法拉第電磁感應(yīng)定律自感和渦流

1、12一、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)1定義：在 現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì) 的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源，其電阻相當(dāng)于電源的內(nèi)阻2產(chǎn)生條件：無(wú)論電路是否閉合，只要穿過電路的 發(fā) 生變化，電路中就一定產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)磁通量電磁感應(yīng)33感應(yīng)電流與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系(1)在等效電源內(nèi)部電流由 極流向 極(2)遵守 定律，即I .二、法拉第電磁感應(yīng)定律1法拉第電磁感應(yīng)定律(1)內(nèi)容：電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過這一電路的 成正比(2)公式： .負(fù)正閉合電路歐姆磁通量的變化率En42導(dǎo)體切割磁感線的情形(1)一般情況：運(yùn)動(dòng)速度v和磁感線方向夾角為，則E .(2)常見情況：運(yùn)動(dòng)速度v和磁感線方向垂直，則E .(3)導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中

2、轉(zhuǎn)動(dòng)：導(dǎo)體棒以端點(diǎn)為軸，在勻強(qiáng)磁場(chǎng) 中垂直于磁感線方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EBl (平均速度取中點(diǎn)位置線速度 l)BLvsinBLvBl25 En 往往用來(lái)求t時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng) 勢(shì)，而E Blvsin常用來(lái)求瞬時(shí)電動(dòng)勢(shì)，但兩公式又是 統(tǒng)一的6三、自感現(xiàn)象1概念：由于線圈本身的電流發(fā)生 而產(chǎn)生的電磁感應(yīng) 現(xiàn)象變化2自感電流：在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電流總是 原 電流的變化阻礙73自感電動(dòng)勢(shì)：在 現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(1)大小表達(dá)式：E .(其中 為電流變化率，L為自感 系數(shù))(2)自感系數(shù) 影響因素： 、 、 單位：亨利(H)；1 H mH H.自感L線圈匝數(shù)橫截面積有無(wú)鐵芯1031068

3、四、渦流1概念：發(fā)生電磁感應(yīng)時(shí)，導(dǎo)體中產(chǎn)生的像水的旋渦樣的 感應(yīng)電流2產(chǎn)生原因：變化的電流產(chǎn)生 ，激發(fā)出 ， 形成感應(yīng)電流變化的磁場(chǎng)感生電場(chǎng)9101感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小決定于穿過回路的磁通量的變化率 ， 而與磁通量、磁通量的變化量的大小沒有必然聯(lián) 系2磁通量的變化率 是t圖象上某點(diǎn)切線的斜率3若 恒定，則E不變用En 所求的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為整 個(gè)回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，而不是回路中某部分導(dǎo)體的電動(dòng)勢(shì)114磁通量的變化常由B的變化或S的變化兩種情況引起(1)當(dāng)僅由B的變化引起時(shí)，EnS .(2)當(dāng)僅由S的變化引起時(shí)，EnB .121很大， 可能很小，很小， 可能很大，感應(yīng)電 動(dòng)勢(shì)的大小由 決定2計(jì)算通過導(dǎo)體截

4、面積的電荷量時(shí)，要用電流或電動(dòng)勢(shì)的 平均值即q t t ，q大小與有關(guān) 131下列說法正確的是() 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)一定越大 B線圈中的磁通量越大，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng) 勢(shì)一定越大 C線圈處在磁場(chǎng)越強(qiáng)的位置，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng) 電動(dòng)勢(shì)一定越大 D線圈中磁通量變化得越快，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng) 電動(dòng)勢(shì)越大14解析：A、B兩項(xiàng)顯然違背法拉第電磁感應(yīng)定律內(nèi)容對(duì)于C項(xiàng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，線圈的磁通量不一定大，也不一定大， 更不一定大，故C錯(cuò)只有D項(xiàng)，磁通量變化得快，即 大，由于En 可知，選項(xiàng)D正確答案：D151適用范圍：該公式只適用于導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情況2對(duì)“”的理解：公式

