南方新课堂2019物理一轮课件：10.2法拉第电磁感应定律·自感

1、第2讲 法拉第电磁感应定律,自感,考点 1 法拉第电磁感应定律 1.法拉第电磁感应定律 (1)内容：在电磁感应现象中，电路中感应电动势的大小， 跟_成正比. (2)表达式：_，其中 n 为线圈的匝数.,磁通量的变化率,(3)公式的变形. 当线圈面积 S 不变，垂直于线圈平面的磁场 B 发生变化,当磁场 B 不变，垂直于磁场的线圈面积 S 发生变化时，,2.导体切割磁感线时产生的感应电动势,BLv,(1)表达式：EBLvsin. (2)当 B、L、v 三者两两垂直时：E_. 注意：以上两式是由法拉第电磁感应定律推导出来的特 殊情况，因此只适用于计算部分导体在匀强磁场中做切割磁感 线运动时的感应电

2、动势大小. 式中为 B 和 v 的方向夹角，L为切割磁感线的有效长度.,3.两个公式的区别,当磁通量的变化率是恒定不变时，算出的才是瞬时电动势. (2)EBLvsin常用于计算_电动势.若 v 为平均速 度，算出的就是平均电动势.,平均,瞬时,4.导体转动切割磁感线产生的感应电动势 当导体在垂直于磁场的平面内，绕一端以角速度匀速转 5.感应电量：在t 时间内闭合电路的磁通量变化量为，,【自主检测】 1.在我国的某港口使用天车吊运集装箱，若竖直吊挂集装 箱的钢丝绳长为 L，且正吊着货物以速度 v 由西向东运行.若此 地地磁场的磁感应强度大小为 B，其方向与水平面的夹角为，,则此钢丝绳产生的感应电

3、动势为(,),A.上端为感应电动势的正极，感应电动势的大小为 BLvsin B.上端为感应电动势的正极，感应电动势的大小为 BLvcos C.下端为感应电动势的正极，感应电动势的大小为 BLvsin D.下端为感应电动势的正极，感应电动势的大小为 BLvcos 答案：B,2.如图 10-2-1 甲所示，A、B 是两个同心圆，半径之比 RA RB21，A、B 是由相同材料、粗细一样的导体做成的，小圆 B 外无磁场，B 内磁场的变化如图乙所示，求 A、B 中电流大小 之比.(不计两圆中电流形成磁场的相互作用),图 10-2-1,解：设 A、B 的电阻率为，横截面积为 S，则 A、B 的 电阻分别为

4、,即 A、B 中电流大小之比为 21.,电磁感应,大小,匝数,亨(H),考点 2 自感和涡流 1.自感现象：是由于导体本身的电流发生变化时而产生的 _现象.由于自感而产生的电动势叫做自感电动势.,3.自感系数 L 与线圈的_、形状、_以及是否有 铁芯有关，单位是_.,4.自感现象的应用和防止 (1)应用：如日光灯电路中的镇流器，无线电设备中和电容,器一起组成的振荡电路等.,双线,涡流,(2)防止：制作精密电阻时，采用_绕法，防止自感 现象的发生，减小因自感而造成的误差. 5.涡流：块状金属在磁场中运动，或者处在变化的磁场中， 金属块内部会产生感应电流，这种电流在整块金属内部自成闭 合回路，叫做

5、_. 自感现象遵循电磁感应的所有规律，自感电动势 总是阻碍原来导体中电流的变化符合“增反减同”的规律.,【自主检测】,图 10-2-2,3.如图1022所示的电路中，L1、L2为完全相同的灯泡，线圈L的电阻忽略不计.下列说法正确的是() A.合上开关S接通电路时，L2先亮L1后亮，最 后一样亮 B.合上开关S接通电路时，L1和L2始终一样亮 C.断开开关S切断电路时，L2立即熄灭，L1过一会儿才熄灭 D.断开开关S切断电路时，L1、L2同时立即熄灭,解析：接通电路时，由于线圈的自感作用，L1 支路相当于 断路，电流增大得慢，L1 后亮；稳定后，线圈的作用消失，又 相当于短路，L1、L2 并联，

6、亮度一样；断开开关，都过一会儿 才熄灭.,答案：A,4.(双选)如图 10-2-3 所示，A、B 为大小、形状均相同且内 壁光滑，但用不同材料制成的圆管，竖直固定在相同高度.两个 相同的磁性小球，同时从 A、B 管上端的管口无初速度释放， 穿过 A 管的小球比穿过 B 管的小球先落到地面，下面对于两管,的描述中可能正确的是(,),A.A 管是用塑料制成的，B 管是用铜制成的 B.A 管是用铝制成的，B 管是用胶木制成的 C.A 管是用胶木制成的，B 管是用塑料制成的,D.A 管是用胶木制成的，B 管是用铝制成的,图 10-2-3,解析：磁性小球穿过铜管或铝管时，管中产生感应电流， 又据楞次定律

