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文檔簡介
第2講法拉第電磁感應(yīng)定律自感渦流編輯ppt1.感應(yīng)電動勢
(1)概念:在_______________中產(chǎn)生的電動勢.
(2)產(chǎn)生條件:穿過回路的________發(fā)生改變,與電路是否閉合______. (3)方向判斷:感應(yīng)電動勢的方向用______________或__________判斷.法拉第電磁感應(yīng)定律(考綱要求Ⅱ)電磁感應(yīng)現(xiàn)象磁通量無關(guān)楞次定律右手定則編輯ppt2.法拉第電磁感應(yīng)定律
(1)內(nèi)容:感應(yīng)電動勢的大小跟穿過這一電路的_________________成正比.
(2)公式:E=n,其中n為線圈匝數(shù).
(3)感應(yīng)電流與感應(yīng)電動勢的關(guān)系:遵守____________定 律,即I=_________.磁通量的變化率閉合電路歐姆編輯ppt3.導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢
(1)導(dǎo)體垂直切割磁感線時,感應(yīng)電動勢可用E=____求出,式中l(wèi)為導(dǎo)體切割磁感線的有效長度.
(2)導(dǎo)體棒在磁場中轉(zhuǎn)動時,導(dǎo)體棒以端點(diǎn)為軸,在勻強(qiáng)磁場中垂直于磁感線方向勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E=Bl
=
_______(平均速度等于中點(diǎn)位置的線速度lω).Blv編輯ppt
判斷正誤,正確的劃“√”,錯誤的劃“×”.
(1)線圈中磁通量越大,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大.(
) (2)線圈中磁通量變化越大,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大. (
) (3)線圈中磁通量變化越快,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大. (
) (4)線圈匝數(shù)n越多,磁通量越大,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢也越大. (
)
答案(1)×
(2)×
(3)√
(4)×編輯ppt自感、渦流(考綱要求Ⅰ)1.自感現(xiàn)象
(1)概念:由于導(dǎo)體本身的______變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象稱為自感.(2)自感電動勢①定義:在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫做________________.②表達(dá)式:E=__________.電流自感電動勢編輯ppt (3)自感系數(shù)L ①相關(guān)因素:與線圈的_____、形狀、______以及是否有鐵芯有關(guān). ②單位:亨利(H),1mH=______H,1μH=_____H.2.渦流:當(dāng)線圈中的電流發(fā)生變化時,在它附近的任何導(dǎo)體中都會產(chǎn)生___________,這種電流像水的漩渦所以叫渦流.大小匝數(shù)10-310-6感應(yīng)電流編輯ppt
判斷正誤,正確的劃“√”,錯誤的劃“×”.
(1)線圈中的電流越大,自感系數(shù)也越大. (
) (2)對于同一線圈,當(dāng)電流變化越快時,線圈中的自感電動勢越大. (
) (3)自感電動勢阻礙電流的變化,但不能阻止電流的變化. (
)
答案(1)×
(2)√
(3)√編輯ppt1.(單選)將閉合多匝線圈置于僅隨時間變化的磁場中,線圈平面與磁場方向垂直,關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流,下列表述正確的是 (
).
A.感應(yīng)電動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)電動勢越大
C.穿過線圈的磁通量變化越快,感應(yīng)電動勢越大
D.感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向始終相同基礎(chǔ)自測編輯ppt編輯ppt2.(單選)機(jī)場的安檢門可以利用渦流探測人身上攜帶的金屬物品,安檢門中接有線圈,線圈中通以交變電流.關(guān)于其工作原理,以下說法正確的是 (
).
A.人身上攜帶的金屬物品會被地磁場磁化,在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流
B.人體在線圈交變電流產(chǎn)生的磁場中運(yùn)動,產(chǎn)生感應(yīng)電動勢并在金屬物品中產(chǎn)生感應(yīng)電流
C.線圈產(chǎn)生的交變磁場不會在金屬物品中產(chǎn)生交變的感應(yīng)電流
D.金屬物品中感應(yīng)電流產(chǎn)生的交變磁場會在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流編輯ppt
解析一般金屬物品不一定能被磁化,且地磁場很弱,即使金屬物品被磁化磁性也很弱,同時,作為導(dǎo)體的人體電阻很大,且一般不會與金屬物品構(gòu)成回路,故A、B錯誤;安檢門利用渦流探測金屬物品的工作原理是:線圈中交變電流產(chǎn)生交變磁場,使金屬物品中產(chǎn)生渦流,故C錯誤;該渦流產(chǎn)生的磁場又會在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流,而線圈中交變電流的變化可以被檢測,故D正確. 答案D編輯ppt3.(多選)在如圖9-2-1所示的電路中,A1和A2是兩個相同的燈泡,線圈L的自感系數(shù)足夠大,電阻可以忽略不計.下列說法中正確的是 (
).
