《南方新高考高考物理大一輪復(fù)習(xí) 專題九 電磁感應(yīng) 第2講 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感和渦流課件》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《南方新高考高考物理大一輪復(fù)習(xí) 專題九 電磁感應(yīng) 第2講 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感和渦流課件（40頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第2講 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感和渦流一、法拉第電磁感應(yīng)定律t1.磁通量變化率：表示磁通量變化的快慢，大小為21.t2.法拉第電磁感應(yīng)定律(1)內(nèi)容：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟_成正比.磁通量的變化率據(jù)定義求有末初，En(2)表達(dá)式：_，其中 n 為線圈的匝數(shù).(3)公式的變形Ent當(dāng)線圈面積不變，垂直于線圈平面的磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)，EnSB.t當(dāng)磁場(chǎng)不變，垂直于磁場(chǎng)的線圈面積發(fā)生變化時(shí)，EnBSt.磁通量的變化是由于面積和磁場(chǎng)變化共同引起的，則根B2S2B1S1tnBSt.3.導(dǎo)體切割磁感線時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(1)導(dǎo)體平行移動(dòng)：E_.其中 B、L、v 三者兩兩垂直，且 L 為導(dǎo)體

2、的有效切割長(zhǎng)度.BLv【基礎(chǔ)檢測(cè)】1.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(wú)關(guān)B.穿過(guò)線圈的磁通量越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大C.穿過(guò)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)方向始終相同答案：C二、自感和渦流1.自感現(xiàn)象電磁感應(yīng)(1)定義：由導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化時(shí)而產(chǎn)生的_現(xiàn)象.自感現(xiàn)象遵循電磁感應(yīng)的所有規(guī)律.(2)自感電動(dòng)勢(shì)自感定義：在_現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫做自感電動(dòng)勢(shì).表達(dá)式：E_.LIt方向：總是阻礙導(dǎo)體中原來(lái)_的變化(“增反減同”).電流(3

3、)自感系數(shù) L長(zhǎng)短形狀匝數(shù)大有關(guān)因素：與線圈的_、_、_以及是否有鐵芯有關(guān).線圈越長(zhǎng)，單位長(zhǎng)度上線圈的匝數(shù)越多，橫截面積越大，它的自感系數(shù)越_.線圈中插入鐵芯，自感系數(shù)會(huì)增大很多.單位：亨利(H)， 1 mH103 H,1 H106 H.(4)自感現(xiàn)象的應(yīng)用和防止應(yīng)用：如日光燈電路中的鎮(zhèn)流器、振蕩電路等.日光燈電路是由啟動(dòng)器、鎮(zhèn)流器和燈管組成的._在日光燈啟動(dòng)時(shí)起到開(kāi)關(guān)作用，正常工作時(shí)斷開(kāi)；鎮(zhèn)流器的作用是在燈開(kāi)始點(diǎn)亮?xí)r起_的作用，在日光燈正常發(fā)光時(shí)起_作用.啟動(dòng)器產(chǎn)生瞬時(shí)高壓降壓限流防止：制作精密電阻時(shí)，采用_繞法，防止自感現(xiàn)象的發(fā)生，減小因自感而造成的誤差.雙線2.渦流：塊狀金屬在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)

4、，或者處在變化的磁場(chǎng)中，金屬塊內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種電流在整塊金屬內(nèi)部自成閉合回路，叫做_.渦流【基礎(chǔ)檢測(cè)】2.如圖 9-2-1 所示，A、B 兩燈相同，L 是帶鐵芯的電阻可不計(jì)的線圈，下列說(shuō)法中正確的是()圖 9-2-1A.開(kāi)關(guān) S 合上瞬間，A 燈先亮 B 燈后亮B.S 合上穩(wěn)定后，A、B 同時(shí)亮著C.S 斷開(kāi)瞬間，A、B 同時(shí)熄滅D.S 斷開(kāi)瞬間，B 立即熄滅，A 閃亮一下再熄滅解析：開(kāi)關(guān) S 閉合的瞬間，兩燈同時(shí)獲得電壓，所以 A、B 同時(shí)發(fā)光.由于線圈的電阻可以忽略，燈A 逐漸被短路，流過(guò)A 燈的電流逐漸減小最后熄滅，B 燈電流逐漸增大，故 A、B錯(cuò)誤；斷開(kāi)開(kāi)關(guān) S 的瞬間，B 燈

