高考一轮复习法拉第电磁场感应定律互感自感

1、第第2讲法拉第电磁感应定律讲法拉第电磁感应定律 互感互感 自感自感(单选单选)将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势和感应电面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是流，下列表述正确的是 ()A感应电动势的大小与线圈的匝数无关感应电动势的大小与线圈的匝数无关B穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大C穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大D感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同感应电流产生的

2、磁场方向与原磁场方向始终相同法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律 (考纲要求考纲要求)【思维驱动思维驱动】答案答案C1 1感应电动势感应电动势(1)(1)概念：在概念：在_中产生的电动势；中产生的电动势；产生感产生感应电动势的那部分导体就相当于应电动势的那部分导体就相当于_。(2)(2)产生条件：穿过回路的产生条件：穿过回路的_发生改变，与电路发生改变，与电路是否闭合是否闭合_产生产生_是电磁感应现象的是电磁感应现象的本质本质, ,产生产生_只不过是一个现象只不过是一个现象. .(3)(3)方向判断：感应电动势的方向用方向判断：感应电动势的方向用_或或_判断判断【知识存盘知识存盘】电磁感应现象

3、电磁感应现象磁通量磁通量无关无关楞次定律楞次定律 右手定则右手定则电源电源感应电动势感应电动势感应电流感应电流磁通量的变化率磁通量的变化率闭合电路欧姆闭合电路欧姆(4)t注意：要清楚 、的物理意义， 明白三者没有必然联系。 物理意义物理意义与电磁感应与电磁感应关系关系磁通量磁通量穿过回路的磁感穿过回路的磁感线的条数线的条数多少多少没有直接关系没有直接关系磁通量变化磁通量变化穿过回路的磁通穿过回路的磁通量量变化变化了多少了多少产生产生感应电动势感应电动势的的条件条件磁通量变化率磁通量变化率/t/t穿过回路的穿过回路的磁通磁通量量变化的快慢变化的快慢 决定决定感应电动势感应电动势的的大小大小 、/

4、t/t的意义的意义后来后来磁通量磁通量减减开始开始磁通量磁通量 1. 1.磁感应强度磁感应强度B B不变不变, ,垂直于磁场的回路面积垂直于磁场的回路面积S S发生变化发生变化,S SS S2 2- -S S1 1, ,此时：此时： 2.2.垂直于磁场的回路面积垂直于磁场的回路面积S S不变不变, ,磁感应强磁感应强度度B B发生变化发生变化,B BB B2 2- -B B1 1, ,此时：此时：（5 5）应用）应用: :用公式用公式 求求E E的二种常见情的二种常见情况：况：tnEtSBnEtBSnE（感生电动势感生电动势）（动生电动势动生电动势） 匝数为匝数为n n200200的线圈回路总

5、电阻的线圈回路总电阻R R5050，整个，整个线圈平面均有垂直于线框平面的匀强磁场穿过，线圈平面均有垂直于线框平面的匀强磁场穿过，磁通量磁通量随时间变化的规律如图所示，求：线圈随时间变化的规律如图所示，求：线圈中的感应电流的大小。中的感应电流的大小。 练习练习VVt5 . 01 . 010. 015. 0VtnE100AREI2/10- -3Wbt/sA B D020.01单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场。若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图场。若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示，则：所示，则：( )( )A A、

6、线圈中、线圈中0 0时刻感应电动势最大时刻感应电动势最大 B B、线圈中、线圈中D D时刻感应电动势为零时刻感应电动势为零 C C、线圈中、线圈中D D时刻感应电动势最大时刻感应电动势最大 D D、线圈中、线圈中0 0到到D D时间内平均感应电动势为时间内平均感应电动势为0.4V0.4VABD斜率表示斜率表示的变化率的变化率练习练习 如图所示，用绝缘导线绕制的闭合线圈，共如图所示，用绝缘导线绕制的闭合线圈，共100100匝，线圈总电阻为匝，线圈总电阻为R=0.5R=0.5，单匝线圈的面积为，单匝线圈的面积为30cm30cm2 2。整个线圈放在垂直线圈平面的匀强磁场。整个线圈放在垂直线圈平面的匀

7、强磁场中，如果匀强磁场以如图所示变化，求线圈中感中，如果匀强磁场以如图所示变化，求线圈中感应电流的大小。应电流的大小。 STsTtB/005. 0/401. 003. 0VtBSt5105 . 1VtnE3105 . 1AREI3103练习练习3.3.导体切割磁感线时的感应电动势导体切割磁感线时的感应电动势（1 1）导体垂直切割磁感线时，感应电动势可用）导体垂直切割磁感线时，感应电动势可用_求出，式中求出，式中l不是导体棒的实际长度，而是导体切割磁感不是导体棒的实际长度，而是导体切割磁感线的有效长度，所谓有效长度，就是线的有效长度，所谓有效长度，就是产生感应电动势的导产生感应电动势的导体两端点

