2016高考物理一轮复习-9.2法拉第电磁感应定律-自感-涡流ppt课件.ppt

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1、第第2课时法拉第电磁感应定律自感涡流课时法拉第电磁感应定律自感涡流 知知 识识 梳梳 理理知识点一、法拉第电磁感应定律知识点一、法拉第电磁感应定律1感应电动势感应电动势(1)概概念：在念：在 中中产产生的生的电动势电动势。(2)产产生生条条件件：穿穿过过回回路路的的 发发生生改改变变，与与电电路路是是否否闭闭合合 。(3)方向判断：感方向判断：感应电动势应电动势的方向用的方向用 或或 判断。判断。电电磁感磁感应现应现象象磁通量磁通量无关无关楞次定律楞次定律右手定右手定则则磁通量的磁通量的变变化率化率 欧姆欧姆 Blv 电电流流 自感自感电动势电动势 大小大小 匝数匝数 103 106 2涡流涡

2、流当当线线圈圈中中的的电电流流发发生生变变化化时时，在在它它附附近近的的任任何何导导体体中中都都会会产产生生 ，这这种种电电流像水的漩流像水的漩涡涡所以叫所以叫涡涡流。流。感感应电应电流流思维深化思维深化判断正误，正确的画判断正误，正确的画“”，错误的画，错误的画“”。(1)线圈中磁通量变化越大，产生的感应电动势越大。线圈中磁通量变化越大，产生的感应电动势越大。()(2)线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势越大。线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势越大。()(3)线圈中的电流越大，自感系数也越大。线圈中的电流越大，自感系数也越大。()(4)对对于于同同一一线线圈圈，当当电电流流变变化化越越

3、快快时时，线线圈圈中中的的自自感感电电动动势越大。势越大。()答案答案(1)(2)(3)(4)题题 组组 自自 测测题组一对法拉第电磁感应定律的理解及应用题组一对法拉第电磁感应定律的理解及应用1将将闭闭合合多多匝匝线线圈圈置置于于仅仅随随时时间间变变化化的的磁磁场场中中，线线圈圈平平面面与与磁磁场场方方向向垂垂直直，关关于于线线圈圈中中产产生生的的感感应应电电动动势势和和感感应应电电流，下列表述正确的是流，下列表述正确的是()A感感应电动势应电动势的大小与的大小与线线圈的匝数无关圈的匝数无关B穿穿过线过线圈的磁通量越大，感圈的磁通量越大，感应电动势应电动势越大越大C穿穿过线过线圈的磁通量圈的磁

4、通量变变化越快，感化越快，感应电动势应电动势越大越大D感感应电应电流流产产生的磁生的磁场场方向与原磁方向与原磁场场方向始方向始终终相同相同2(2014江江苏苏卷卷，1)如如图图1所所示示，一一正正方方形形线线圈圈的的匝匝数数为为n，边边长长为为a，线线圈圈平平面面与与匀匀强强磁磁场场垂垂直直，且且一一半半处处在在磁磁场场中中。在在t时时间间内内，磁磁感感应应强强度度的的方方向向不不变变，大大小小由由B均均匀匀地增大到地增大到2B。在此。在此过过程中，程中，线线圈中圈中产产生的感生的感应电动势为应电动势为()图图1题组二公式题组二公式EBlv的应用的应用3如如图图2所示，在磁感所示，在磁感应应强

5、强度度为为B、方向垂直方向垂直纸纸面向里的匀面向里的匀强强磁磁场场中，中，金属杆金属杆MN在平行金属在平行金属导轨导轨上以速上以速度度v向右匀速滑向右匀速滑动动，MN中中产产生的感生的感应电动势为应电动势为E1；若磁感；若磁感应应强强度增度增为为2B，其其他他条条件件不不变变，MN中中产产生生的的感感应应电电动动势势变变为为E2。则则通通过电过电阻阻R的的电电流方向及流方向及E1与与E2之比之比E1 E2分分别为别为()Aca,2 1 Bac,2 1Cac,1 2 Dca,1 2图图24有有一一个个匀匀强强磁磁场场边边界界是是EF，在在EF右右侧侧无无磁磁场场，左左侧侧是是匀匀强强磁磁场场区区

6、域域，如如图图3甲甲所所示示。现现有有一一个个闭闭合合的的金金属属线线框框以以恒恒定定速速度度从从EF右右侧侧水水平平进进入入匀匀强强磁磁场场区区域域。线线框框中中的的电电流流随随时时间间变变化化的的it图图象象如如图图乙乙所所示示，则则可可能能的的线线框框是是下下列四个列四个选项选项中的中的()图图3题组三自感、涡流题组三自感、涡流5某某同学同学为为了了验证验证断断电电自感自感现现象，自己找来象，自己找来带铁带铁芯的芯的线线圈圈L、小灯泡、小灯泡A、开关、开关S和和电电池池组组E，用，用导线导线将它将它们连们连接成接成如如图图4所示的所示的电电路。路。检查电检查电路路后，后，闭闭合开关合开关