5、的電流突然消失，立即熄滅，流過(guò)線圈的電流將要減小，產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，相當(dāng)電源，自感電流流過(guò) A 燈，所以 A 燈突然閃亮一下再熄滅，故 C 錯(cuò)誤，D正確.答案：D物理量磁通量磁通量的變化量磁通量的變化率意義某時(shí)刻穿過(guò)某個(gè)面的磁感線的條數(shù)某段時(shí)間內(nèi)穿過(guò)某個(gè)面的磁通量變化的多少穿過(guò)某個(gè)面的磁通量變化的快慢大小BScos 21BSSB考點(diǎn) 1 對(duì)法拉第電磁感應(yīng)定律的理解 重點(diǎn)歸納1.磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化率物理量磁通量磁通量的變化量磁通量的變化率單位WbWbWb/s注意若有相反方向磁場(chǎng)，磁通量可能抵消開(kāi)始時(shí)和轉(zhuǎn)過(guò)180時(shí)平面都與磁場(chǎng)垂直，穿過(guò)平面的磁通量是一正一負(fù)，2BS，而不是零既不表

6、示磁通量的大小，也不表示變化的多少.實(shí)際上，它就是單匝線圈上產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，即 E(續(xù)表)可能很大，注意：三者的大小無(wú)必然關(guān)系，當(dāng)0 時(shí)，t可能很小，也可能為零.磁通量的變化率t是-t 圖象上某點(diǎn)切線的斜率.項(xiàng)目EBlv區(qū)別研究對(duì)象閉合回路回路中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的那部分導(dǎo)體研究?jī)?nèi)容求的是t 時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，E 與某段時(shí)間或某個(gè)過(guò)程對(duì)應(yīng)(1)若 v 為瞬時(shí)速度，則求的是瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(2)若 v 為平均速度，則求的是平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)適用范圍對(duì)任何電路普遍適用只適用于導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情況項(xiàng)目EBlv聯(lián)系(1)EBlv 可由 En 在一定條件下推導(dǎo)出來(lái)t(2)En 也可求瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)t

7、0 時(shí)的 Et即為瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(3)當(dāng)導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)用 EBlv 求 E 方便，當(dāng)?shù)弥┻^(guò)回路的磁通量發(fā)生變化情況時(shí)，用Ent求 E 比較方便(續(xù)表)3.感應(yīng)電荷量(1)計(jì)算：由電流的定義可知，在很短時(shí)間內(nèi)的qIt，根(2)有關(guān)因素：感應(yīng)電荷量由磁通量變化大小、線圈匝數(shù)及電路的電阻 R 決定，與變化時(shí)間無(wú)關(guān).(3)qIt 也適用一段時(shí)間內(nèi)流過(guò)該電路的平均電荷量(若一直變大或變小，則q 等于總電荷量). 典例剖析例 1：(2016 年北京卷)如圖 9-2-2 所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有兩個(gè)導(dǎo)體圓環(huán) a、b，磁場(chǎng)方向與圓環(huán)所在平面垂直.磁感應(yīng)強(qiáng)度 B隨時(shí)間均勻增大.兩圓環(huán)半徑之比為 2 1，圓環(huán)中

