第2講 法拉弟電磁感應(yīng)定律 自感

1、第第2 2講講 法拉弟電磁感應(yīng)定律法拉弟電磁感應(yīng)定律 自感自感考點(diǎn)考點(diǎn)要求要求說(shuō)明說(shuō)明法拉第法拉第電磁感電磁感應(yīng)定律應(yīng)定律理解法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容，深刻理理解法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容，深刻理解這兩個(gè)公式解這兩個(gè)公式E= E= 與與E=BLE=BLv vsinsin，掌握，掌握求解感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方法求解感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方法自感、自感、渦流渦流理解自感、渦流現(xiàn)象，會(huì)分析通電自感、理解自感、渦流現(xiàn)象，會(huì)分析通電自感、斷電自感現(xiàn)象斷電自感現(xiàn)象tn一一.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)1感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，產(chǎn)生在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體就相當(dāng)于電源感應(yīng)電

2、動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體就相當(dāng)于電源.導(dǎo)體的電阻相當(dāng)導(dǎo)體的電阻相當(dāng)于于電源的內(nèi)阻電源的內(nèi)阻GN NGGG2.判斷感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向判斷感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向(電源的正負(fù)極電源的正負(fù)極):a.明確哪部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源明確哪部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源,電流從電源電流從電源正正極流出極流出,負(fù)負(fù)極流入極流入; 正極電勢(shì)高，負(fù)極電勢(shì)低正極電勢(shì)高，負(fù)極電勢(shì)低b.要畫(huà)等效電路圖要畫(huà)等效電路圖二二.法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律1.內(nèi)容：內(nèi)容：電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過(guò)這一電路的磁電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過(guò)這一電路的磁通量的通量的變化率變化率成正比成正比2.表達(dá)式表達(dá)式1：tnEn為線圈匝數(shù)為線圈匝數(shù) 為磁通量變化率

3、為磁通量變化率tS不變不變,B變化時(shí)變化時(shí):tBnSEB不變不變,S變化時(shí)變化時(shí):tSnBEN N適用范圍適用范圍:用于所有由磁通量變化產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算用于所有由磁通量變化產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算 結(jié)果為平均電動(dòng)勢(shì)結(jié)果為平均電動(dòng)勢(shì)區(qū)別區(qū)別t1、(雙雙)單匝矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸垂直單匝矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸垂直于磁場(chǎng)，若線圈所圍面積里磁通量隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖于磁場(chǎng)，若線圈所圍面積里磁通量隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示所示,則線圈中則線圈中 ( )A0時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小BD時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零CD時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大D0至至D

4、時(shí)間內(nèi)平均感生電動(dòng)勢(shì)為時(shí)間內(nèi)平均感生電動(dòng)勢(shì)為0.4V1 1t/t/s s/1010-3-3WbWbA A0 0B BD D2 20.010.01BD2、(雙雙)一圓環(huán)形線圈放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中一圓環(huán)形線圈放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.設(shè)第設(shè)第1s內(nèi)磁感線方內(nèi)磁感線方向如左圖向如左圖.若磁感應(yīng)強(qiáng)度若磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間隨時(shí)間t變化的關(guān)系如右圖所示變化的關(guān)系如右圖所示,那么正確的是（那么正確的是（ ）A.第第1秒內(nèi)線圈中感應(yīng)電流的大小逐漸增加秒內(nèi)線圈中感應(yīng)電流的大小逐漸增加B.第第2秒內(nèi)線圈中感應(yīng)電流的大小恒定秒內(nèi)線圈中感應(yīng)電流的大小恒定C.第第3秒內(nèi)線圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较蛎雰?nèi)線圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?/p>

