD 1.如图如图1127所示，两根平行金属导轨所示，两根平行金属导轨固定在水平桌面上，每根导轨每米的电阻为固定在水平桌面上，每根导轨每米的电阻为r00.10/m，导轨的端点，导轨的端点P、Q用电阻可以忽略的导用电阻可以忽略的导线相连，两导轨间的距离线相连，两导轨间的距离l0.20 m有随时间变有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面，已知磁感应强度化的匀强磁场垂直于桌面，已知磁感应强度B与与时间时间t的关系为的关系为Bkt，比例系数，比例系数k0.020 T/s.一电一电阻不计的

19、金属杆可在导轨上无摩擦地滑动，在滑阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动，在滑动过程中保持与导轨垂直在动过程中保持与导轨垂直在t0时刻，金属杆时刻，金属杆紧靠在紧靠在P、Q端，在外力作用下，杆以恒定的加速端，在外力作用下，杆以恒定的加速度从静止开始向导轨的另一端滑动，求在度从静止开始向导轨的另一端滑动，求在t6.0 s时金属杆所受的安培力时金属杆所受的安培力感生电动势、动生电动势同时存在的问题感生电动势、动生电动势同时存在的问题3+2 P140 【例例1】图图1127【思路点拨思路点拨】金属杆运动产生动生电动势，磁金属杆运动产生动生电动势，磁场变化产生感生电动势，回路中的总电动势大小场变化产生感

20、生电动势，回路中的总电动势大小等于动生电动势和感生电动势之和等于动生电动势和感生电动势之和【答案答案】1.44103 N【规律总结规律总结】解答本题的关键是要能分析出回路解答本题的关键是要能分析出回路中存在着两个感应电动势中存在着两个感应电动势由磁感应强度的变化由磁感应强度的变化引起的感生电动势和由金属杆切割磁感线产生的动引起的感生电动势和由金属杆切割磁感线产生的动生电动势，并且要分析清楚这两个电动势在回路中生电动势，并且要分析清楚这两个电动势在回路中极性间的关系，即是同向的还是反向的极性间的关系，即是同向的还是反向的 362如如图图所示，所示，导线导线全部全部为为祼祼导线导线，半径，半径为为r的的圆圆内有垂直内有垂直于于圆圆平面的匀平面的匀强强磁磁场场，磁感，磁感应应强强度度为为B，一根，一根长长度大于度大于2r的的导导体棒体棒MN以速度以速度v在在圆环圆环上无摩擦地自左端匀速滑上无摩擦地自左端匀速滑动动到右端到右端电电路中固定路中固定电电阻阻为为R，其余，其余电电阻不阻不计计，试试求求MN从从圆环圆环的左端滑的左端滑动动到右端的到右端的过过程中程中电电阻阻R上的上的电电流的平流的平均均值值及通及通过过的的电电荷量荷量3+2 P142【例例4】