7、可知，感应电流产生的磁场阻碍小球的下落；而 当小球穿过塑料管或胶木管时，管中不产生感应电流，小球做 自由落体运动.故选项 A、D 正确.,答案：AD,热点 1 法拉第电磁感应定律的简单应用 【例 1】一矩形线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场方 向垂直，先保持线框的面积不变，将磁感应强度在 1 s 时间内 均匀地增大到原来的两倍，接着保持增大后的磁感应强度不变， 在 1 s 时间内，再将线框的面积均匀地减小到原来的一半.先后,两个过程中，线框中感应电动势的比值为(,),1 A. 2,B.1,C.2,D.4,答案：B,D.ab 棒中电流大小为,【触类旁通】 1.(双选，2011 年珠海模拟)如图

8、10-2-4 所示，间距为 L 的 平行金属导轨上有一电阻为 r 的金属棒 ab 与导轨接触良好.导轨 一端连接电阻 R，其他电阻不计，磁感应强度为 B，金属棒 ab,以速度 v 向右做匀速运动，则(,),A.回路中电流为逆时针方向 B.电阻 R 两端的电压为 BLv C.ab 棒受到的安培力的方向向左,图 10-2-4,答案：AC,热点 2 电磁感应中的力学平衡问题 【例2】两根平行的表面粗糙导轨与水平面成 60，导轨上 端有一个可以沿导轨运动的金属棒 MN，导轨下端用导线连接,一个“4 V,2 W”的小灯泡.如图 10-2-5 甲所示，在导轨矩形区,域 abdc 内存在垂直于导轨平面向下的

9、匀强磁场，磁场区域的长 度 lab4 m，宽度 lbd80 m.在 t0 时刻金属棒 MN 从图中位置 由静止状态开始往下滑动，直至穿过磁场边界 cd，并观察到此 过程中灯泡一直正常发光.磁场强度随时间变化的关系如图乙 实线所示.导轨和导线的电阻可以忽略不计.求：,(1)金属棒的电阻 R. (2)金属棒的质量 m.,(3) 导轨的滑动摩擦系数.(保留两位有效数字),图 10-2-5,审题突破：由题意“此过程中灯泡一直正常发光”结合图 象知，金属棒在 t4 s 末进入磁场，金属棒进磁场前磁场增强 产生感应电动势的大小与金属棒进磁场后切割磁感线产生的感 应电动势大小相等.,联立得 R312 .,(

10、2)依题意知金属棒 04 s 内做匀加速直线运动，在 t4 s 进入磁场，4 s 后在磁场内做匀速直线运动.设金属棒进入磁场前 的加速度为 a，金属棒进入磁场时的速度为 v.则,EBLv 联立得 v20 m/s a5 m/s2, ,未进入磁场前，由牛顿第二定律得, ,mg sin 60mgcos 60ma 根据金属棒在磁场中受力平衡得 mgsin 60mgcos 60BIlab 联立得 m0.8 kg. (3)由得 ag sin 60gcos 60 联立得0.71.,方法技巧：求解电磁感应中的力学平衡问题的思路方法 (1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大,小和方向.,(2)求回路

11、电流.,(3)分析导体受力情况(包含安培力，用左手定则确定其方,向).,(4)列出动力学方程或平衡方程求解.,【触类旁通】,2.(2011 年广雅中学模拟)两根相距为 L 的足够长的平行金 属直角导轨 MNP 与 MNP 如图 10-2-6 所示那样放置， MN 与 MN在同一水平面内，NP 与 NP沿竖直方向.水 平金属细杆 ab、cd 分别与导轨垂直接触形成闭合回路，cd 杆质 量为 m、与导轨之间的动摩擦因数为，导轨电阻不计，回路 总电阻为 R.整个装置处于磁感应强度大小为 B、方向竖直向下 的匀强磁场中.当 ab 杆在平行于水平导轨的拉力作用下以某一 速度沿导轨匀速向左运动时，cd 杆

12、恰好竖直向下匀速运动.重力 加速度为 g.求：,(1)通过 cd 杆的电流大小和方向.,(2)ab 杆向左匀速运动的速度 v 多大？,图 10-2-6,解：(1)cd 杆向下匀速运动时，设 cd 杆与导轨的摩擦力为 fcd，安培力为 Fcd，有, ,mgfcd fcdFcd FcdBIL 由式得通过 cd 杆的电流 电流方向由 d 到 c.,(2)设 ab 杆匀速运动的速度为 v，则 ab 杆产生的感应电动 势,EBLv,热点 3 公式 EBLv 的应用,【例 3】如图 10-2-7 所示，长为 6 m 的导体 MN 在磁感应 强度 B0.1 T 的匀强磁场中，以 MN 上的一点 O 为轴，沿着顺 时针方向旋转.角速度5 rad/s，O 点距 M 端为 2 m，求 MN 的电势差.,图 10-2-7,易错提醒：公式 EBLv 的应用是有条件的，它适用于导,体平动且速度方向垂直于磁感线方向的特殊情况，对于这种导 体棒转动切割磁感线产生感应电动势的情况，导体各部分的速 度不同，本公式不再适用.,正确解析：因导体绕 O 点旋转，则 NO 段产生的感应电动,势为,同理，MO 段产生的感应电动势为,所以UMNUMUN UMUO(UNUO) UMOUNO 3 V.,【触类旁通】,3.如图 10-2-8 所示，在跟匀强磁场垂直的平面内放置一个 折成锐角的裸导线 M