5、D.第第4秒內(nèi)線圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较蛎雰?nèi)線圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较駼D3.表達(dá)式表達(dá)式2：(1)B、L、v相互垂直，則E=BLv(2)B與v有夾角時(shí)，則E= BLvsinG適用范圍:用于導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算 結(jié)果為瞬時(shí)、平均電動(dòng)勢(shì) L是導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的“有效長(zhǎng)度” B是勻強(qiáng)磁場(chǎng)E=BRvE=BlvsinE=2BRv3 3、導(dǎo)線全部為裸導(dǎo)線，半徑為、導(dǎo)線全部為裸導(dǎo)線，半徑為r r的圓內(nèi)有垂直于圓平面的的圓內(nèi)有垂直于圓平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)B B，一根長(zhǎng)度大于，一根長(zhǎng)度大于2r2r的導(dǎo)線的導(dǎo)線MNMN以速度以速度v v在圓環(huán)上無(wú)在圓環(huán)上無(wú)摩擦地自左端勻速滑到右端，電路的

6、固定電阻為摩擦地自左端勻速滑到右端，電路的固定電阻為R R，其余，其余電阻不計(jì)。求：電阻不計(jì)。求：(1). (1). 當(dāng)當(dāng)MNMN到達(dá)圓心處時(shí)到達(dá)圓心處時(shí)MNMN產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)？產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)？(2). MN(2). MN從圓環(huán)的左端滑到右端的過(guò)程中電阻從圓環(huán)的左端滑到右端的過(guò)程中電阻R R上的電流的上的電流的平均值和通過(guò)電阻平均值和通過(guò)電阻R R的電荷量？的電荷量？解解：(1)(1)當(dāng)當(dāng)MNMN到達(dá)圓心處時(shí)：到達(dá)圓心處時(shí)：E=2Brv(2)(2)trBtE2vrt2REtq解得：解得：RrvB2RrBq24 4、( (雙雙) )正方形線框的邊長(zhǎng)為正方形線框的邊長(zhǎng)為L(zhǎng) L，電容器的電容量為

7、，電容器的電容量為C C正正方形線框的一半放在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)磁場(chǎng)方形線框的一半放在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)磁場(chǎng)以以k k 的變化率均勻減弱時(shí)，則的變化率均勻減弱時(shí)，則( )( )A.A.線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為kLkL2 2 B.B.電壓表沒(méi)有讀數(shù)電壓表沒(méi)有讀數(shù) C.aC.a 點(diǎn)的電勢(shì)高于點(diǎn)的電勢(shì)高于b b 點(diǎn)的電勢(shì)點(diǎn)的電勢(shì) D.D.電容器所帶的電荷量為零電容器所帶的電荷量為零 BCvBLE 3.3.表達(dá)式表達(dá)式3:3:2Lv221BLE適用范圍適用范圍:用于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)用于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算生電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算 導(dǎo)體棒導(dǎo)體棒0A

8、繞繞0點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線,0A棒產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)棒產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì):LAAO三種感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算三種感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算tnE. 1磁通量變化引起的磁通量變化引起的BLvE . 2平動(dòng)切割引起的平動(dòng)切割引起的221. 3BLE 繞某點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)切割引起的繞某點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)切割引起的5 5、如圖兩導(dǎo)軌寬、如圖兩導(dǎo)軌寬d=1md=1m，金屬桿，金屬桿abab的電阻的電阻r=1r=1電阻電阻R=4R=4，磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1TB=1T，當(dāng)用外力使，當(dāng)用外力使abab桿以速度桿以速度v=5m/sv=5m/s勻速右移勻速右移時(shí)，求：時(shí)，求：(1)ab(1)ab桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)？桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)？(2)

9、(2)流過(guò)電阻流過(guò)電阻R R的電流？的電流？(3)(3)電阻電阻R R上發(fā)熱消耗的熱功率？上發(fā)熱消耗的熱功率？(4)ab(4)ab桿上發(fā)熱消耗的熱功率？桿上發(fā)熱消耗的熱功率？E EBdVBdV5V5VI IE/(RE/(Rr)r)1A1AP P桿桿I I2 2r r1W1W解解:ab:ab桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)電路電流電路電流abab桿上的熱功率桿上的熱功率R R上的熱功率上的熱功率P PR RI I2 2R R4W4WVabRR等效電路等效電路6 6、絕緣光滑水平面上，邊長(zhǎng)為、絕緣光滑水平面上，邊長(zhǎng)為L(zhǎng) L的單匝正方形線框的單匝正方形線框abcdabcd，在外力的作用下以恒定的