8、產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分別為 Ea 和 Eb，不考慮兩圓環(huán)間的相互影響.下列說(shuō)法正確的是()圖 9-2-2A. EaEb4 1，感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針?lè)较駼. EaEb 4 1，感應(yīng)電流均沿順時(shí)針?lè)较駽. EaEb 2 1，感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針?lè)较駾. EaEb 2 1，感應(yīng)電流均沿順時(shí)針?lè)较蛩季S點(diǎn)撥：由題意可知，磁感應(yīng)強(qiáng)度是均勻變化的，故產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和恒定電流.解析：由法拉第電磁感應(yīng)定律得圓環(huán)中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為 E均沿順時(shí)針?lè)较?，B 項(xiàng)正確.答案：B【考點(diǎn)練透】1.(2015 年新課標(biāo)全國(guó)卷)如圖 9-2-3 所示，直角三角形金屬框 abc 放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 B，方向平行于 ab

9、 邊向上.當(dāng)金屬框繞 ab 邊以角速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，a、b、c 三點(diǎn)的電勢(shì)分別為 Ua、Ub、Uc.已知 bc 邊的長(zhǎng)度為 l，下列判斷正確的是()圖 9-2-3答案：C2.(2015 年安徽卷)如圖 9-2-4 所示，abcd 為水平放置的平行“匚”形光滑金屬導(dǎo)軌，間距為 l，導(dǎo)軌間有垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 B，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，已知金屬桿MN 傾斜放置，與導(dǎo)軌成角，單位長(zhǎng)度的電阻為 r，保持金屬桿以速度 v 沿平行于 cd 的方向滑動(dòng)(金屬桿滑動(dòng)過(guò)程中與導(dǎo)軌接觸良好).則()圖 9-2-4解析：金屬桿的運(yùn)動(dòng)方向與金屬桿不垂直，電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為 EBlv(l 為切割磁

10、感線的有效長(zhǎng)度)，選項(xiàng) A 錯(cuò)答案：B考點(diǎn) 2 對(duì)自感現(xiàn)象的分析 重點(diǎn)歸納1.自感現(xiàn)象的四大特點(diǎn)(1)自感電動(dòng)勢(shì)總是阻礙導(dǎo)體中原電流的變化.(2)通過(guò)線圈中的電流不能發(fā)生突變，只能緩慢變化.(3)電流穩(wěn)定時(shí)，自感線圈就相當(dāng)于普通導(dǎo)體.(4)線圈的自感系數(shù)越大，自感現(xiàn)象越明顯，自感電動(dòng)勢(shì)只是延緩了過(guò)程的進(jìn)行，但它不能使過(guò)程停止，更不能使過(guò)程反向.項(xiàng)目與線圈串聯(lián)的燈泡與線圈并聯(lián)的燈泡電路圖通電時(shí)電流逐漸增大，燈泡逐漸變亮電流突然增大，然后逐漸減小達(dá)到穩(wěn)定斷電時(shí)電流逐漸減小，燈泡逐漸變暗，電流方向不變電路中穩(wěn)態(tài)電流為 I1、I2：若 I2I1，燈泡逐漸變暗；若 I2I1，燈泡閃亮后逐漸變暗.兩種情況

11、燈泡中電流方向均改變2.自感中“閃亮”與“不閃亮”問(wèn)題【考點(diǎn)練透】3.(2016 年江蘇如東四校期末)在如圖 9-2-5 所示的電路中，a、b 為兩個(gè)完全相同的燈泡，L 為自感系數(shù)較大而電阻不能忽略的線圈，E 為電源，S 為開(kāi)關(guān).關(guān)于兩燈泡點(diǎn)亮和熄滅的情況下列說(shuō)法正確的是()圖 9-2-5A.合上開(kāi)關(guān)，a 先亮，b 后亮；穩(wěn)定后 a、b 一樣亮B.合上開(kāi)關(guān)，b 先亮，a 后亮；穩(wěn)定后 b 比 a 更亮一些C.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，a 逐漸熄滅，b 先變得更亮后再與 a 同時(shí)熄滅D.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，b 逐漸熄滅，a 先變得更亮后再與 b 同時(shí)熄滅解析：由于線圈的自感作用，合上開(kāi)關(guān)，b 先亮，a 后亮，穩(wěn)定后，b

