物理一轮复习课件专题十第2讲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,磁通量的变化率,(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,(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,时，En,SB . t,当磁场 B 不变，垂直于磁场的线圈面积 S 发生变化时，,En,BS t,.,2导体切割磁感线时产生的感应电动势,(1)表达式：EBLvsin.,BLv,(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

2、强磁场中做切割磁感 线运动时的感应电动势大小 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,平均,瞬时,有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.,【跟踪训练】 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动势为(),B,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

3、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,2如图 1021 甲所示，A、B 是两个同心圆，半径之比 RARB21，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 1021,即 A、B 中电流大小之比为 21.,考点 2,自感和涡流,电磁感应,1自感现象：自感现象是一种特殊的电磁感应现象，它是 由于导体本身的电流发生变化时而产生的_现象,自感现象遵循电磁感应的所有规律,阻碍,相反,相同,

4、2自感电动势的方向：由楞次定律知，自感电动势总是 _原来导体中电流的变化当回路中的电流增加时，自感 电动势和原来电流的方向_；当回路中的电流减小时， 自感电动势和原来电流的方向_自感对电路中的电流,变化有_作用，使电流不能_,突变,延迟,3自感系数 L：它由线圈_的性质决定线圈越长， 单位长度上线圈的匝数越多，横截面积越大，它的自感系数越 _线圈中插入铁芯，自感系数会增大很多自感系数的,单位是_,本身,大,亨(H),启动器,4自感现象的应用和防止,产生瞬时高压,降压限流,(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日光灯电路是由启动器、镇流器和 灯管组成的_在

5、日光灯启动时起到开关作用，正常工 作时断开；镇流器的作用是在灯开始点亮时起_ 的作用，在日光灯正常发光时起_作用,(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_,双线,涡流,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，,【跟踪训练】 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

6、忽略不计下列说法中正确的是(),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,图 1022,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，亮度一样；断开开关，都过一会儿 才熄灭 答案：A,4(双选)如图 1023 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(,),AA 管是

7、用塑料制成的，B 管是用铜制成的 BA 管是用铝制成的，B 管是用胶木制成的 CA 管是用胶木制成的，B 管是用塑料制,成的,DA 管是用胶木制成的，B 管是用铝制成的,图 1023,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应用,【例 1】(2010 年江苏卷)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

8、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(,),A,1 2,B1,C2,D4,答案：B,利用感应电动势公式 EBLv 计算时，L 应是等效长度，即垂 直切割磁感线的长度.,解析：本题考查电磁感应定律的应用,小相等，选B.,D感应电动势平均值 E Bav,【触类旁通】 1(双选)如图 1024 所示，一导线弯成半径为 a 的半 圆形闭合回路虚线 MN 右侧有磁感应强度为 B 的匀强磁场， 方向垂直于回路所在的平面回路以速度 v 向右匀速进入磁场， 直径 CD 始终与 MN 垂直从 D 点到达边界开始到 C 点进

9、入,磁场为止，下列结论正确的是(),A感应电流方向不变 BCD 段直线始终不受安培力 C感应电动势最大值 E2Bav,1 4,图 1024,解析：在闭合电路进入磁场的过程中，通过闭合电路的磁 通量逐渐增大，根据楞次定律可知感应电流的方向为逆时针方 向不变，A 正确根据左手定则可以判断，CD 段受安培力向下， B 错误当半圆闭合回路进入磁场一半时，等效长度最大为 a，,答案：AD,热点 2,与感应电动势相关的问题,【例 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 1025 所示那样放 置，MN 与 MN在同一水平面内，NP 与 NP沿竖

10、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 1025,答题规范解：(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

11、的电流,备考策略：本类题的最大的特点是电磁学与力学知识相结,合.注意：,(1)受力分析，如重力、支持力、摩擦力、安培力等；找出 关键信息，如“静止”、“匀速”、“匀加速”等，建立方程.,(2)运动过程分析，找出每个过程的物理关系式.,(3)功能关系的熟练运用，如重力、安培力、摩擦力等做功,情况，以及与之对应的能量变化关系.,【触类旁通】 2(双选，2011 年珠海模拟)如图 1026 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,AC,棒 ab 以速度 v 向右做匀速运动，则() A回路中电流为逆时

12、针方向 B电阻 R 两端的电压为 BLv Cab 棒受到的安培力的方向向左,Dab 棒中电流大小为,BLv r,图 1026,易错点,忽略公式 EBLv 应用的条件,【例题】如图 1027 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 1027,错解分析：有的同学根据法拉第电磁感应定律 EBLv 和,vL 得出 EBL2,断路时导体端电压等于电动势 得 UNOENOBNO28 V UMOEMOBMO22 V 所以 UMNUMUN,UMUO(UNUO)UMOUNO6 V.,出错的原因是因为不清楚法拉第电磁感应定律的导出公式,EBLv 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，不符合本题的转动情况，本题用错了公式,正确解析：因导体绕 O 点旋转，则 NO 段产生的感应电动,势为,指点迷津：由于法拉第电磁感应定律 EBLv 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，故可将转动问,题转化为平动问题作等效处理.因为 vL，可以用导体中点的,速度