8、的连线在切割速度体两端点的连线在切割速度v的垂直方向上投影的长度的垂直方向上投影的长度。E=Blv例：甲图中的有效切割长度为例：甲图中的有效切割长度为_；乙图中的有效切割长；乙图中的有效切割长度：沿度：沿v v1 1的方向运动时为的方向运动时为_；沿；沿v v2 2的方向运动时为的方向运动时为_；L2R0（2 2）若导体运动方向跟磁感应强度方向有夹角）若导体运动方向跟磁感应强度方向有夹角( (导体斜切导体斜切磁感线磁感线) )vB BV1V2sin1BLvBLvE为为v与与B夹角夹角sinvv 对切割有贡献对切割有贡献 cos/vv 对切割无贡献对切割无贡献 例题：长为例题：长为L L的金属棒

9、的金属棒abab，绕，绕b b端在垂直于端在垂直于匀强磁场的平面内以角速度匀强磁场的平面内以角速度匀速转动，匀速转动，磁感应强度为磁感应强度为B B，如图所示，求，如图所示，求abab两端的电两端的电势差势差练习练习 解析：解析：abab两端电势差等于金属棒切割磁感线产两端电势差等于金属棒切割磁感线产生的电动势（因为没有外电路），所以只要求出生的电动势（因为没有外电路），所以只要求出电动势即可电动势即可棒上各处速率不等，不能直接用棒上各处速率不等，不能直接用E=BLvE=BLv来求，但来求，但棒上各点的速度棒上各点的速度v=v= r r与半径成正比，与半径成正比，因此可用因此可用棒的棒的中点速

10、度中点速度作为平均切割速度代入公式计算作为平均切割速度代入公式计算: :21,22LVEBLVB LABCRO例：如图所示，在磁感应强度为例：如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，的匀强磁场中，有半径为有半径为r的光滑半圆形导体框架。的光滑半圆形导体框架。OC为一端绕为一端绕O点在框架上滑动的导体棒，点在框架上滑动的导体棒，OA之间连一个阻值为之间连一个阻值为R的电阻（其余电阻都不计），若使的电阻（其余电阻都不计），若使OC以角速度以角速度匀速转动。试求：匀速转动。试求：（1）图中哪部分相当于电源？）图中哪部分相当于电源？（2）感应电动势）感应电动势E为多少？为多少？（3）流过电阻）流过电阻

11、R的电流的电流I为多少？为多少？练习练习4.4.感生电场与感生电动势、动生电动势感生电场与感生电动势、动生电动势(1)(1)感生电场：磁场变化时在周围空间激发出的感生电场：磁场变化时在周围空间激发出的 . .其其方向与方向与感应电流感应电流方向相同。方向相同。(2)(2)感生电动势：由感生电动势：由 产生的感应电动势。产生的感应电动势。(3)(3)动生电动势：由于动生电动势：由于 而产生的感应电动势。而产生的感应电动势。动生电动势所对应的非静电力是洛伦兹力的分力。洛伦兹动生电动势所对应的非静电力是洛伦兹力的分力。洛伦兹力并不做功。力并不做功。电场电场感生电场感生电场导体运动导体运动5.5.反电

12、动势反电动势(1)(1)定义：电动机转动时，线圈中也会产生定义：电动机转动时，线圈中也会产生 ， 这个感应电动势总要这个感应电动势总要 电源电动势的作用我们把这电源电动势的作用我们把这个电动势称为反电动势个电动势称为反电动势(2)(2)作用：作用： 线圈的转动线圈的转动感应电动势感应电动势削弱削弱阻碍阻碍(多选多选)在如图在如图921所示的电路中，所示的电路中，A1和和A2是两个相同的灯泡，线圈是两个相同的灯泡，线圈L的自感系数足够的自感系数足够大，电阻可以忽略不计下列说法中正确的大，电阻可以忽略不计下列说法中正确的是是 ()互感、自感互感、自感(考纲要求考纲要求)【思维驱动思维驱动】图图92

13、1A合上开关合上开关S时，时，A2先亮，先亮，A1后亮，最后一样亮后亮，最后一样亮B断开开关断开开关S时，时，A1和和A2都要过一会儿才熄灭都要过一会儿才熄灭C断开开关断开开关S时，时，A2闪亮一下再熄灭闪亮一下再熄灭D断开开关断开开关S时，流过时，流过A2的电流方向向右的电流方向向右解析解析合上开关合上开关S时，线圈时，线圈L中产生的自感电动势阻碍电流中产生的自感电动势阻碍电流增大，并且阻碍作用逐渐变小直至为零，故增大，并且阻碍作用逐渐变小直至为零，故A2先亮，先亮，A1后后亮，最后一样亮选项亮，最后一样亮选项A正确断开开关正确断开开关S时，线圈时，线圈L中产中产生的自感电动势阻碍电流减小，

