（安徽適用）高考物理一輪復(fù)習(xí)要點(diǎn)提示 第9講 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感和渦流課件.ppt

一 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)1 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 在中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì) 產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體就相當(dāng)于電源 導(dǎo)體的電阻相當(dāng)于電源的 2 感應(yīng)電流與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系遵守閉合電路歐姆定律 即i 3 感生電場(chǎng)與感生電動(dòng)勢(shì) 動(dòng)生電動(dòng)勢(shì) 1 感生電場(chǎng) 磁場(chǎng)變化時(shí)在周圍空間激發(fā)出的 2 感生電動(dòng)勢(shì) 由產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫做感生電動(dòng)勢(shì) 3 動(dòng)生電動(dòng)勢(shì) 由于而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫做動(dòng)生電動(dòng)勢(shì) 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 內(nèi)阻 電場(chǎng) 感生電場(chǎng) 導(dǎo)體運(yùn)動(dòng) 1 感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)都屬于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 但二者產(chǎn)生機(jī)理有所不同 2 在實(shí)際的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)中 可能既有感生電動(dòng)勢(shì) 同時(shí)也有動(dòng)生電動(dòng)勢(shì) 二 法拉第電磁感應(yīng)定律1 內(nèi)容 電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì) 1 若b l v相互垂直 則e 2 e 為導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)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(gè)互相靠近的線圈 當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí) 它所產(chǎn)生的變化的會(huì)在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生的現(xiàn)象 互感現(xiàn)象可以把能量由一個(gè)線圈傳遞到另一個(gè)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(dǎo)體自身的發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象 變化率 blv blvsin 磁場(chǎng) 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 互感 電流 3 自感電動(dòng)勢(shì) 1 定義 在現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 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(guān) 自感系數(shù)的單位 是亨利 h 1mh h 1 h h 4 渦流當(dāng)線圈中的電流發(fā)生變化時(shí) 在它附近的任何導(dǎo)體中都會(huì)產(chǎn)生像狀的感應(yīng)電流 5 電磁阻尼當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)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)體的運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象 6 電磁驅(qū)動(dòng)如果磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng) 在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流 使導(dǎo)體受到的作用 使導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)起來 這種作用稱為電磁驅(qū)動(dòng) 交流電動(dòng)機(jī)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(qū)動(dòng) 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(dāng)于斷路 斷電時(shí)電感線圈相當(dāng)于一個(gè)電源 通過放電回路將儲(chǔ)存的能量釋放出來 1 關(guān)于電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小 下列說法正確的是 a 穿過電路的磁通量越大 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大b 電路中磁通量的改變量越大 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大c 電路中磁通量改變?cè)娇?感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大d 若電路中某時(shí)刻磁通量為零 則該時(shí)刻感應(yīng)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(dāng)線圈中電流不變時(shí) 線圈中沒有自感電動(dòng)勢(shì)b 當(dāng)線圈中電流反向時(shí) 線圈中自感電動(dòng)勢(shì)的方向與線圈中原電流的方向相反c 當(dāng)線圈中電流增大時(shí) 線圈中自感電動(dòng)勢(shì)的方向與線圈中電流的方向相同d 當(dāng)線圈中電流減小時(shí) 線圈中自感電動(dòng)勢(shì)的方向與線圈中電流的方向相反解析 由法拉第電磁感應(yīng)定律可知 當(dāng)線圈中電流不變時(shí) 不產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì) a對(duì) 當(dāng)線圈中電流反向時(shí) 相當(dāng)于電流減小 線圈中自感電動(dòng)勢(shì)的方向與線圈中原電流的方向相同 b錯(cuò) 當(dāng)線圈中電流增大時(shí) 自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的增大 線圈中自感電動(dòng)勢(shì)的方向與線圈中電流的方向相反 c錯(cuò) 當(dāng)線圈中電流減小時(shí) 自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的減小 線圈中自感電動(dòng)勢(shì)的方向與線圈中電流的方向相同 d錯(cuò) 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(jì) a b是兩個(gè)相同的燈泡 下列說法中正確的是 a s閉合后 a b同時(shí)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(shí)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(duì)變化的電流有阻礙作用 開關(guān)s閉合時(shí) a b串聯(lián) 同時(shí)發(fā)光 但電流穩(wěn)定后線圈的直流電阻忽略不計(jì) 使a被短路 所以a錯(cuò)誤 b正確 開關(guān)s斷開時(shí) 線圈阻礙電流變小 產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì) 使a再次發(fā)光 然后又逐漸熄滅 所以c錯(cuò)誤 d正確 答案 d 4 如圖所示 在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 