10、速率在外力的作用下以恒定的速率v v 向右運(yùn)動(dòng)進(jìn)入有界勻強(qiáng)磁向右運(yùn)動(dòng)進(jìn)入有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)場(chǎng)B B。線框被全部拉入磁場(chǎng)的過(guò)程中線框平面保持與磁場(chǎng)。線框被全部拉入磁場(chǎng)的過(guò)程中線框平面保持與磁場(chǎng)方向垂直，線框的方向垂直，線框的abab邊始終平行于磁場(chǎng)的邊界。已知線框邊始終平行于磁場(chǎng)的邊界。已知線框的四個(gè)邊的電阻值相等，均為的四個(gè)邊的電阻值相等，均為R R。求：。求：(1)(1)在在abab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，線框內(nèi)的電流大?。窟厔傔M(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，線框內(nèi)的電流大小？(2)(2)在在abab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，abab邊兩端的電壓？邊兩端的電壓？(3)(3)在線框被拉入磁場(chǎng)的整個(gè)過(guò)程中，

11、線框中電流產(chǎn)生的在線框被拉入磁場(chǎng)的整個(gè)過(guò)程中，線框中電流產(chǎn)生的熱量？熱量？dBabcv解：解：（1）ab邊切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為邊切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為BLvE 所以通過(guò)線框的電流為所以通過(guò)線框的電流為RBLvREI44 （2）ab兩端的電壓為路端電壓兩端的電壓為路端電壓 RIUab3 所以所以43/BLvUab （3）線框被拉入磁場(chǎng)的整個(gè)過(guò)程所用時(shí)間）線框被拉入磁場(chǎng)的整個(gè)過(guò)程所用時(shí)間v/Lt 線框中電流產(chǎn)生的熱量線框中電流產(chǎn)生的熱量RvLBtRIQ44322 1、由于由于線圈本身的電流線圈本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象叫叫自感現(xiàn)象自感現(xiàn)象。2

12、2、自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫、自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫自感電動(dòng)勢(shì)自感電動(dòng)勢(shì)。4 4、因自感現(xiàn)象的存在，使、因自感現(xiàn)象的存在，使線圈的電流不能突變線圈的電流不能突變不能突然變大或變小不能突然變大或變小, ,也不能突然變方向也不能突然變方向3 3、自感電動(dòng)勢(shì)的作用：、自感電動(dòng)勢(shì)的作用：阻礙線圈電流的變化阻礙線圈電流的變化( (增反減同增反減同) )三、自感現(xiàn)象三、自感現(xiàn)象abtLE1 1、自感系數(shù)、自感系數(shù)L L：簡(jiǎn)稱(chēng)：簡(jiǎn)稱(chēng)自感自感或或電感電感4.4.自感系數(shù)的單位：自感系數(shù)的單位：亨利亨利 簡(jiǎn)稱(chēng)亨，符號(hào)是簡(jiǎn)稱(chēng)亨，符號(hào)是 H H。 1H=101H=103 3mH=10mH=106 6H H2 2、

13、自感物理意義：描述線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)的能力、自感物理意義：描述線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)的能力3 3、自感系數(shù)、自感系數(shù)L L決定因素決定因素線圈越粗、越長(zhǎng)、匝數(shù)越多，線圈越粗、越長(zhǎng)、匝數(shù)越多，L L越大越大有鐵芯比沒(méi)鐵芯，有鐵芯比沒(méi)鐵芯，L L大得多大得多自感系數(shù)自感系數(shù)7 7、( (雙雙) )電燈的燈絲電阻為電燈的燈絲電阻為22，電池電動(dòng)勢(shì)為，電池電動(dòng)勢(shì)為2V2V，內(nèi)阻不，內(nèi)阻不計(jì)，線圈匝數(shù)足夠多，其直流電阻為計(jì)，線圈匝數(shù)足夠多，其直流電阻為33先合上開(kāi)關(guān)，先合上開(kāi)關(guān)，過(guò)一段時(shí)間突然斷開(kāi)過(guò)一段時(shí)間突然斷開(kāi)K K，則下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是，則下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是( )( )A.A.電燈立即熄滅電燈立即熄滅

