高考物理復(fù)習(xí) 高效學(xué)習(xí)方略 92 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感和渦流課件

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1、 一、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 1概念：在 中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì) (1)感生電動(dòng)勢(shì)：由于磁場(chǎng)的變化而激發(fā)出感生電場(chǎng)，由感生電場(chǎng)而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) (2)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)：由于導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)電磁感應(yīng)現(xiàn)象電磁感應(yīng)現(xiàn)象磁通量磁通量 電源電源 電源內(nèi)阻電源內(nèi)阻 閉合電路閉合電路 磁通量的變化率磁通量的變化率 匝數(shù)匝數(shù) Blv 電流電流 自感電動(dòng)勢(shì)自感電動(dòng)勢(shì) 大小大小 匝數(shù)匝數(shù) 鐵芯鐵芯 2自感現(xiàn)象的應(yīng)用日光燈原理 (1)日光燈的電路圖：主要由燈管、 和啟動(dòng)器組成 (2)啟動(dòng)器的作用：自動(dòng)開關(guān) (3)鎮(zhèn)流器有兩個(gè)作用：啟動(dòng)時(shí)，通過啟動(dòng)器的通斷，在鎮(zhèn)流器中產(chǎn)生 ，從而激發(fā)日光燈管內(nèi)的氣體導(dǎo)電正常工作時(shí)，鎮(zhèn)流器的

2、線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，阻礙電流的變化，這時(shí)鎮(zhèn)流器就起著 的作用，保證日光燈的正常工作鎮(zhèn)流器鎮(zhèn)流器瞬間高電壓瞬間高電壓降壓限流降壓限流 3渦流 (1)定義：當(dāng)線圈中的電流隨時(shí)間變化時(shí)，線圈附近的任何導(dǎo)體中都會(huì)產(chǎn)生 ，電流在導(dǎo)體內(nèi) 回路很像水的旋渦，因此把它叫做渦電流，簡稱渦流 (2)渦流的應(yīng)用： 、 、 等 (3)渦流的防止：為減小渦流，電動(dòng)機(jī)、變壓器鐵芯是用 疊成的，而不采用整塊硅鋼鐵芯感應(yīng)電流感應(yīng)電流自成閉合自成閉合真空冶煉爐真空冶煉爐探雷器探雷器安檢門安檢門互相絕緣的薄硅鋼片互相絕緣的薄硅鋼片 1下列關(guān)于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的說法中，正確的是() A線圈中磁通量變化越大，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定

3、越大 B線圈中磁通量越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大 C線圈放在磁感應(yīng)強(qiáng)度越強(qiáng)的地方，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大 D線圈中磁通量變化越快，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大 2如圖所示的幾種情況中，金屬導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為BLv的是() A乙和丁 B甲、乙、丁 C甲、乙、丙、丁 D只有乙 解析B公式EBLv中的L應(yīng)指導(dǎo)體的有效切割長度，甲、乙、丁中的有效長度均為L，電動(dòng)勢(shì)EBLv，而丙的有效長度為Lsin ，電動(dòng)勢(shì)EBLvsin ，故B項(xiàng)正確 3一閉合線圈，放在隨時(shí)間均勻變化的磁場(chǎng)中，線圈平面和磁場(chǎng)方向垂直，若想使線圈中感應(yīng)電流增強(qiáng)一倍，下列方法可行的是() A使線圈匝數(shù)增加一倍 B使線圈面積增加一倍 C使

4、線圈匝數(shù)減少一半 D使磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率增大一倍 4.在如圖所示的電路中，a、b為兩個(gè)完全相同的燈泡，L為自感線圈，E為電源，S為開關(guān)關(guān)于兩燈泡點(diǎn)亮和熄滅的先后次序，下列說法正確的是() A合上開關(guān)，a先亮，b后亮；斷開開關(guān)，a、b同時(shí)熄滅 B合上開關(guān)，b先亮，a后亮；斷開開關(guān)，a先熄滅，b后熄滅 C合上開關(guān)，b先亮，a后亮；斷開開關(guān)，a、b同時(shí)熄滅 D合上開關(guān)，a、b同時(shí)亮；斷開開關(guān)，b先熄滅，a后熄滅 解析C當(dāng)自感線圈中的電流瞬間發(fā)生變化時(shí)，線圈要產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)去阻礙電流的變化 本題開關(guān)S閉合時(shí)，由于線圈對(duì)電流的阻礙作用，通過a燈的電流要緩慢增大，因此b燈先亮；當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，同樣由于線圈