有兩根水平放置 相距l(xiāng)且足夠長的平行金屬導(dǎo)軌ab cd 在導(dǎo)軌的a c端連接一阻值為r的電阻 一根垂直于導(dǎo)軌放置的金屬棒ab 質(zhì)量為m 導(dǎo)軌和金屬棒的電阻及它們間的摩擦不計(jì) 若用恒力f水平向右拉棒ab使之運(yùn)動(dòng) 求金屬棒ab的最大速度 對(duì)法拉第電磁感應(yīng)定律的理解 例1 半徑為a的圓形區(qū)域內(nèi)有均勻磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度為b 0 2t 磁場(chǎng)方向垂直紙面向里 半徑為b的金屬圓環(huán)與磁場(chǎng)同心地放置 磁場(chǎng)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(jì) 1 若棒以v0 5m s的速率在環(huán)上向右勻速滑動(dòng) 求棒滑動(dòng)到圓環(huán)直徑oo 的瞬時(shí) 如圖所示 mn中的電動(dòng)勢(shì)和流過燈l1的電流 思路點(diǎn)撥 求解此題時(shí)需注意以下兩點(diǎn) 1 金屬棒mn滑動(dòng)到圓環(huán)直徑oo 的瞬時(shí) 切割磁感線的有效長度為磁場(chǎng)區(qū)域的直徑 2 以oo 為軸向上翻轉(zhuǎn)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(dǎo)體圓環(huán)的電阻為4 半徑為0 05m 圓環(huán)平面垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng) 如圖所示放置 磁感應(yīng)強(qiáng)度為4t 兩根電阻均為2 的導(dǎo)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(shí)針沿圓環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng) 求 當(dāng)ob的b端從a端滑過180 時(shí) 通過導(dǎo)線oa中的電流是多少 答案 0 004a 導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算 1 導(dǎo)體平動(dòng)切割磁感線對(duì)于導(dǎo)體平動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算式e blv 應(yīng)從以下幾個(gè)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(chǎng)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)外 還需b l v三者相互垂直 實(shí)際問題中當(dāng)它們不相互垂直時(shí) 應(yīng)取垂直的分量進(jìn)行計(jì)算 公式可為e blvsin 為b與v方向間的夾角 2 平均性導(dǎo)體平動(dòng)切割磁感線時(shí) 若v為平均速度 則e為平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 即 3 瞬時(shí)性若v為瞬時(shí)速度 則e為相應(yīng)的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 在利用上述公式計(jì)算電動(dòng)勢(shì)時(shí) 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(chǎng)如圖所示 磁感應(yīng)強(qiáng)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(zhuǎn)過90 順時(shí)針 求該過程中 其他電阻不計(jì) 1 r上的最大電功率 2 通過r的電量 思路點(diǎn)撥 解答本題時(shí) 可按以下思路分析 2 在范圍足夠大 方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(zhì)量為0 05kg 電阻為1 的金屬桿cd 框架電阻不計(jì) 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(yùn)動(dòng) 求 1 在5s內(nèi)平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(shí)線圈產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的增加且與電流方向相反 使電流相對(duì)緩慢地增加 2 斷電時(shí)線圈產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)與原電流方向相同 在與線圈串聯(lián)的回路中 線圈相當(dāng)于電源 它提供的電流從原來的il逐漸變小 3 自感電動(dòng)勢(shì)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 4 電流穩(wěn)定時(shí) 若線圈有電阻時(shí)就相當(dāng)于一個(gè)定值電阻 若不計(jì)線圈的電阻時(shí)就相當(dāng)于一根導(dǎo)線 例3 如圖所示的電路中 三個(gè)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(jì) 開關(guān)s從閉合狀態(tài)突然斷開時(shí) 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(diǎn)撥 分析此類問題應(yīng)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(guān)時(shí)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(gè)燈泡相同 設(shè)s閉合時(shí)通過三個(gè)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(yīng)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(cuò)誤 兩個(gè)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(xiàng)錯(cuò)誤 答案 a 3 2012年淮南模擬 如圖 電燈的電阻為2 電流電動(dòng)勢(shì)為2v 內(nèi)阻不計(jì) 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(huì)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(huì)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(xué)為了驗(yàn)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(guān)s和電池組e 用導(dǎo)線將它們連接成如圖所示的電路 檢查電路后 閉合開關(guān)s 小燈泡發(fā)光 再斷開開關(guān)s 小燈泡僅有不顯著的延時(shí)熄滅現(xiàn)象 雖經(jīng)多次重復(fù) 仍未見老師演示時(shí)出現(xiàn)的小燈泡閃亮現(xiàn)象 他冥思苦想找不出原因 你認(rèn)為最有可能造成小燈泡未閃亮的原因是 a 電源的內(nèi)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(shí)物連接圖中可以看出 線圈l與小燈泡并聯(lián) 斷開開關(guān)s時(shí) 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(xiàng)c正確 答案 c 2 2012年合肥模擬 某地的地磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)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(dāng)?shù)厝牒：佣蔚膬砂?河寬100m 該河段漲潮和落潮時(shí)有海水 視為導(dǎo)體 流過 設(shè)落潮時(shí) 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(shì)較高d 河北岸的電勢(shì)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(chǎng)力向北 負(fù)離子所受磁場(chǎng)力向南 所以河北岸電勢(shì)較高 c錯(cuò)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(cuò)誤