A.合上開關(guān)S時,A2先亮,A1后亮,最后一樣亮
B.?dāng)嚅_開關(guān)S時,A1和A2都要過一會兒才熄滅
C.?dāng)嚅_開關(guān)S時,A2閃亮一下再熄滅
D.?dāng)嚅_開關(guān)S時,流過A2的電流方向向右圖9-2-1編輯ppt
解析合上開關(guān)S時,線圈L中產(chǎn)生的自感電動勢阻礙電流增大,并且阻礙作用逐漸變小直至為零,故A2先亮,A1后亮,最后一樣亮.選項A正確.?dāng)嚅_開關(guān)S時,線圈L中產(chǎn)生的自感電動勢阻礙電流減小,因電路穩(wěn)定時通過A1和A2的電流大小相等,故斷開開關(guān)S時,A1和A2都逐漸熄滅,流過A2的電流方向向左.選項B正確,C、D錯誤. 答案AB編輯ppt4.(單選)有一個勻強(qiáng)磁場邊界是EF,在EF右側(cè)無磁場,左側(cè)是勻強(qiáng)磁場區(qū)域,如圖9-2-2甲所示.現(xiàn)有一個閉合的金屬線框以恒定速度從EF右側(cè)水平進(jìn)入勻強(qiáng)磁場區(qū)域.線框中的電流隨時間變化的i-t圖象如圖乙所示,則可能的線框是下列四個選項中的 (
).編輯ppt編輯ppt5.(2013·黃岡中學(xué)月考)(多選)如圖9-2-3所示,一個正方形金屬框放在表面是絕緣且光滑的斜面頂端,自靜止開始沿斜面下滑,下滑過程中穿過一段邊界與斜面底邊BB′平行的勻強(qiáng)磁場,已知金屬框的邊長L小于磁場的寬度d.則關(guān)于金屬框進(jìn)入磁場過程中可能做的運(yùn)動,下列說法正確的是 (
).
A.勻速運(yùn)動
B.勻加速運(yùn)動
C.勻減速運(yùn)動
D.先加速后勻速運(yùn)動圖9-2-3編輯ppt編輯ppt圖9-2-4編輯ppt編輯ppt編輯ppt編輯ppt編輯ppt【典例1】 (2013·江蘇卷,13)如圖9-2-5所示,勻強(qiáng)磁場中有一矩形閉合線圈abcd,線圈平面與磁場垂直.已知線圈的匝數(shù)N=100,邊長ab=1.0m、bc=0.5m,電阻r=2Ω.磁感應(yīng)強(qiáng)度B在0~1s內(nèi)從零均勻變化到0.2T.在1~5s內(nèi)從0.2T均勻變化到-0.2T,取垂直紙面向里為磁場的正方向.求:圖9-2-5編輯ppt(1)0.5s時線圈內(nèi)感應(yīng)電動勢的大小E和感應(yīng)電流的方向;(2)在1~5s內(nèi)通過線圈的電荷量q;(3)在0~5s內(nèi)線圈產(chǎn)生的焦耳熱Q.審題指導(dǎo)(1)0~1s內(nèi)誰引起線圈中的磁通量發(fā)生變化?_______________________________________________.編輯ppt(2)感應(yīng)電動勢的計算公式E=________.(3)公式q=It中的I應(yīng)為電路中電流________值,如何計算電流I?(4)①公式Q=I2rt中的I是恒定的還是變化的?______________________________________________.②在0~5s內(nèi)線圈的電流一樣嗎?如何計算0~5內(nèi)線圈產(chǎn)生的焦耳熱?____________________________________.編輯ppt編輯ppt編輯ppt編輯ppt編輯ppt【跟蹤短訓(xùn)】1.如圖9-2-6所示,虛線框內(nèi)存在均勻變化的勻強(qiáng)磁場,三個電阻的阻值之比R1∶R2∶R3=1∶2∶3,電路中導(dǎo)線的電阻不計.當(dāng)S1、S2閉合,S3斷開時,閉合回路中感應(yīng)電流為I;當(dāng)S2、S3閉合,S1斷開時,閉合回路時感應(yīng)電流為5I;當(dāng)S1、S3閉合,S2斷開時,閉合回路中感應(yīng)電流為 (
).
A.0 B.3I C.6I D.7I圖9-2-6編輯ppt
解析設(shè)虛線框內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率為k,上面回路中磁場面積為S,下面回路中磁場面積為nS,電阻R1=R.當(dāng)S1、S2閉合,S3斷開時,閉合回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E1=kS,感應(yīng)電流為I=kS/3R;當(dāng)S2、S3閉合,S1斷開時,閉合回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E2=nkS,閉合回路中感應(yīng)電流為5I=nkS/5R;當(dāng)S1、S3閉合,S2斷開時,閉合回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E3=(n+1)kS,閉合回路中感應(yīng)電流為I′=(n+1)kS/4R,聯(lián)立解得I′=7I,選項D正確. 答案D編輯ppt1.公式E=Blv的使用條件
(1)勻強(qiáng)磁場.
