202X高考物理第2讲法拉第电磁感应定律自感涡流课件鲁科版选修3_2

1、第第2讲法拉第电磁感应定律自感涡流讲法拉第电磁感应定律自感涡流知识排查知识排查法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律1.感应电动势感应电动势(1)概念：在概念：在_中产生的电动势。中产生的电动势。(2)产生条件：穿过回路的产生条件：穿过回路的_发生改变，与电路是否闭合发生改变，与电路是否闭合_。(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。电磁感应现象电磁感应现象磁通量磁通量楞次定律楞次定律右手定则右手定则无关无关2.法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律(1)内容：电路中感应电动势的大小与穿过这一电路的磁通量内容：电路中感应电动势的大小与穿过这一电路的磁通量_

2、成正比。成正比。变化率变化率3.导体切割磁感线的情形导体切割磁感线的情形(1)若若B、l、v相互垂直，则相互垂直，则E_。(2)vB时，时，E0。欧姆欧姆Blv自感、涡流自感、涡流1.自感现象自感现象(1)概念：由导体自身的概念：由导体自身的_变化所产生的电磁感应现象称为自感现象。变化所产生的电磁感应现象称为自感现象。(2)自感电动势自感电动势定义：由导体自身电流变化所产生的感应电动势叫做定义：由导体自身电流变化所产生的感应电动势叫做_。表达式：表达式：E_。(3)自感系数自感系数L相关因素：与线圈的形状、相关因素：与线圈的形状、_、长短、长短、_以及是否有铁芯有关。以及是否有铁芯有关。单位：

3、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横截面积横截面积匝数匝数1031062.涡流涡流(1)涡流：当线圈中电流变化时，附近的任何导体涡流：当线圈中电流变化时，附近的任何导体(如金属块如金属块)中产生的旋涡状中产生的旋涡状_。(2)产生原因：金属块内产生原因：金属块内_变化变化感应电动势感应电动势感应电流。感应电流。感应电流感应电流3.电磁阻尼电磁阻尼当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是_导体的相对运动。导体的相对运动。4.电磁驱动电磁驱动如果磁场相对于导体转

4、动，在导体中会产生如果磁场相对于导体转动，在导体中会产生_使导体受到安培力而使导使导体受到安培力而使导体运动起来。体运动起来。磁通量磁通量阻碍阻碍感应电流感应电流小题速练小题速练1.鲁科版选修鲁科版选修32P14T1改编改编将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，关于线圈将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是中产生的感应电动势和感应电流，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

5、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磁场方向与原磁场方向始终相同答案答案C2.如图如图1所示，一正方形线圈的匝数为所示，一正方形线圈的匝数为n，边长为，边长为a，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中。在处在磁场中。在t时间内，磁感应强度的方向不变，大小由时间内，磁感应强度的方向不变，大小由B均匀地增大到均匀地增大到2B。在。在此过程中，线圈中产生的感应电动势为此过程中，线圈中产生的感应电动势为()图图1答案答案B3.如图如图2所示，在磁感应强度为所示，在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强

6、磁场中，金属杆、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆MN在平在平行金属导轨上以速度行金属导轨上以速度v向右匀速滑动，向右匀速滑动，MN中产生的感应电动势为中产生的感应电动势为E1；若磁感应强度；若磁感应强度增为增为2B，其他条件不变，其他条件不变，MN中产生的感应电动势变为中产生的感应电动势变为E2。则通过电阻。则通过电阻R的电流方向的电流方向及及E1与与E2之比为之比为()图图2A.ca，21 B.ac，21C.ac，12 D.ca，12答案答案C4.在如图在如图3所示的电路中，所示的电路中，A、B为两个完全相同的灯泡，为两个完全相同的灯泡，L为自为自感系数较大且电阻不能忽略的线圈，感系数较

7、大且电阻不能忽略的线圈，E为电源，为电源，S为开关。关为开关。关于两灯泡点亮和熄灭的情况，下列说法正确的是于两灯泡点亮和熄灭的情况，下列说法正确的是()A.合上开关，合上开关，A先亮，先亮，B后亮；稳定后后亮；稳定后A、B一样亮一样亮B.合上开关，合上开关，B先亮，先亮，A后亮；稳定后后亮；稳定后B比比A更亮一些更亮一些C.断开开关，断开开关，A逐渐熄灭，逐渐熄灭，B先变得更亮后再与先变得更亮后再与A同时熄灭同时熄灭D.断开开关，断开开关，B逐渐熄灭，逐渐熄灭，A先变得更亮后再与先变得更亮后再与B同时熄灭同时熄灭答案答案B法拉第电磁感应定律的理解和应用法拉第电磁感应定律的理解和应用1.决定感应

