法拉第電磁感應(yīng)定律及其應(yīng)用課件

第九章電磁感應(yīng)第二講法拉第電磁感應(yīng)定律及其應(yīng)用考綱展示1.法拉第電磁感應(yīng)定律(Ⅱ)2.自感、渦流(Ⅰ)復(fù)習(xí)目標(biāo)1.理解法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容，掌握利用其表達(dá)式計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢大小的方法．2.會(huì)用E＝Blvsinθ計(jì)算導(dǎo)體切割磁感線時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢大?。?.了解自感、渦流現(xiàn)象，會(huì)分析與自感、渦流有關(guān)的問題.知識(shí)點(diǎn)一法拉第電磁感應(yīng)定律1．感應(yīng)電動(dòng)勢在

中產(chǎn)生的電動(dòng)勢叫做感應(yīng)電動(dòng)勢，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于．電磁感應(yīng)現(xiàn)象電源感應(yīng)電動(dòng)勢的方向?yàn)殡娫磧?nèi)部感應(yīng)電流的方向，由電源的“－”極指向“＋”極，可根據(jù)楞次定律或右手定則判斷．磁通量的變化率

1．(2011·廣東高考)將閉合多匝線圈置于僅隨時(shí)間變化的磁場中，線圈平面與磁場方向垂直，關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流，下列表述正確的是(

)A．感應(yīng)電動(dòng)勢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)勢越大C．穿過線圈的磁通量變化越快，感應(yīng)電動(dòng)勢越大D．感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向始終相同解析：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知感應(yīng)電動(dòng)勢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)勢越大，選項(xiàng)C正確；根據(jù)楞次定律可知，當(dāng)原磁場減小時(shí)，感應(yīng)電流的磁場才與其方向相同，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：C知識(shí)點(diǎn)二導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢導(dǎo)體棒切割磁感線時(shí)的三種情形：E＝Blv

Blvsinθ

1．切割磁感線的兩種情形(1)導(dǎo)體平動(dòng)切割磁感線對(duì)于導(dǎo)體平動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的計(jì)算式E＝Blv，應(yīng)從以下幾個(gè)方面理解和掌握．①使用條件：磁場是勻強(qiáng)磁場，B、l、v三者相互垂直．實(shí)際問題中當(dāng)它們不相互垂直時(shí)，應(yīng)取垂直的分量進(jìn)行計(jì)算，公式可為E＝Blvsinθ，θ為B與v方向間的夾角．

(2)導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線2．某地的地磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的豎直分量方向向下，大小為4.5×10－5T.一靈敏電壓表連接在當(dāng)?shù)厝牒：佣蔚膬砂?，河?00m，該河段漲潮和落潮時(shí)有海水(視為導(dǎo)體)流過．設(shè)落潮時(shí)，海水自西向東流，流速為2m/s.下列說法正確的是(

)A．電壓表記錄的電壓為5mVB．電壓表記錄的電壓為9mVC．河南岸的電勢較高D．河北岸的電勢較高解析：可以將海水視為垂直河岸方向放置的導(dǎo)體平動(dòng)切割地磁場的磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，由E＝BLv＝9mV，B項(xiàng)正確；由右手定則可知，感應(yīng)電流方向由南向北，故河北岸的電勢較高，D項(xiàng)正確．答案：BD知識(shí)點(diǎn)三自感渦流1．自感現(xiàn)象由于通過導(dǎo)體自身的

而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象．電流變化自感現(xiàn)象

大小

圈數(shù)

10－3

3．渦流(1)定義：當(dāng)線圈中的電流發(fā)生變化時(shí)，由于電磁感應(yīng)，在它附近的任何導(dǎo)體中都會(huì)產(chǎn)生

電流，這種電流像水中的旋渦，所以稱為渦流．(2)應(yīng)用①渦流可以在金屬內(nèi)產(chǎn)生大量熱能，利用這一特點(diǎn)可制造出

、治金爐．②渦流在磁場中受到安培力，利用這一特點(diǎn)可應(yīng)用于電磁

和電磁阻尼．感應(yīng)感應(yīng)驅(qū)動(dòng)1．通電自感與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，R＝RL，L較大L很大(有鐵芯)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逐漸熄滅通電自感斷電自感原因由于開關(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，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，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，燈A不會(huì)立即熄滅．若RL<RA，原來的電流IL>IA，則A燈熄滅前要閃亮一下．若RL≥RA，原來的電流IL≤IA，則燈A逐漸熄滅，不再閃亮一下能量轉(zhuǎn)化電能轉(zhuǎn)化為磁場能磁場能轉(zhuǎn)化為電能①通電自感中，線圈中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢阻礙電流的增加，但最終電流仍會(huì)達(dá)到某一恒定值；斷電自感中，線圈中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢阻礙電流的減小，但最終電流仍會(huì)減小至零．②自感電動(dòng)勢只是延緩了過程的進(jìn)行，但它并不能使過程停止．3．如圖所示的電路，開關(guān)S原先閉合，電路處于穩(wěn)定狀態(tài)，在某一時(shí)刻突然斷開開關(guān)S，則通過電阻R1的電流I隨時(shí)間變化的圖象可能是圖中的(