7、S，小灯泡，小灯泡发发光；光；再再断断开开开开关关S，小小灯灯泡泡仅仅有有不不显显著著的的延延时时熄熄灭灭现现象象。虽虽经经多多次次重重复复，仍仍未未见见老老师师演演示示时时出出现现的的小小灯灯泡泡闪闪亮亮现现象象，他他冥冥思思苦苦想想找找不不出出原原因因。你你认认为为最最有有可可能能造造成成小小灯灯泡泡未未闪闪亮的原因是亮的原因是()图图4A电电源的内阻源的内阻较较大大 B小灯泡小灯泡电电阻偏大阻偏大C线线圈圈电电阻偏大阻偏大 D线线圈的自感系数圈的自感系数较较大大解解析析由由自自感感规规律律可可知知在在开开关关断断开开的的瞬瞬间间造造成成灯灯泡泡闪闪亮亮以以及及延延时时的的原原因因是是在在

8、线线圈圈中中产产生生了了与与原原电电流流同同向向的的自自感感电电流流且且大大于于稳稳定定时时通通过过灯灯泡泡的的原原电电流流。由由题题图图可可知知灯灯泡泡和和线线圈圈构构成成闭闭合合的的自自感感回回路路，与与电电源源无无关关，故故A错错误误；造造成成不不闪闪亮亮的的原原因因是是自自感感电电流流不不大大于于稳稳定定时时通通过过灯灯泡泡的的原原电电流流，当当线线圈圈电电阻阻小小于于灯灯泡泡电电阻阻时时才才会会出出现现闪闪亮亮现现象象，故故B错错误误，C正正确确；自自感感系系数越大，阻碍作用越强延迟现象越明显，故数越大，阻碍作用越强延迟现象越明显，故D错误。错误。答案答案C6(多多选选)(2014江

9、江苏苏卷卷，7)如如图图5所所示示，在在线线圈圈上上端端放放置置一一盛盛有有冷冷水水的的金金属属杯杯，现现接接通通交交流流电电源源，过过了了几几分分钟钟，杯杯内内的的水水沸沸腾腾起起来来。若若要要缩缩短短上上述述加加热热时时间间，下下列列措措施施可可行行的有的有()图图5A增加增加线线圈的匝数圈的匝数 B提高交流提高交流电电源的源的频频率率C将金属杯将金属杯换为换为瓷杯瓷杯 D取走取走线线圈中的圈中的铁铁芯芯解解析析当当电电磁磁铁铁接接通通交交流流电电源源时时，金金属属杯杯处处在在变变化化的的磁磁场场中中产产生生涡涡电电流流发发热热，使使水水温温升升高高。要要缩缩短短加加热热时时间间，需需增增

10、大大涡涡电电流流，即即增增大大感感应应电电动动势势或或减减小小电电阻阻。增增加加线线圈圈匝匝数数、提提高高交交变变电电流流的的频频率率都都是是为为了了增增大大感感应应电电动动势势。瓷瓷杯杯不不能能产产生生涡涡电电流流，取取走走铁铁芯芯会会导导致致磁磁性性减减弱弱。所所以以选选项项A、B正正确确，选选项项C、D错误。错误。答案答案AB【例例1】(多多选选)(2014四四川川卷卷，6)如如图图6所所示示，不不计计电电阻阻的的光光滑滑U形形金金属属框框水水平平放放置置，光光滑滑、竖竖直直玻玻璃璃挡挡板板H、P固固定定在在框框上上，H、P的的间间距距很很小小。质质量量为为0.2 kg的的细细金金属属杆

11、杆CD恰恰好好无无挤挤压压地地放放在在两两挡挡板板之之间间，与与金金属属框框接接触触良良好好并并围围成成边边长长为为1 m的的正正方方形形，其其有有效效电电阻阻为为0.1。此此时时在在整整个个空空间间加加方方向向与与水水平平面面成成30角角且且与与金金属属杆杆垂垂直直的的匀匀强强磁磁场场，磁磁感感应应强强度度随随时时间间变变化化规规律律是是B(0.40.2t)T，图图示磁示磁场场方向方向为为正方向。框、正方向。框、挡挡板和杆不板和杆不计计形形变变。则则()图图6At1 s时时，金属杆中感，金属杆中感应电应电流方向从流方向从C到到DBt3 s时时，金属杆中感，金属杆中感应电应电流方向从流方向从D