(2)B、l、v三者相互垂直.2.E=Blv的“四性”
(1)正交性:本公式是在一定條件下得出的,除磁場為勻強(qiáng)磁場外,還需B、l、v三者互相垂直.
(2)瞬時性:若v為瞬時速度,則E為相應(yīng)的瞬時感應(yīng)電動勢.熱點(diǎn)二導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的計算編輯ppt(3)有效性:公式中的L為導(dǎo)體切割磁感線的有效長度.如圖9-2-7中,棒的有效長度為ab間的距離.(4)相對性:E=Blv中的速度v是導(dǎo)體相對磁場的速度,若磁場也在運(yùn)動,應(yīng)注意速度間的相對關(guān)系.圖9-2-7編輯ppt【典例2】
(2013·海南卷,6)如圖9-2-8,水平桌面上固定有一半徑為R的金屬細(xì)圓環(huán),環(huán)面水平,圓環(huán)每單位長度的電阻為r,空間有一勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向豎直向下;一長度為2R、電阻可忽略的導(dǎo)體棒置于圓環(huán)左側(cè)并與環(huán)相切,切點(diǎn)為棒的中點(diǎn).棒在拉力的作用下以恒定加速度a從靜止開始向右運(yùn)動,運(yùn)動過程中棒與圓環(huán)接觸良好.下列說法正確的是 (
).圖9-2-8編輯ppt編輯ppt編輯ppt編輯ppt反思總結(jié)感應(yīng)電動勢兩個公式的比較編輯ppt【跟蹤短訓(xùn)】2.如圖9-2-9所示,水平放置的U形框架上接一個阻值為R0的電阻,放在垂直紙面向里的、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中,一個半徑為L、質(zhì)量為m的半圓形硬導(dǎo)體AC在水平向右的恒定拉力F作用下,由靜止開始運(yùn)動距離d后速度達(dá)到v,半圓形硬導(dǎo)體AC的電阻為r,其余電阻不計.下列說法正確的是 (
).圖9-2-9編輯ppt編輯ppt編輯ppt3.如圖9-2-10所示,在水平面內(nèi)固定著U形光滑金屬導(dǎo)軌,軌道間距為50cm,金屬導(dǎo)體棒ab質(zhì)量為0.1kg,電阻為0.2Ω,橫放在導(dǎo)軌上,電阻R的阻值是0.8Ω(導(dǎo)軌其余部分電阻不計).現(xiàn)加上豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.2T的勻強(qiáng)磁場.用水平向右的恒力F=0.1N拉動ab,使其從靜止開始運(yùn)動,則 (
).圖9-2-10編輯ppt編輯ppt編輯ppt1.自感現(xiàn)象的四大特點(diǎn)
(1)自感電動勢總是阻礙導(dǎo)體中原電流的變化.
(2)通過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,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,自感電動勢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.熱點(diǎn)三通電自感和斷電自感編輯ppt2.自感中“閃亮”與“不閃亮”問題與線圈串聯(lián)的燈泡與線圈并聯(lián)的燈泡電路圖通電時電流逐漸增大,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、I2:①若I2≤I1,燈泡逐漸變暗;②若I2>I1,燈泡閃亮后逐漸變暗.兩種情況燈泡中電流方向均改變.編輯ppt【典例3】如圖9-2-11所示,線圈L的自感系數(shù)很大,且其電阻可以忽略不計,L1、L2是兩個完全相同的小燈泡,隨著開關(guān)S閉合和斷開的過程中,L1、L2的亮度變化情況是(燈絲不會斷) (
).