5、L的自感作用，aLb回路中要產(chǎn)生順時(shí)針方向的電流，因此，a、b兩燈將同時(shí)熄滅 5如圖所示，面積為0.2 m2的100匝 線圈處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于線圈平面已知磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的規(guī)律為B(20.2t)T，定值電阻R16 ，線圈電阻R24 ，求a、b兩點(diǎn)間的電壓Uab. 要點(diǎn)一對(duì)法拉第電磁感應(yīng)定律的理解 【例1】半徑為a的圓形區(qū)域內(nèi)有均勻磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0.2 T，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，半徑為b的金屬圓環(huán)與磁場(chǎng)同心地放置，磁場(chǎng)與環(huán)面垂直，其中a0.4 m，b0.6 m，金屬環(huán)上分別接有燈L1、L2，兩燈的電阻均為R02 ，一金屬棒MN與金屬環(huán)接觸良好，棒與環(huán)的電阻均忽略不計(jì) 一導(dǎo)體

6、圓環(huán)的電阻為4 ，半徑為0.05 m，圓環(huán)平面垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)放置如圖所示磁感應(yīng)強(qiáng)度為4 T，兩根電阻均為2 的導(dǎo)線Oa和Ob，Oa固定，a端b端均與環(huán)接觸，Ob以4 rad/s的角速度逆時(shí)針沿圓環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)求：當(dāng)Ob的b端從a端滑過180時(shí)，通過導(dǎo)線Oa中的電流是多少？ 要點(diǎn)二導(dǎo)體切割磁感線所產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算 1.導(dǎo)體平動(dòng)切割磁感線所產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算 (1)當(dāng)L、v與B兩兩垂直，且導(dǎo)體上各點(diǎn)以相同的速率在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中切割磁感線時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為： EBLv. (2)當(dāng)LB，Lv，而B與v成夾角時(shí)，如圖甲所示，導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為：EBLvsin . (3)若導(dǎo)線是曲折的，

7、則L應(yīng)是導(dǎo)線的有效切割長度，即為導(dǎo)線兩端點(diǎn)在v、B所決定平面的垂線上的投影長度如圖乙所示的3種情況，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相同 (4)公式EBLv中，若v為一段時(shí)間內(nèi)的平均速度，則E為平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；若v為瞬時(shí)速度，則E為瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 【例2】金屬桿MN和PQ間距為l，MP間接有電阻R，磁場(chǎng)如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，金屬棒AB長為2l，由圖示位置以A為軸，以角速度勻速轉(zhuǎn)過90(順時(shí)針)求該過程中(其他電阻不計(jì))： (1)R上的最大電功率 (2)通過R的電荷量 如圖所示，平行導(dǎo)軌間距為d，一端跨接一個(gè)電阻R.勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于平行金屬導(dǎo)軌所在平面一根金屬棒與導(dǎo)軌成角放置，金屬棒與導(dǎo)軌的電

8、阻均不計(jì)當(dāng)金屬棒沿垂直于棒的方向以恒定的速度v在金屬導(dǎo)軌上滑行時(shí)，通過電阻R的電流強(qiáng)度是() 要點(diǎn)三自感現(xiàn)象及互感現(xiàn)象 1.通電自感和斷電自感的比較通電自感斷電自感電路圖器材要求A1、A2同規(guī)格，RRL，L較大L很大(有鐵芯)，RLRA通電自感斷電自感現(xiàn)象在S閉合瞬間，A2燈立即亮起來，A1燈逐漸變亮，最終一樣亮在開關(guān)S斷開時(shí)，燈A突然閃亮一下后再漸漸熄滅(當(dāng)抽掉鐵芯后，重做實(shí)驗(yàn)，斷開開關(guān)S時(shí)，會(huì)看到燈A馬上熄滅)原因由于開關(guān)閉合時(shí)，流過電感線圈的電流迅速增大，使線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，阻礙了電流的增大，使流過A1燈的電流比流過A2燈的電流增加得慢斷開開關(guān)S時(shí)，流過線圈L的電流減小，產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)

9、，阻礙了電流的減小，使電流繼續(xù)存在一段時(shí)間；在S斷開后，通過L的電流反向通過電燈A，且由于RLRA，使得流過A燈的電流在開關(guān)斷開瞬間突然增大，從而使A燈的發(fā)光功率突然變大能量轉(zhuǎn)化情況電能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電能 2.互感 兩個(gè)線圈之間未經(jīng)導(dǎo)線連接，但當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí)，它所產(chǎn)生的變化的磁場(chǎng)會(huì)在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱為互感 互感過程中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)稱為互感電動(dòng)勢(shì) 互感現(xiàn)象是變壓器的工作基礎(chǔ) 在電子電路中，互感現(xiàn)象會(huì)影響電路的正常工作，應(yīng)設(shè)法減小電路間的互感 【例3】(2011北京理綜)某同學(xué)為了驗(yàn)證斷電自感現(xiàn)象，自己找來帶鐵芯的線圈L、小燈泡A、開關(guān)S和電池組E，用導(dǎo)線將