12、到到CCt1 s时时，金属杆，金属杆对挡对挡板板P的的压压力大小力大小为为0.1 NDt3 s时时，金属杆，金属杆对挡对挡板板H的的压压力大小力大小为为0.2 N应用法拉第电磁感应定律解题的一般步骤应用法拉第电磁感应定律解题的一般步骤(1)分析穿过闭合电路的磁场方向及磁通量的变化情况；分析穿过闭合电路的磁场方向及磁通量的变化情况；(2)利用楞次定律确定感应电流的方向；利用楞次定律确定感应电流的方向；(3)灵灵活活选选择择法法拉拉第第电电磁磁感感应应定定律律的的不不同同表表达达形形式式列列方方程程求求解。解。【变式训练】【变式训练】1如如图图7甲甲所所示示，电电路路的的左左侧侧是是一一个个电电容

13、容为为C的的电电容容器器，电电路路的的右右侧侧是是一一个个环环形形导导体体，环环形形导导体体所所围围的的面面积积为为S。在在环环形形导导体体中中有有一一垂垂直直纸纸面面向向里里的的匀匀强强磁磁场场，磁磁感感应应强强度度的的大大小小随随时时间间变变化化的的规规律律如如图图乙乙所所示示。则则在在0t0时时间间内内电电容器容器()图图7考点二导体切割磁感线产生感应电动势的计算考点二导体切割磁感线产生感应电动势的计算1公式公式EBlv的使用条件的使用条件(1)匀匀强磁场。强磁场。(2)B、l、v三者相互垂直。三者相互垂直。2EBlv的的“四性四性”(1)正正交交性性：本本公公式式是是在在一一定定条条件

14、件下下得得出出的的，除除磁磁场场为为匀匀强磁场外，还需强磁场外，还需B、l、v三者互相垂直。三者互相垂直。(2)瞬瞬时时性性：若若v为为瞬瞬时时速速度度，则则E为为相相应应的的瞬瞬时时感感应应电电动动势。势。(3)有效性：公式中的有效性：公式中的L为导为导体切割磁感体切割磁感线线的有效的有效长长度。度。如如图图8中，棒的有效中，棒的有效长长度度为为ab间间的距离。的距离。图图8(4)相相对对性性：EBlv中中的的速速度度v是是导导体体相相对对磁磁场场的的速速度度，若若磁磁场场也在运也在运动动，应应注意速度注意速度间间的相的相对对关系。关系。【例例2】(多多选选)如如图图9所所示示，在在一一磁磁

15、感感应应强强度度B0.5 T的的匀匀强强磁磁场场中中，垂垂直直于于磁磁场场方方向向水水平平放放着着两两根根相相距距为为h0.1 m的的平平行行金金属属导导轨轨MN和和PQ，导导轨轨电电阻阻忽忽略略不不计计，在在两两根根导导轨轨的的端端点点N、Q之之间间连连接接一一阻阻值值R0.3 的的电电阻阻，导导轨轨上上跨跨放放着着一一根根长长为为L0.2 m，每每米米阻阻值值r2.0 的的金金属属棒棒ab，金金属属棒棒与与导导轨轨正正交交放放置置，交交点点为为c、d，当当金金属属棒棒在在水水平平拉拉力力作作用用于于以以速速度度v4.0 m/s向左做匀速运向左做匀速运动时动时，则则下列下列说说法正确的是法正

16、确的是 ()图图9A金属棒金属棒a、b两端点两端点间间的的电势电势差差为为0.2 VB水平拉金属棒的力的大小水平拉金属棒的力的大小为为0.02 NC金属棒金属棒a、b两端点两端点间间的的电势电势差差为为0.32 VD回路中的回路中的发热发热功率功率为为0.06 W该该回回路路为为纯纯电电阻阻电电路路，回回路路中中的的热热功功率率为为P热热I2(Rhr)0.08 W，D错错误误；金金属属棒棒ab两两点点间间的的电电势势差差等等于于Uac、Ucd与与Udb三三者者之之和和，由由于于UcdEIrcd，所所以以UabEabIrcdBLvIhr0.32 V，A错误，错误，C正确。正确。答案答案BC【变式

17、训练】【变式训练】2(多选多选)(2014山东卷，山东卷，16)如如图图10，一端接有定，一端接有定值电值电阻的平行金阻的平行金属属轨轨道固定在水平面内，通有恒道固定在水平面内，通有恒定定电电流的流的长长直直绝缘导线绝缘导线垂直并垂直并紧紧靠靠轨轨道固定，道固定，导导体棒与体棒与轨轨道垂直道垂直且且接接触触良良好好。在在向向右右匀匀速速通通过过M、N两两区区的的过过程程中中，导导体体棒棒所所受受安安培培力力分分别别用用FM、FN表表示示。不不计计轨轨道道电电阻阻。以以下下叙述正确的是叙述正确的是()AFM向右向右 BFN向左向左CFM逐逐渐渐增大增大 DFN逐逐渐渐减小减小图图10考点三通电自

