高考物理總復習 第10章 第2課時 法拉第電磁感應定律 自感 渦流課件.ppt

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第2課時 法拉第電磁感應定律 自感 渦流,【導學目標】 1.能用法拉第電磁感應定律、公式E＝BLv計算感應電動勢.2.理解自感、渦流產(chǎn)生，并能分析實際應用．,一、法拉第電磁感應定律 [基礎導引] 1．關于電磁感應，下述說法正確的是( ) A．穿過線圈的磁通量越大，感應電動勢越大 B．穿過線圈的磁通量為零，感應電動勢一定為零 C．穿過線圈的磁通量變化越大，感應電動勢越大 D．穿過線圈的磁通量變化越快，感應電動勢越大 【答案】D,(2)轉動切割 如圖1(c)，在磁感應強度為B的勻強磁場中，長為L的導體棒繞一端為軸以角速度ω勻速轉動，此時產(chǎn)生的感應電動勢E＝________. (3)有效切割長度：導體在與v垂直的方向上的投影長度．試分析圖2中的有效切割長度．,甲圖中的有效切割長度為：________；乙圖中的有效切割長度為：________；丙圖中的有效切割長度：沿v1的方向運動時為________；沿v2的方向運動時為______．,[知識梳理] 1．感應電動勢 (1)感應電動勢：在______________中產(chǎn)生的電動勢．產(chǎn)生感應電動勢的那部分導體就相當于________，導體的電阻相當于____________． (2)感應電流與感應電動勢的關系：遵循________________定律，即I＝________.,電磁感應現(xiàn)象,電源,電源內(nèi)阻,閉合電路歐姆,2．法拉第電磁感應定律 (1)法拉第電磁感應定律 ①內(nèi)容：電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一電路的________________成正比． ②公式：E＝____________. (2)導體切割磁感線的情形 ①一般情況：運動速度v和磁感線方向夾角為θ，則E＝________. ②常用情況：運動速度v和磁感線方向垂直，則E＝____.,磁通量變化率,BLvsin θ,BLv,二、自感與渦流 [基礎導引] 判斷下列說法的正誤 (1)線圈的自感系數(shù)跟線圈內(nèi)電流的變化率成正比．( ) (2)自感電動勢阻礙電流的變化，但不能阻止電流的變化．( ) (3)當導體中電流增大時，自感電動勢的方向與原電流方向相反．( ) (4)線圈中電流變化的越快，穿過線圈的磁通量越大．( ) 【答案】(1) (2)√ (3)√ (4),[知識梳理] 1．自感現(xiàn)象 (1)概念：由于導體本身的______變化而產(chǎn)生的電磁感應現(xiàn)象稱為自感，由于自感而產(chǎn)生的感應電動勢叫作__________． (2)表達式：E＝________. (3)自感系數(shù)L ①相關因素：與線圈的________、形狀、________以及是否有鐵芯有關． ②單位：亨利(H,1 mH＝______ H,1 μH＝______ H)．,電流,自感電動勢,大小,匝數(shù),10－3,10－6,2．渦流 當線圈中的電流發(fā)生變化時，在它附近的任何導體中都會產(chǎn)生____________，這種電流像水中的旋渦所以叫渦流． (1)電磁阻尼：當導體在磁場中運動時，感應電流會使導體受到________，安培力的方向總是________導體的相對運動． (2)電磁驅(qū)動：如果磁場相對于導體轉動，在導體中會產(chǎn)生________使導體受到安培力的作用，安培力使導體運動起來． (3)電磁阻尼和電磁驅(qū)動的原理體現(xiàn)了____________的推廣應用．,感應電流,安培力,阻礙,感應電流,楞次定律,考點一 法拉第電磁感應定律的應用,【典例剖析】 例1 如圖3(a)所示，一個電阻值為R，匝數(shù)為n的圓形金屬線圈與阻值為2R的電阻R1連接成閉合回路．線圈的半徑為r1, 在線圈中半徑為r2的圓形區(qū)域存在垂直于線圈平面向里的勻強磁場，磁感應強度B隨時間t變化的關系圖線如圖3(b)所示．圖線與橫、縱軸的截距分別為t0和B0. 導線的電阻不計．