8、电动势大小的因素决定感应电动势大小的因素2.磁通量变化通常有两种方式磁通量变化通常有两种方式【例【例1】轻质细线吊着一质量为轻质细线吊着一质量为m0.42 kg、边长为、边长为L1 m、匝数、匝数n10的正方形线的正方形线圈，其总电阻为圈，其总电阻为r1 。在线圈的中间位置以下区域分布着磁场，如图。在线圈的中间位置以下区域分布着磁场，如图4甲所示。磁甲所示。磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小随时间变化的关系如图乙所示。场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小随时间变化的关系如图乙所示。(取取g10 m/s2)图图4(1)判断线圈中产生的感应电流的方向是顺时针还是逆时针；判断线圈中产生的感应电流的方

9、向是顺时针还是逆时针；(2)求线圈的电功率；求线圈的电功率；(3)求在求在t4 s时轻质细线的拉力大小。时轻质细线的拉力大小。解析解析(1)由楞次定律知感应电流的方向为逆时针方向。由楞次定律知感应电流的方向为逆时针方向。(2)由法拉第电磁感应定律得由法拉第电磁感应定律得F安安F线线mg联立解得联立解得F线线1.2 N。答案答案(1)逆时针逆时针(2)0.25 W(3)1.2 N【拓展】【拓展】(1)在在【例【例1】中磁感应强度为多少时，细线的拉力刚好为中磁感应强度为多少时，细线的拉力刚好为0?(2)在【例在【例1】中求在】中求在6 s内通过导线横截面的电荷量？内通过导线横截面的电荷量？解析解析

10、(1)细线的拉力刚好为细线的拉力刚好为0时满足：时满足：F安安mg，F安安nBIL联立解得联立解得B0.84 T(2)由由qIt得得q0.56 C3 C。答案答案(1)0.84 T(2)3 C应用电磁感应定律需注意的三个问题应用电磁感应定律需注意的三个问题1.如图如图5所示，匀强磁场中有两个导体圆环所示，匀强磁场中有两个导体圆环a、b，磁场方向与圆环所在平面垂直。磁感，磁场方向与圆环所在平面垂直。磁感应强度应强度B随时间均匀增大。两圆环半径之比为随时间均匀增大。两圆环半径之比为21，圆环中产生的感应电动势分别，圆环中产生的感应电动势分别为为Ea和和Eb，不考虑两圆环间的相互影响。下列说法正确的

11、是，不考虑两圆环间的相互影响。下列说法正确的是()A.EaEb41，感应电流均沿逆时针方向，感应电流均沿逆时针方向B.EaEb41，感应电流均沿顺时针方向，感应电流均沿顺时针方向C.EaEb21，感应电流均沿逆时针方向，感应电流均沿逆时针方向D.EaEb21，感应电流均沿顺时针方向，感应电流均沿顺时针方向答案答案B2.(多选多选)(2019福建泉州检测福建泉州检测)如图如图6甲所示，甲所示，abcd是匝数为是匝数为100匝、边长为匝、边长为10 cm、总电阻、总电阻为为0.1 的正方形闭合导线圈，放在与线圈平的正方形闭合导线圈，放在与线圈平面垂直的图示匀强磁场中，磁感应强度面垂直的图示匀强磁场

12、中，磁感应强度B随时随时间间t的变化关系如图乙所示，则以下说法正确的变化关系如图乙所示，则以下说法正确的是的是()A.导线圈中产生的是交变电流导线圈中产生的是交变电流B.在在t2.5 s时导线圈产生的感应电动势为时导线圈产生的感应电动势为1 VC.在在02 s内通过导线横截面的电荷量为内通过导线横截面的电荷量为20 CD.在在t1 s时，导线圈内电流的瞬时功率为时，导线圈内电流的瞬时功率为10 W答案答案ACD导体切割磁感线产生的感应电动势导体切割磁感线产生的感应电动势1.理解理解EBlv的的“四性四性”(1)正交性：本公式是在一定条件下得出的，除磁场为匀强磁场外，还需正交性：本公式是在一定条

13、件下得出的，除磁场为匀强磁场外，还需B、l、v三者互相垂直。三者互相垂直。(2)瞬时性：若瞬时性：若v为瞬时速度，则为瞬时速度，则E为相应的瞬时感应电动势。为相应的瞬时感应电动势。(3)有效性：公式中有效性：公式中l为导体切割磁感线的有效长度。为导体切割磁感线的有效长度。(4)相对性：相对性：EBlv中的速度中的速度v是导体相对磁场的速度，若磁场也在运动，应注意是导体相对磁场的速度，若磁场也在运动，应注意速度间的相对关系。速度间的相对关系。EBlv区别区别研究研究对象对象闭合回路闭合回路回路中做切割磁感线运动的那回路中做切割磁感线运动的那部分导体部分导体适用适用范围范围对任何电磁感应现象普遍适