14、因电路稳定时通过生的自感电动势阻碍电流减小，因电路稳定时通过A1和和A2的电流大小相等，故断开开关的电流大小相等，故断开开关S时，时，A1和和A2都逐渐熄灭，都逐渐熄灭，流过流过A2的电流方向向左选项的电流方向向左选项B正确，正确，C、D错误错误答案答案AB(1)互感：两个相互靠近的线圈，当一个线圈中的电流变化互感：两个相互靠近的线圈，当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生_，这种现象叫互感，这种现象叫互感(2)应用；利用互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一应用；利用互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈，如变压器

15、、收音机的磁性天线个线圈，如变压器、收音机的磁性天线(3)危害；互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之危害；互感现象能发生在任何两个相互靠近的电路之间，电力工程和电子电路中，有时会影响电路正常工作间，电力工程和电子电路中，有时会影响电路正常工作【知识存盘知识存盘】1互感现象互感现象感应电动势感应电动势(1)概念概念：由于导体本身的：由于导体本身的_变化而产生的电磁感应现象称变化而产生的电磁感应现象称为自感为自感(2)自感电动势自感电动势定义：在自感现象中产生的感应电动势叫做定义：在自感现象中产生的感应电动势叫做_ 2自感现象自感现象(3)自感系数自感系数L相关因素：与线圈的相关因素：与线圈的

16、_、形状、形状、 _以及是否有铁芯有关以及是否有铁芯有关单位：亨利单位：亨利(H)，1 mH_ H，1 H_H.电流电流自感电动势自感电动势大小大小匝数匝数103 106 自感作用延缓了电路中电流的变化，使得在自感作用延缓了电路中电流的变化，使得在 通电瞬间含电感的电路相当于断路；断电时电感线圈相当于通电瞬间含电感的电路相当于断路；断电时电感线圈相当于 一个电源，通过放电回路将储存的能量释放出来一个电源，通过放电回路将储存的能量释放出来7.7.如图所示，如图所示，L LA A、L LB B是两个完全相同的小灯炮，灯泡电阻是两个完全相同的小灯炮，灯泡电阻r r R R. . L L是一个自感系数

17、很大的线圈，它的电阻和是一个自感系数很大的线圈，它的电阻和R R相等相等由于自感现象，当开关接通或断开时，下列说法正确的是由于自感现象，当开关接通或断开时，下列说法正确的是( () )A AS S接通时，灯泡接通时，灯泡L LA A先亮先亮，L LB B后亮后亮B BS S接通时，接通时，I IA AI IB BC CS S断开，断开，L LB B先熄灭，先熄灭，L LA A则先闪亮一下再熄灭则先闪亮一下再熄灭D DS S断开时，断开时，I IA AI IB B练习练习 (单选单选)某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁心的线圈某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁心的线圈L、小灯泡、小灯

18、泡A、开关、开关S和电池组和电池组E，用导线将它们连接成如图所示，用导线将它们连接成如图所示的电路检查电路后，闭合开关的电路检查电路后，闭合开关S，小灯泡发光；再断开开关，小灯泡发光；再断开开关S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象虽经多次重复，仍未见，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是因你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是 ()练习练习A电源的内阻较大电源的内阻较大 B小灯泡电阻偏大小灯泡电阻偏大C线圈电阻偏大线圈电阻偏大 D线圈的自感系数

19、较大线圈的自感系数较大解析解析从实物连接图中可以看出，线圈从实物连接图中可以看出，线圈L与小灯泡并联，与小灯泡并联，断开开关断开开关S时，小灯泡时，小灯泡A中原来的电流立即消失，线圈中原来的电流立即消失，线圈L与与小灯泡组成闭合电路，由于自感，线圈中的电流逐渐变小灯泡组成闭合电路，由于自感，线圈中的电流逐渐变小，使小灯泡中的电流变为反向且与线圈中电流相同，小小，使小灯泡中的电流变为反向且与线圈中电流相同，小灯泡未闪亮说明断开灯泡未闪亮说明断开S前，流过线圈的电流较小，原因可前，流过线圈的电流较小，原因可能是线圈电阻偏大，故选项能是线圈电阻偏大，故选项C正确正确答案答案C (多选多选)如图如图924所示，水平放置的所示，水平放置的U形框架上接一个阻值为形框架上接一个阻值为R0的电阻，的电阻，放在垂直纸面向里的、磁感应强度大放在垂直纸面向里的、磁感应强度大小为小为B的匀强磁场中，一个半径为的匀强磁场中，一个半径为L、质量为质量为m的半圆形硬导体的半圆形硬导体AC在水平向在水平向右的恒定拉力右的恒定拉力F作用下，由静止开始作用下，由静止开始图图924运动距离运动距离d后速度达到后速度达到v，半圆形硬导体，半圆形硬导体AC的电阻为的电阻为r，其，其余电阻不计下列说法正确的是余电阻不计下列说法正确的是