18、感和断电自感考点三通电自感和断电自感1自感现象的四大特点自感现象的四大特点(1)自自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化。感电动势总是阻碍导体中原电流的变化。(2)通过线圈中的电流不能发生突变，只能缓慢变化。通过线圈中的电流不能发生突变，只能缓慢变化。(3)电流稳定时，自感线圈就相当于普通导体。电流稳定时，自感线圈就相当于普通导体。(4)线线圈圈的的自自感感系系数数越越大大，自自感感现现象象越越明明显显，自自感感电电动动势势只只是是延延缓缓了了过过程程的的进进行行，但但它它不不能能使使过过程程停停止止，更更不不能能使过程反向。使过程反向。2自感中自感中“闪亮闪亮”与与“不闪亮不闪亮”问题问题与线

19、圈串联的灯泡与线圈串联的灯泡与线圈并联的灯泡与线圈并联的灯泡电路图电路图通电时通电时电电流逐流逐渐渐增大，灯泡逐增大，灯泡逐渐变渐变亮亮电电流突然增大，然后逐流突然增大，然后逐渐渐减小减小达到达到稳稳定定断电时断电时电电流逐流逐渐渐减小，灯泡逐减小，灯泡逐渐变渐变暗，暗，电电流方向不流方向不变变电电路中路中稳态电稳态电流流为为I1、I2：若若I2I1，灯泡逐，灯泡逐渐变渐变暗；暗；若若I2I1，灯泡，灯泡闪闪亮后逐亮后逐渐变渐变暗。暗。两种情况灯泡中两种情况灯泡中电电流方向均改流方向均改变变【例例3】(多多选选)如如图图11甲甲、乙乙所所示示的的电电路路中中，电电阻阻R和和自自感感线线圈圈L的

20、的电电阻阻值值都都很很小小，且且小小于于灯灯泡泡A的的电电阻阻，接接通通S，使使电电路达到路达到稳稳定，灯泡定，灯泡A发发光，光，则则()图图11A在在电电路甲中，断开路甲中，断开S后，后，A将逐将逐渐变渐变暗暗B在在电电路路甲甲中中，断断开开S后后，A将将先先变变得得更更亮亮，然然后后才才逐逐渐渐变变暗暗C在在电电路乙中，断开路乙中，断开S后，后，A将逐将逐渐变渐变暗暗D在在电电路路乙乙中中，断断开开S后后，A将将先先变变得得更更亮亮，然然后后才才逐逐渐渐变变暗暗解解析析题题图图甲甲所所示示电电路路中中，灯灯A和和线线圈圈L串串联联，电电流流相相同同，断断开开S时时，线线圈圈上上产产生生自自

21、感感电电动动势势，阻阻碍碍原原电电流流的的减减小小，通通过过R、A形形成成回回路路，灯灯A逐逐渐渐变变暗暗。题题图图乙乙所所示示电电路路中中，电电阻阻R和和灯灯A串串联联，灯灯A的的电电阻阻大大于于线线圈圈L的的电电阻阻，电电流流则则小小于于线线圈圈L中中的的电电流流，断断开开S时时，电电源源不不给给灯灯供供电电，而而线线圈圈L产产生生自自感感电电动动势势阻阻碍碍电电流流的的减减小小，通通过过R、A形形成成回回路路，灯灯A中中电电流流比比原原来来大，变得更亮，然后逐渐变暗。大，变得更亮，然后逐渐变暗。答案答案AD【变式训练】【变式训练】3如如图图12所所示示的的电电路路，开开关关原原先先闭闭合

22、合，电电路路处处于于稳稳定定状状态态，在在某某一一时时刻刻突突然然断断开开开开关关S，则则通通过过电电阻阻R1中中的的电电流流I1随随时间变时间变化的化的图线图线可能是下可能是下图图中的中的()图图12解解析析开开关关S原原来来闭闭合合时时，电电路路处处于于稳稳定定状状态态，流流过过R1的的电电流流方方向向向向左左，大大小小为为I1。与与R1并并联联的的R2和和线线圈圈L支支路路，电电流流I2的的方方向向也也是是向向左左。当当某某一一时时刻刻开开关关S突突然然断断开开时时，L中中向向左左的的电电流流要要减减小小，由由于于自自感感现现象象，线线圈圈L产产生生自自感感电电动动势势，在在回回路路“LR1AR2”中中形形成成感感应应电电流流，电电流流通通过过R1的的方方向向与与原原来来相相反反，变变为为向向右右，并并从从I2开开始始逐逐渐渐减减小小到到零零，故故D图图正正确。确。答案答案D