5、EBlvsin中的“”為B與v方向間 的夾角，當(dāng)90(即Bv)時(shí)，EBLv.3對(duì)l的理解：公式EBlvsin中的l為有效切割長(zhǎng)度，即導(dǎo)體 在與v垂直的方向上的投影長(zhǎng)度，如圖921所示，有效 長(zhǎng)度l分別為：16(甲)圖：lcdsin；(乙)圖：沿v1方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，lMN沿v2方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，l0；(丙)圖：沿v1方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，l R沿v2方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，l0沿v3方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，lR.174公式EBlvsin中的v若為瞬時(shí)速度，則E為瞬時(shí)電動(dòng) 勢(shì)；當(dāng)v為平均速度，E為平均電動(dòng)勢(shì)圖921182(2009山東高考)如圖922所示， 一導(dǎo)線彎成半徑為 a的半圓形閉合回路 虛線MN右側(cè)有磁感 應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁 場(chǎng)，方

6、向垂直于回路所在的平面回路以速度v向 右勻速進(jìn)入磁場(chǎng)，直徑CD始終與MN垂直從D點(diǎn) 到達(dá)邊界開始到C點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)為止，下列結(jié)論正確 的是 ()圖92219A感應(yīng)電流方向不變BCD段直導(dǎo)線始終不受安培力C感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值EmBavD感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)平均值 Bav20解析：導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，由右手定則可知，感應(yīng)電流方向不變，A正確感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值即切割磁感線等效長(zhǎng)度最大時(shí)的電動(dòng)勢(shì)，故EmBav，C正確 B a2 t 由得 Bav，D正確答案：ACD21222324251通電時(shí)線圈產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的增加且與電流 方向相反，此時(shí)含線圈L的支路相當(dāng)于斷開2斷電時(shí)線圈產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)與原電流方向相

7、同，在與 線圈串聯(lián)的回路中，線圈相當(dāng)于電源，它提供的電流從原 來(lái)的IL逐漸變小但流過燈A的電流方向與原來(lái)相反3自感電動(dòng)勢(shì)只是延緩了過程的進(jìn)行，但它不能使過程停 止，更不能使過程反向263在圖923所 示的電路中，帶鐵芯的、 電阻較小的線圈L與燈A 并聯(lián)，合上電鍵S，燈A 正常發(fā)光，則下列說法 正確的是 ()圖92327A當(dāng)斷開S時(shí)，燈A立即熄滅B當(dāng)斷開S時(shí)，燈A突然閃亮后熄滅C若用電阻值與線圈L相同的電阻取代L接入電路，當(dāng)斷 開S時(shí)，燈A立即熄滅D若用電阻值與線圈L相同的電阻取代L接入電路，當(dāng)斷 開S時(shí)，燈A突然閃亮后熄滅28解析：當(dāng)S斷開時(shí)，線圈L產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，和A形成回路，又線圈L電阻較

8、小，故A突然閃亮后熄滅若用電阻代替線圈L，則無(wú)自感現(xiàn)象，斷開S時(shí)，燈A立即熄滅選項(xiàng)B、C正確答案：BC2930 (2010寧波模擬)如圖924所示，金屬桿ab可在平行金屬導(dǎo)軌上滑動(dòng)，金屬桿電阻R00.5 ，長(zhǎng)為L(zhǎng)0.3 m，導(dǎo)軌一端串接一電阻R1 ，勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B2 T，在ab以v5 m/s向右勻速運(yùn)動(dòng)的過程中，求：圖92431(1)ab間感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E和ab間的電壓U；(2)金屬桿上所加沿導(dǎo)軌平面的水平外力F的大??；(3)在2 s時(shí)間內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量Q.32思路點(diǎn)撥本題屬于導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算，應(yīng)用EBlv和閉合電路的歐姆定律求解33課堂筆記(1)根據(jù)公式：EBLv3 VI