求0至t1時間內(nèi)：,(1)通過電阻R1上的電流大小和方向； (2)通過電阻R1上的電荷量q及電阻R1上產(chǎn)生的熱量．,跟蹤訓練1 穿過某線圈的磁通量隨時間的變化的關系如圖4所示，在線圈內(nèi)產(chǎn)生感應電動勢最大值的時間是( ) A．0～2 s B．2～4 s C．4～6 s D．6～8 s 【答案】C,例2 在范圍足夠大，方向豎直向下的勻強磁場中，B＝0.2 T，有一水平放置的光滑框架，寬度為l＝0.4 m，如圖5所示，框架上放置一質(zhì)量為0.05 kg、電阻為1 Ω的金屬桿cd，框架電阻不計．若桿cd以恒定加速度a＝2 m/s2，由靜止開始做勻變速運動，則： (1)在5 s內(nèi)平均感應電動勢是多少？ (2)第5 s末，回路中的電流多大？ (3)第5 s末，作用在cd桿上的水平外力多大？,考點二 導體切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢的計算,A．E1E2，a端為正 B．E1E2，b端為正 C．E1E2，a端為正 D．E1E2，b端為正 【答案】D,【考點解讀】 通電自感與斷電自感的比較,考點三 自感現(xiàn)象的分析,【典例剖析】 例3 如圖7所示的電路中，電源的電動勢為E，內(nèi)阻為r，電感L的電阻不計，電阻R的阻值大于燈泡D的阻值．在t＝0時刻閉合開關S，經(jīng)過一段時間后，在t＝t1時刻斷開S.下列表示A、B兩點間電壓UAB隨時間t變化的圖象中，正確的是( ),方法提煉 自感現(xiàn)象中主要有兩種情況：即通電自感與斷電自感．在分析過程中，要注意：(1)通過自感線圈的電流不能發(fā)生突變，即通電過程中，電流是逐漸變大，斷電過程中，電流是逐漸變小，此時線圈可等效為“電源”，該“電源”與其他電路元件形成回路．(2)斷電自感現(xiàn)象中燈泡是否“閃亮”問題的判斷在于對電流大小的分析，若斷電后通過燈泡的電流比原來強，則燈泡先閃亮后再慢慢熄滅．,A．在電路(a)中，斷開S，A將漸漸變暗 B．在電路(a)中，斷開S，A將先變得更亮，然后漸漸變暗 C．在電路(b)中，斷開S，A將漸漸變暗 D．在電路(b)中，斷開S，A將先變得更亮，然后漸漸變暗 【答案】AD,【解析】在(a)電路中，燈A和線圈L串聯(lián)，它們的電流相同，斷開S時，線圈上產(chǎn)生自感電動勢，阻礙原電流的減小，但流過燈A的電流仍逐漸減小，從而燈A只能漸漸變暗． 在(b)電路中，電阻R和燈A串聯(lián)，燈A的電阻大于線圈L的電阻，電流則小于線圈L中的電流，斷開S時，電源不再給燈供電，而線圈產(chǎn)生自感電動勢阻礙電流的減小，通過R、A形成回路，燈A中電流突然變大，燈A變得更亮，然后漸漸變暗，故A、D正確．,例4 半徑為r、電阻為R的n匝圓形線圈在邊長為L的正方形abcd外，勻強磁場充滿并垂直穿過該正方形區(qū)域，如圖9甲所示．當磁場隨時間的變化規(guī)律如圖9乙所示時，則穿過圓形線圈磁通量的變化率為______，t0時刻線圈產(chǎn)生的感應電流為______．,例5 t＝0時，磁場在xOy平面內(nèi)的分布如圖10所示，其磁感應強度的大小均為B0，方向垂直于xOy平面，相鄰磁場區(qū)域的磁場方向相反，每個同向磁場區(qū)域的寬度均為L0，整個磁場以速度v沿x軸正方向勻速運動．若在磁場所在區(qū)間內(nèi)放置一由n匝線圈組成的矩形線框abcd，線框的bc邊平行于x軸．bc＝LB、ab＝L，LB略大于L0，總電阻為R，線框始終保持靜止．求：,15.對雙桿切割磁感線問題中的電動勢和安培力計算錯誤,方法提煉 對于雙桿切割磁感線或閉合導線框在磁場中運動的情況，有可能線框的兩條邊均產(chǎn)生電動勢，要看兩電動勢是同向還是反向；同樣求導線框所受安培力的時候，也要注意兩條邊是否均受安培力，還要注意匝數(shù)n的問題.,跟蹤訓練4 如圖11所示，一有界區(qū)域內(nèi)，存在著磁感應強度大小均為B，方向分別垂直于光滑水平桌面向下和向上的勻強磁場，磁場寬度均為L，邊長為L的正方形線框abcd的bc邊緊靠磁場邊緣置于桌面上，使線框從靜止開始沿x軸正方向勻加速通過磁場區(qū)域，若以逆時針方向為電流的正方向，能反映線框中感應電流變化規(guī)律的是( ),【答案】AC,