14、用对任何电磁感应现象普遍适用只适用于导体切割磁感线运动只适用于导体切割磁感线运动的情况的情况联系联系导体切割磁感线是电磁感应现象的特例，导体切割磁感线是电磁感应现象的特例，EBlv可由可由E推导得出推导得出图图73.转动切割转动切割图图8【例【例2】(多选多选)(2017全国卷全国卷，20)两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁感应强度方两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁感应强度方向与纸面垂直。边长为向与纸面垂直。边长为0.1 m、总电阻为、总电阻为0.005 的正方形导线框的正方形导线框abcd位于纸面内，位于纸面内，cd边与磁场边界平行，如图边与磁场边界平行，如图8(a)所示。已知导线框一直向右做

15、匀速直线运动，所示。已知导线框一直向右做匀速直线运动，cd边于边于t0时刻进入磁场。线框中感应电动势随时间变化的图线如图时刻进入磁场。线框中感应电动势随时间变化的图线如图(b)所示所示(感应电流的方感应电流的方向为顺时针时，感应电动势取正向为顺时针时，感应电动势取正)。下列说法正确的是。下列说法正确的是()A.磁感应强度的大小为磁感应强度的大小为0.5 TB.导线框运动的速度的大小为导线框运动的速度的大小为0.5 m/sC.磁感应强度的方向垂直于纸面向外磁感应强度的方向垂直于纸面向外D.在在t0.4 s至至t0.6 s这段时间内，导线框所受的安培力大小为这段时间内，导线框所受的安培力大小为0.

16、1 N答案答案BC图图9答案答案AC图图102.(2019陕西汉中检测陕西汉中检测)如图如图10所示，一电阻为所示，一电阻为R的导线弯成边长的导线弯成边长为为L的等边三角形闭合回路。虚线的等边三角形闭合回路。虚线MN右侧有磁感应强度大小右侧有磁感应强度大小为为B的匀强磁场，方向垂直于闭合回路所在的平面向里。下列的匀强磁场，方向垂直于闭合回路所在的平面向里。下列对三角形导线以速度对三角形导线以速度v向右匀速进入磁场过程中的说法正确的向右匀速进入磁场过程中的说法正确的是是()答案答案B涡流、自感现象的理解及应用涡流、自感现象的理解及应用1.自感现象的四大特点自感现象的四大特点(1)自感电动势总是阻

17、碍线圈中原电流的变化。自感电动势总是阻碍线圈中原电流的变化。(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)线圈的自感系数越大，自感现象越明显，自感电动势只是延缓了过程的进行，线圈的自感系数越大，自感现象越明显，自感电动势只是延缓了过程的进行，但它不能使过程停止，更不能使过程反向。但它不能使过程停止，更不能使过程反向。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

18、流逐渐增大，灯泡逐渐变亮电流逐渐增大，灯泡逐渐变亮电流突然增大，灯泡立刻变亮，然后电流突然增大，灯泡立刻变亮，然后逐渐减小达到稳定逐渐减小达到稳定断电时断电时电流逐渐减小，灯泡逐渐变暗，电流逐渐减小，灯泡逐渐变暗，线圈中电流方向不变线圈中电流方向不变电路中稳态电流为电路中稳态电流为I1、I2若若I2I1，灯泡逐渐变暗；，灯泡逐渐变暗；若若I2I1，灯泡闪亮后逐渐变暗。两种情，灯泡闪亮后逐渐变暗。两种情况灯泡中电流方向均改变况灯泡中电流方向均改变甲甲乙乙图图11【例【例3】(2017北京理综，北京理综，19)图图11甲和图乙是教材中演示自感现象的两个电路图，甲和图乙是教材中演示自感现象的两个电路

19、图，L1和和L2为电感线圈。实验时，断开开关为电感线圈。实验时，断开开关S1瞬间，灯瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关开关S2，灯，灯A2逐渐变亮。而另一个相同的灯逐渐变亮。而另一个相同的灯A3立即变亮，最终立即变亮，最终A2与与A3的亮度相同。的亮度相同。下列说法正确的是下列说法正确的是()A.图甲中，图甲中，A1与与L1的电阻值相同的电阻值相同B.图甲中，闭合图甲中，闭合S1，电路稳定后，电路稳定后，A1中电流大于中电流大于L1中电流中电流C.图乙中，变阻器图乙中，变阻器R与与L2的电阻值相同的电阻值相同D.图乙中，闭合图乙中，闭合S2瞬间，瞬间，L2中电流与变阻器中电流