9、 ，UIR2 V(2)FF安，F(xiàn)安BIL1.2 N(3)方法一：QRI2Rt8 J方法二：2秒內(nèi)產(chǎn)生的總熱量Q等于安培力做的功QF安vt12 J電阻R上產(chǎn)生的熱量為QR Q8 J答案(1)3 V2 V(2)1.2 N(3)8 J34 求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)時(shí)，首先應(yīng)弄清產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的類型，然后選取適當(dāng)規(guī)律進(jìn)行求解35 (2009全國(guó)卷)如圖925所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于紙面向里，大小隨時(shí)間的變化率 k，k為負(fù)的常量用電阻率為、橫截面積為S的硬導(dǎo)線做成一邊長(zhǎng)為l的方框?qū)⒎娇蚬潭ㄓ诩埫鎯?nèi)，其右半部分位于磁場(chǎng)區(qū)域中求：圖92536(1)導(dǎo)線中感應(yīng)電流的大??；(2)磁場(chǎng)對(duì)方框作用力的大小隨時(shí)間的變

10、化率思路點(diǎn)撥本題利用法拉第電磁感應(yīng)定律，借助歐姆定律及電阻定律求解電流同時(shí)要記住變化率概念37課堂筆記(1)導(dǎo)線框的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E l2B 導(dǎo)線框中的電流為I 式中R是導(dǎo)線框的電阻，根據(jù)電阻率公式有R 聯(lián)立式，將 k代入得I 38(2)導(dǎo)線框所受磁場(chǎng)的作用力的大小為FBIl它隨時(shí)間的變化率為 Il由式得 .答案(1) (2)39 確定法拉第電磁感應(yīng)定律中時(shí)，其面積應(yīng)是線圈在磁場(chǎng)中的有效面積.40 如圖926所示的電路中，D1和D2是兩個(gè)相同的小燈泡，L是一個(gè)自感系數(shù)相當(dāng)大的線圈，其阻值與R相同在開關(guān)S接通和斷開時(shí)，燈泡D1和D2亮暗的順序是 ()圖92641A接通時(shí)D1先達(dá)最亮，斷開時(shí)D1后滅

11、B接通時(shí)D2先達(dá)最亮，斷開時(shí)D1后滅C接通時(shí)D1先達(dá)最亮，斷開時(shí)D1先滅D接通時(shí)D2先達(dá)最亮，斷開時(shí)D1先滅42思路點(diǎn)撥通電時(shí)，線圈相當(dāng)于較大電阻逐漸減小的過程；斷電時(shí)，應(yīng)先明確電流方向且要看線圈與哪些用電器組成閉合回路43課堂筆記當(dāng)開關(guān)S接通時(shí)，D1和D2應(yīng)該同時(shí)亮，但由于自感現(xiàn)象的存在，流過線圈的電流由零變大時(shí)，瞬間電流幾乎全部從D1通過，而該電流又將同時(shí)分路通過D2和R，所以D1先達(dá)最亮，經(jīng)過一段時(shí)間電路穩(wěn)定后，D1和D2達(dá)到一樣亮當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，電源電流立即為零，因此D2立刻熄滅，而對(duì)D1，由于通過線圈的電流突然減弱，線圈中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，使線圈L和D1組成的閉合電路中有感應(yīng)電流，所以

12、D1后滅答案A44 線圈總是阻礙電流變化電流增大時(shí)，它阻礙電流的增大，相當(dāng)于電阻；電流減小時(shí)，它阻礙電流的減小，相當(dāng)于電源.45 (10分)如圖927所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.1 T，金屬棒AD長(zhǎng)0.4 m，與框架寬度相同，電阻r1/3 ，框架電阻不計(jì)，電阻R12 ，R21 .當(dāng)金屬棒以5 m/s速度勻速向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，求：圖92746(1)流過金屬棒的感應(yīng)電流為多大？(2)若圖中電容器C為0.3 F，則電容器中儲(chǔ)存多少電荷量？思路點(diǎn)撥此題一要明確相當(dāng)于電源的電路和以及確定電動(dòng)勢(shì)，二要明確外電路的連接方式和電容器在電路中的作用，三要確定電容器兩端的電壓和電容公式的應(yīng)用47解題樣板(1)金屬棒