12、比 a 亮，選項(xiàng) A 錯(cuò)誤，B 正確；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，a、b 都是逐漸變暗，同時(shí)熄滅，選項(xiàng) C、D 錯(cuò)誤.答案：B方法 導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算方法1.平動(dòng)類型感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算：EBlv.(1)該類型中導(dǎo)體平動(dòng)切割磁感線.(2)正交性：B、l、v 相互垂直時(shí)公式成立.(3)有效性：式中的 l 為有效切割長(zhǎng)度，即導(dǎo)體在垂直于 v方向上的投影長(zhǎng)度，如圖 9-2-6 所示.圖 9-2-62.轉(zhuǎn)動(dòng)類型感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算：用 EBSt，主要是找到面積變化率.(1)該類型主要是導(dǎo)體或桿在與磁場(chǎng)平面成一定角度的平面上轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì).(2)當(dāng)導(dǎo)體在垂直于磁場(chǎng)的平面內(nèi)，繞一端以角速度勻速圖 9-2-7

13、所示.圖 9-2-73.產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的導(dǎo)體電勢(shì)高低的判斷.(1)導(dǎo)體切割磁感線：任意一小段導(dǎo)體切割磁感線時(shí)，讓磁感線穿過(guò)右手掌心，大拇指指向?qū)Ь€的運(yùn)動(dòng)方向，則其余四指指向這一側(cè)的導(dǎo)體端電勢(shì)高.注意：切割磁感線的導(dǎo)體相當(dāng)于電源，感應(yīng)電流流向高電勢(shì)那端；外導(dǎo)體中的電流流向低電勢(shì)處.(2) 磁場(chǎng)變化產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的判斷 . 其電動(dòng)勢(shì)大小為 E nSBt.判斷時(shí)先由楞次定律和安培定則確定感應(yīng)電流方向(若電路斷路，則假設(shè)構(gòu)建它通路)，然后根據(jù)變化磁場(chǎng)之內(nèi)的電路電流流向高電勢(shì)、變化磁場(chǎng)之外的電路電流流向低電勢(shì)來(lái)判斷電勢(shì)的高低.例 2：(2014 年天津卷)如圖 9-2-8 所示，兩根足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌固

14、定在傾角30的斜面上，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，間距 L0.4 m.導(dǎo)軌所在空間被分成區(qū)域和，兩區(qū)域的邊界與斜面的交線為 MN，中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直斜面向下，中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直斜面向上，兩磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為 B0.5 T.在區(qū)域中，將質(zhì)量 m10.1 kg，電阻 R10.1 的金屬條ab 放在導(dǎo)軌上，ab 剛好不下滑.然后，在區(qū)域中將質(zhì)量 m20.4 kg，電阻 R20.1 的光滑導(dǎo)體棒 cd 置于導(dǎo)軌上，由靜止開(kāi)始下滑.cd 在滑動(dòng)過(guò)程中始終處于區(qū)域的磁場(chǎng)中，ab、cd 始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸，取 g10 m/s2，問(wèn)：圖 9-2-8(1)cd 下滑的過(guò)程中，ab 中的電流方向.

15、(2)ab 剛要向上滑動(dòng)時(shí)，cd 的速度 v 多大.(3)從 cd 開(kāi)始下滑到 ab 剛要向上滑動(dòng)的過(guò)程中，cd 滑動(dòng)的距離 x3.8 m，此過(guò)程中 ab 上產(chǎn)生的熱量 Q 是多少.審題突破：ab 放在導(dǎo)軌上剛好不下滑，可知 ab 與導(dǎo)軌間的最大靜摩擦力大小等于其重力沿斜面向下的分力.ab 剛要上滑時(shí)，所受摩擦力沿斜面向下，依此可求出回路中的電流和 cd的下滑速度，從而可由能量守恒定律求出熱量.解：(1)根據(jù)右手定則判斷知 cd 中電流方向由 d 流向 c，故ab 中電流方向由 a 流向 b.(2)開(kāi)始放置 ab 剛好不下滑時(shí)，ab 所受摩擦力為最大靜摩擦力，設(shè)其為 Fmax，有Fmaxm1g