10、它 們連接成如圖所示的電路檢查電路后，閉合開關(guān)S，小燈泡發(fā)光；再斷開開關(guān)S，小燈泡僅有不顯著的延時(shí)熄滅現(xiàn)象雖經(jīng)多次重復(fù)，仍未見老師演示時(shí)出現(xiàn)的小燈泡閃亮現(xiàn)象，他冥思苦想找不出原因你認(rèn)為最有可能造成小燈泡未閃亮的原因是() A電源的內(nèi)阻較大 B小燈泡電阻偏大 C線圈電阻偏大 D線圈的自感系數(shù)較大 解析C開關(guān)斷開時(shí)延時(shí)熄滅現(xiàn)象的顯著程度取決于電路閉合時(shí)線圈L中的電流I1和燈泡A中電流I2的大小關(guān)系當(dāng)I1比I2大時(shí)，開關(guān)斷開時(shí)，燈泡會(huì)先亮一下，再熄滅I1比I2大得越多，燈泡的延時(shí)熄滅現(xiàn)象越顯著電路閉合時(shí)線圈L和燈泡A并聯(lián)，由并聯(lián)電路特點(diǎn)可知，線圈電阻偏大時(shí)，I1就偏小，延時(shí)現(xiàn)象就不明顯，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，

11、C正確；電源內(nèi)阻的大小對(duì)電流I1和I2的大小關(guān)系沒有影響，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；線圈的自感系數(shù)大，產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)也大，阻礙作用就越強(qiáng)，燈泡熄滅的時(shí)間應(yīng)越長，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤 (2010江蘇高考)如圖所示的電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，電感L的電阻不計(jì)，電阻R的阻值大于燈泡D的阻值在t0時(shí)刻閉合開關(guān)S，經(jīng)過一段時(shí)間后，在tt1時(shí)刻斷開S.下列表示A、B兩點(diǎn)間電壓UAB隨時(shí)間t變化的圖象中，正確的是() 易錯(cuò)點(diǎn) 在分析導(dǎo)體棒動(dòng)態(tài)問題中盲目套用公式 【例】如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于豎直平面內(nèi)的形框，水平導(dǎo)體棒MN可沿兩側(cè)足夠長的光滑導(dǎo)軌下滑而不分離，除R外，裝置的其余部分電阻都可忽略不計(jì)，將

12、MN無初速度釋放，要使電流穩(wěn)定后R的熱功率變?yōu)樵瓉淼膬杀叮谄渌麠l件不變的情況下，可以采用的辦法有() 1(2011廣東理綜)將閉合多匝線圈置于僅隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)中，線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直，關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，下列表述正確的是() A感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與線圈的匝數(shù)無關(guān) B穿過線圈的磁通量越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大 C穿過線圈的磁通量變化越快，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大 D感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向始終相同 解析C根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的變化率成正比，即磁通量變化越快，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大，C項(xiàng)正確；根據(jù)楞次定律可知，當(dāng)原磁場(chǎng)減小時(shí)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)才與其方向相同，D項(xiàng)

13、錯(cuò)誤 2.穿過某線圈的磁通量隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖所示，在下列幾段時(shí)間內(nèi)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小的是() A02 s B24 s C45 s D510 s 解析D圖象斜率越小，表明磁通量的變化率越小，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也就越小 4.如圖所示，多匝線圈和電池的內(nèi)阻均為零，兩個(gè)電阻的阻值均為R，開關(guān)S原來是斷開的，電路中的電流為I0.現(xiàn)將S閉合，于是線圈中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，此自感電動(dòng)勢(shì)() A有阻礙電流的作用，最后電流由I0減小為零 B有阻礙電流的作用，最后總電流小于I0 C有阻礙電流增大的作用，因而電流保持I0不變 D有阻礙電流增大的作用，但電流還是要增大到2I0 C閉合開關(guān)S待電路達(dá)到穩(wěn)定后，D1熄滅，D2

14、比原來更亮 D閉合開關(guān)S待電路達(dá)到穩(wěn)定后，再將S斷開瞬間，D2立即熄滅，D1閃亮一下再熄滅 解析ACD由于線圈的電阻可忽略不計(jì)、自感系數(shù)足夠大，在開關(guān)閉合的瞬間線圈的阻礙作用很大，線圈中的電流為零，所以通過D1、D2的電流大小相等，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤閉合開關(guān)S待電路達(dá)到穩(wěn)定時(shí)線圈短路，D1中電流為零，回路電阻減小，D2比原來更亮，C項(xiàng)正確閉合開關(guān)S待電路達(dá)到穩(wěn)定后，再將S斷開瞬間，D2立即熄滅，線圈和D1形成回路，D1閃亮一下再熄滅，故A、C、D三項(xiàng)正確 6如圖所示，在寬為0.5 m的平行導(dǎo)軌上垂直導(dǎo)軌放置一個(gè)有效電阻為r0.6 的直導(dǎo)體棒ab，在導(dǎo)軌的兩端分別連接兩個(gè)電 阻R14 、R26 ，其他電阻不計(jì)整個(gè)裝置處在垂直導(dǎo)軌平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.1 T當(dāng)直導(dǎo)體棒在導(dǎo)軌上以v6 m/s的速度向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，求：直導(dǎo)體棒兩端的電壓和流過電阻R1和R2的電流大小