13、產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)EBLv0.2 V(2分)外電阻R (2分)通過金屬棒的電流I 0.2 A(2分)(2)電容器兩板間的電壓UIR V (2分)帶電荷量QCU4108 C(2分)答案(1)0.2 A(2)4108 C48 法拉第電磁感應(yīng)定律可以綜合力學(xué)和電學(xué)等知識(shí)，因此在歷界高考中都有涉及所以，對(duì)此類知識(shí)點(diǎn)應(yīng)高度重視49501穿過閉合回路的磁通量隨時(shí)間t變化的圖象分別如圖9 28所示，下列關(guān)于回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 的論述，正確的是 ()圖9 2851A圖中，回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定不變B圖中，回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一直在變大C圖中，回路在0t1時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)小于在t1 t2時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電

14、動(dòng)勢(shì)D圖中，回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)先變小再變大52解析：由產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的條件可知，回路中磁通量發(fā)生變化才能產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，而圖中，穿過回路的磁通量是一恒定值，所以回路中不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，選項(xiàng)A錯(cuò)；圖中，穿過閉合回路的磁通量隨時(shí)間t均勻變化，即 是一恒量，由法拉第電磁感應(yīng)定律產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與磁通量變化率成正比可知，回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是一恒定值，選項(xiàng)B錯(cuò)；圖中，穿過回路的磁通量在0t1時(shí)間內(nèi)的變化率 大于在t1t2時(shí)間內(nèi)的變化率，所以在圖中，回路在0t153時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大于在t1t2時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，選項(xiàng)C錯(cuò)；圖中，穿過回路的磁通量變化率 先 變小后變大，所以回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)

15、勢(shì)先變小再變大，選項(xiàng)D正確答案：D542有一種高速磁懸浮列車的設(shè)計(jì)方案是：在每節(jié)車廂底 部安裝強(qiáng)磁鐵(磁場(chǎng)方向向下)，并且在沿途兩條鐵軌之 間平放一系列線圈下列說法中不正確的是 () A列車運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過線圈的磁通量會(huì)發(fā)生變化 B列車速度越快，通過線圈的磁通量變化越快 C列車運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) D線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與列車速度無(wú)關(guān).55解析：列車運(yùn)動(dòng)時(shí)，安裝在每節(jié)車廂底部的強(qiáng)磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)使通過線圈的磁通量發(fā)生變化；列車速度越快，通過線圈的磁通量變化越快，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，由于通過線圈的磁通量發(fā)生變化，線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與通過線圈的磁通量的變化率成

16、正比，與列車的速度有關(guān)由以上分析可知，選項(xiàng)A、B、C的說法正確，選項(xiàng)D的說法不正確答案：D563如圖929所示是測(cè)定自感系 數(shù)很大的線圈L的直流電阻的電 路，L兩端并聯(lián)一只電壓表，用 來(lái)測(cè)自感線圈的直流電壓，在測(cè) 量完畢后，將電路解體時(shí)應(yīng)先() A斷開S1 B斷開S2 C拆除電流表 D拆除電阻R圖92957解析：當(dāng)S1、S2均閉合時(shí)，電壓表與線圈L并聯(lián)；當(dāng)S2閉合而S1斷開時(shí)，電壓表與線圈L串聯(lián)，所以在干路斷開后自感線圈L中電流方向相同而電壓表中電流方向相反只要不斷開S2，線圈L與電壓表就會(huì)組成回路，在斷開干路時(shí)，L中產(chǎn)生與原來(lái)電流同方向的自感電流，使電壓表中指針反向轉(zhuǎn)動(dòng)而可能損壞電壓表正確答案為B.答案：B584如圖9210所示，平行導(dǎo)軌間距為d，左端跨接一個(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的電流是()59圖9210A.B.C. D.60解析：有效切割長(zhǎng)度為L(zhǎng) ，故EBLv ，I .D項(xiàng)正確答案：D615如圖9211所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng) 的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向豎直向 下，在磁場(chǎng)中有一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正 方形導(dǎo)線框，ab邊質(zhì)量為m， 其余