14、 B.B.電燈先變暗后慢慢熄滅電燈先變暗后慢慢熄滅 C.C.電燈中電流方向與開(kāi)關(guān)斷開(kāi)前方向相同電燈中電流方向與開(kāi)關(guān)斷開(kāi)前方向相同 D.D.電燈中電流方向與開(kāi)關(guān)斷開(kāi)前方向相反電燈中電流方向與開(kāi)關(guān)斷開(kāi)前方向相反 ACACab8 8、( (雙雙) )電路中電路中,L,L為電感線圈為電感線圈, ,電阻不計(jì)電阻不計(jì),A,A、B B為兩燈泡則為兩燈泡則( )( )A A合上合上S S時(shí)，時(shí)，A A先亮，先亮，B B后亮后亮B B合上合上S S時(shí)，時(shí)，A A、B B同時(shí)亮同時(shí)亮C C斷開(kāi)斷開(kāi)S S時(shí)，時(shí)，A A、B B同時(shí)熄滅同時(shí)熄滅D D斷開(kāi)斷開(kāi)S S時(shí)，時(shí)，A A立即熄滅，立即熄滅，B B先閃亮、后熄滅

15、先閃亮、后熄滅 BD燈燈B的電流方向的電流方向:閉合瞬間閉合瞬間: ab正常后正常后:斷開(kāi)瞬間斷開(kāi)瞬間:B無(wú)電流無(wú)電流aBbbBa9 9、( (單單) )在如圖的電路中在如圖的電路中S S閉合時(shí)流過(guò)電感線圈的電流是閉合時(shí)流過(guò)電感線圈的電流是2 A2 A，流過(guò)燈泡的電流是，流過(guò)燈泡的電流是1A1A，將，將S S突然斷開(kāi)，則突然斷開(kāi)，則S S斷開(kāi)前后，斷開(kāi)前后，能正確反映流過(guò)燈泡的電流能正確反映流過(guò)燈泡的電流I I隨時(shí)間隨時(shí)間t t變化圖線的是變化圖線的是( () )D四、渦流四、渦流當(dāng)線圈中的電流隨時(shí)間變化時(shí)當(dāng)線圈中的電流隨時(shí)間變化時(shí), ,這個(gè)線圈附近的這個(gè)線圈附近的任何導(dǎo)體任何導(dǎo)體中都會(huì)產(chǎn)生感

16、應(yīng)電流中都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流-渦流渦流. .電磁爐的工作原理電磁爐的工作原理金屬板金屬板1010、如圖所示，、如圖所示，A A、B B為大小、形狀均相同且內(nèi)壁光滑，為大小、形狀均相同且內(nèi)壁光滑，但用不同材料制成的圓管，豎直固定在相同高度，兩個(gè)相但用不同材料制成的圓管，豎直固定在相同高度，兩個(gè)相同的磁性小球，同時(shí)從同的磁性小球，同時(shí)從A A、B B管上端的管口無(wú)初速度釋放，管上端的管口無(wú)初速度釋放，穿過(guò)穿過(guò)A A管的小球比穿過(guò)管的小球比穿過(guò)B B管的小球先落到地面，下面對(duì)于兩管的小球先落到地面，下面對(duì)于兩管的描述中可能正確的是管的描述中可能正確的是( ( ) )A AA A管是用塑料制成的，管是用塑料制成的，B B管是用銅制成的管是用銅制成的B BA A管是用鋁制成的，管是用鋁制成的，B B管是用膠木制成的管是用膠木制成的C CA A管是用膠木制成的，管是用膠木制成的，B B管是用塑料制成的管是用塑料制成的D DA A管是用膠木制成的，管是用膠木制成的，B B管是用鋁制成的管是用鋁制成的AD1111、如圖所示為一光滑軌道，其中、如圖所示為一光滑軌道，其中MNMN部分為一段對(duì)稱(chēng)部分為一段對(duì)稱(chēng)的圓弧，兩側(cè)的直導(dǎo)軌與圓弧相切，在的圓弧，兩側(cè)的直導(dǎo)軌與圓弧相切，在MNMN部分有如圖所示部分有如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，有一較小的金屬環(huán)