16、sin 設(shè) ab 剛好要上滑時(shí)，cd 棒的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 E，由法拉第電磁感應(yīng)定律有IEBLv設(shè)電路中的感應(yīng)電流為 I，由閉合電路歐姆定律有ER1R2設(shè) ab 所受安培力為 F安，有F安BIL此時(shí) ab 受到的最大靜摩擦力方向沿斜面向下，由平衡條件有F安m1gsin Fmax 聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)解得v5 m/s.R1R2 (3)設(shè) cd 棒的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電路中產(chǎn)生的總熱量為 Q總，由能量守恒定律有由串聯(lián)電路規(guī)律有QR1Q總聯(lián)立式解得 Q1.3 J.題外拓展：本類題的最大特點(diǎn)是電磁學(xué)與力學(xué)知識(shí)相結(jié)合，應(yīng)注意：(1)受力分析，如重力、支持力、摩擦力、安培力等；找出關(guān)鍵信息，如“靜止”“勻速”“勻加速”等

17、，建立方程.(2)運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析，找出每個(gè)過(guò)程的物理關(guān)系式.(3)功能關(guān)系的熟練運(yùn)用，如重力、安培力、摩擦力等做功情況，以及與之對(duì)應(yīng)的能量變化關(guān)系.本題中，若改變磁場(chǎng)的大小，導(dǎo)體棒最終靜止時(shí)，電阻 R產(chǎn)生的焦耳熱會(huì)如何變化？【觸類旁通】(2016 年師大附中模擬)如圖 9-2-9 所示，間距 l0.3 m 的平行金屬導(dǎo)軌 a1b1c1 和 a2b2c2分別固定在兩個(gè)豎直面內(nèi).在水平面a1b1b2a2區(qū)域內(nèi)和傾角37的斜面c1b1b2c2區(qū)域內(nèi)分別有磁感應(yīng)強(qiáng)度 B10.4 T、方向豎直向上和 B21 T、方向垂直于斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng).電阻 R0.3 、質(zhì)量 m10.1 kg、長(zhǎng)為 l 的相同導(dǎo)體桿

18、 K、S、Q 分別放置在導(dǎo)軌上，S 桿的兩端固定在 b1、b2 點(diǎn)，K、Q 桿可沿導(dǎo)軌無(wú)摩擦滑動(dòng)且始終接觸良好.一端系于K 桿中點(diǎn)的輕繩平行于導(dǎo)軌繞過(guò)輕質(zhì)定滑輪自然下垂，繩上穿有質(zhì)量 m20.05 kg 的小環(huán).已知小環(huán)以 a6 m/s2 的加速度沿繩下滑，K 桿保持靜止，Q 桿在垂直于桿且沿斜面向下的拉力 F作用下勻速運(yùn)動(dòng).不計(jì)導(dǎo)軌電阻和滑輪摩擦，繩不可伸長(zhǎng).取 g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8.求：圖 9-2-9(1)小環(huán)所受摩擦力的大小.(2)Q 桿所受拉力的瞬時(shí)功率.解：(1)以小環(huán)為研究對(duì)象，由牛頓第二定律，有m2gFfm2a代入數(shù)據(jù)解得 Ff0.2 N.(2)設(shè)流過(guò)桿 K 的電流為 I，由平衡條件得IlB1FTFf對(duì)桿 Q，根據(jù)并聯(lián)電路特點(diǎn)以及平衡條件得2IlB2Fm1gsin 由法拉第電磁感應(yīng)定律的推論得EB2lv瞬時(shí)功率表達(dá)式為 PFv聯(lián)立以上各式解得 P2 W.