)

解析：開關(guān)S原先閉合時(shí)，電路處于穩(wěn)定狀態(tài)，流過R1的電流方向向左，大小為I1，與R1并聯(lián)的R2和線圈L支路，電流I2的方向也向左，當(dāng)某一時(shí)刻開關(guān)S突然斷開時(shí)，L中向左的電流I2要減小，因自感現(xiàn)象，線圈L產(chǎn)生自感電動(dòng)勢，在回路“L→R1→A→R2”中形成感應(yīng)電流，電流通過R1的方向與原來相反，變?yōu)橄蛴遥腎2開始逐漸減小到零．答案：D

如圖甲所示，一個(gè)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)域內(nèi)存在垂直于線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖線如圖乙所示．圖線與橫、縱軸的截距分別為t0和B0.導(dǎo)線的電阻不計(jì)，求0至t1時(shí)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．

由磁場變化產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢問題，只要用法拉第電磁感應(yīng)定律求出感應(yīng)電動(dòng)勢，就可以將電磁感應(yīng)問題等效為電路問題，運(yùn)用電路有關(guān)知識(shí)求解．【變式訓(xùn)練】1.半徑為r、電阻為R的n匝線圈在邊長為l的正方形abcd之外，勻強(qiáng)磁場充滿并垂直穿過該正方形區(qū)域，如圖甲所示．當(dāng)磁場隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示時(shí)，則穿過線圈磁通量的變化率為______，t0時(shí)刻線圈的感應(yīng)電流為______．

(16分)如圖所示，水平面上固定一個(gè)間距L＝1m的光滑平行金屬導(dǎo)軌，整個(gè)導(dǎo)軌處在豎直方向的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1T的勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)軌一端接阻值R＝9Ω的電阻．導(dǎo)軌上有質(zhì)量m＝1kg、電阻r＝1Ω、長度也為1m的導(dǎo)體棒，在外力的作用下從t＝0開始沿平行導(dǎo)軌方向運(yùn)動(dòng)，其速度隨時(shí)間的變化規(guī)律是v＝2，不計(jì)導(dǎo)軌電阻．求：

(1)t＝4s時(shí)導(dǎo)體棒受到的安培力的大??；(2)請(qǐng)?jiān)谧鴺?biāo)圖中畫出電流平方與時(shí)間的關(guān)系(I2－t)圖象，并通過該圖象計(jì)算出4s時(shí)間內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量．

在極短時(shí)間Δt內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量為：ΔQ＝I2RΔt由I2-t圖象可得，4s時(shí)間內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量為：Q＝×4×0.16×9J＝2.88J， (3分)答案：(1)0.4N

(2)2.88J【變式訓(xùn)練】2.如圖所示，在光滑水平面上有一長為L1、寬為L2的單匝矩形閉合導(dǎo)體線框abcd，處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的有界勻強(qiáng)磁場中，其ab邊與磁場的邊界重合．線框由同種粗細(xì)均勻的導(dǎo)線制成，它的總電阻為R.現(xiàn)用垂直于線框ab邊的水平拉力，將線框以速度v向右沿水平方向勻速拉出磁場，此過程中保持線框平面與磁感線垂直，且ab邊與磁場邊界平行．求線框被拉出磁場的過程中：

(1)通過線框的電流；(2)線框中產(chǎn)生的焦耳熱；(3)線框中a、b兩點(diǎn)間的電壓大?。?2011·北京高考)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)較大根據(jù)自感電動(dòng)勢的作用及斷電后回路的構(gòu)成進(jìn)行分析．解析：小燈泡沒有出現(xiàn)閃亮現(xiàn)象是因?yàn)閿嚯姾箅娐分械男襞輧啥穗妷禾。驍嚯姾箅娐放c電源脫離關(guān)系，線圈與燈泡組成閉合回路，故電源內(nèi)阻大小對(duì)自感無影響，A錯(cuò)誤；若小燈泡電阻偏大，則分得的電壓就大，這有助于出現(xiàn)閃亮現(xiàn)象，B錯(cuò)誤；若線圈電阻偏大，在自感電動(dòng)勢一定的情況下，線圈內(nèi)阻上的電壓偏大，相應(yīng)燈泡兩端的電壓就偏小，這不利于出現(xiàn)閃亮現(xiàn)象，C正確；線圈自感系數(shù)越大，產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢越大，這有利于閃亮現(xiàn)象的出現(xiàn)，故D錯(cuò)誤．答案：C【變式訓(xùn)練】3.如圖所示的電路(a)、(b)中，電阻R和自感線圈L的電阻值相等，接通S，使電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，燈泡D發(fā)光，則(

)

①在電路(a)中，斷開S，D將漸漸變暗②在電路(a)中，斷開S，D將先變得更亮，然后漸漸變暗③在電路(b)中，斷開S，D將漸漸變暗④在電路(b)中，斷開S，D將先變得更亮，然后漸漸變暗A(chǔ)．①③

B．②③

C．②④

D．①④解析：在電