圖9-2-11編輯pptA.S閉合,L1亮度不變,L2亮度逐漸變亮,最后兩燈一樣亮;S斷開,L2立即不亮,L1逐漸變亮B.S閉合,L1亮度不變,L2很亮;S斷開,L1、L2立即不亮C.S閉合,L1、L2同時亮,而后L1逐漸熄滅,L2亮度不變;S斷開,L2立即不亮,L1亮一下才滅D.S閉合,L1、L2同時亮,而后L1逐漸熄滅,L2則逐漸變得更亮;S斷開,L2立即熄滅,L1亮一下才滅編輯ppt
解析當(dāng)S接通時,因L的自感系數(shù)很大,對電流的阻礙作用較大,L1和L2串接后與電源相連,L1和L2同時亮.隨著L中電流的增大,L的直流電阻減小,L的分流作用增大,L1的電流逐漸減小為零,由于總電阻變小,總電流變大,L2的電流增大,L2燈變得更亮.當(dāng)S斷開時,L2中無電流,立即熄滅,而電感L將阻礙本身的電流減小,L與L1組成閉合電路,L1燈要亮一下后再熄滅,綜上所述,選項D正確. 答案D編輯ppt反思總結(jié)
在分析自感現(xiàn)象問題時,應(yīng)注意電路的結(jié)構(gòu),弄清楚自感線圈L與用電器的串、并聯(lián)關(guān)系,明確原電流的方向,再判斷自感電流的方向及大小變化.同時注意,L的自身電阻是不是能忽略不計.在斷開開關(guān)時,還要看線圈和用電器能否形成回路.編輯ppt【跟蹤短訓(xùn)】4.如圖9-2-12所示的電路中,電源的電動勢為E,內(nèi)阻為r,電感L的電阻不計,電阻R的阻值大于燈泡D的阻值.在t=0時刻閉合開關(guān)S,經(jīng)過一段時間后,在t=t1時刻斷開S.下列表示A、B兩點(diǎn)間電壓UAB隨時間t變化的圖象中,正確的是 (
).圖9-2-12編輯ppt編輯ppt模型構(gòu)建 “桿+導(dǎo)軌”模型是電磁感應(yīng)問題高考命題的“基本道具”,也是高考的熱點(diǎn),考查的知識點(diǎn)多,題目的綜合性強(qiáng),物理情景變化空間大,是我們復(fù)習(xí)中的難點(diǎn).“桿+導(dǎo)軌”模型又分為“單桿”型和“雙桿”型(“單桿”型為重點(diǎn));導(dǎo)軌放置方式可分為水平、豎直和傾斜;桿的運(yùn)動狀態(tài)可分為勻速、勻變速、非勻變速運(yùn)動等.物理建模10.電磁感應(yīng)中的“桿+導(dǎo)軌”模型編輯ppt模型分類及特點(diǎn)1.單桿水平式編輯ppt2.單桿傾斜式編輯ppt方法指導(dǎo)解決電磁感應(yīng)中綜合問題的一般思路是“先電后力再能量”.編輯ppt【典例】
(2013·安徽卷,16)如圖9-2-13所示,足夠長平行金屬導(dǎo)軌傾斜放置,傾角為37°,寬度為0.5m,電阻忽略不計,其上端接一小燈泡,電阻為1Ω.一導(dǎo)體棒MN垂直于導(dǎo)軌放置,質(zhì)量為0.2kg,接入電路的電阻為1Ω,兩端與導(dǎo)軌接觸良好,與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為0.5.在導(dǎo)軌間存在著垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.8T.將導(dǎo)體棒MN由靜止釋放,運(yùn)動一段時間后,小燈泡穩(wěn)定發(fā)光,此后導(dǎo)體棒MN的運(yùn)動速度以及小燈泡消耗的電功率分別為(重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6) (
).圖9-2-13編輯pptA.2.5m/s
1W
B.5m/s
1WC.7.5m/s
9W
D.15m/s
9W編輯ppt編輯ppt即學(xué)即練如圖9-2-14所示,質(zhì)量m1=0.1kg,電阻R1=0.3Ω,長度l=0.4m的導(dǎo)體棒ab橫放在U型金屬框架上.框架質(zhì)量m2=0.2kg,放在絕緣水平面上,與水平面間的動摩擦因數(shù)μ=0.2.相距0.4m的MM′、NN′相互平行,電阻不計且足夠長.電阻R2=0.1Ω的MN垂直于MM′.整個裝置處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T.垂直于ab施加F=2N的水平恒力,ab從靜止開始無摩擦地運(yùn)動,始終與MM′、NN′保持良好接觸.當(dāng)ab運(yùn)動到某處時,框架開始運(yùn)動.圖9-2-14編輯ppt設(shè)框架與水平面間最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,g取10m/s2.
(1)求框架開始運(yùn)動時ab速度v的大小;(2)從ab開始運(yùn)動到框架開始運(yùn)動的過程中,MN上產(chǎn)生的熱量Q=0.1J,求該過程ab位移x的大小.編輯ppt編輯ppt附:對應(yīng)高考題組
1.(2011·北京理綜,19)某同學(xué)為了驗證斷電自感現(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熄滅現(xiàn)象.雖經(jīng)多次重復(fù),仍未見老師演示時出現(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 (
).編輯pptA.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)較大解析由自感規(guī)律可知在開關(guān)斷開的瞬間造成燈泡閃亮以及延時的原因是在線圈中產(chǎn)生了與原電流同向的自感電流且大于穩(wěn)定時通過燈泡的原電流.由題圖可知燈泡和線圈構(gòu)成閉合的自感回路,與電源無關(guān),故A錯誤;
編輯ppt
造成不閃亮的原因是自感電流不大于穩(wěn)定時通過燈泡的原電流,當(dāng)線圈電阻小于燈泡電阻時才會出現(xiàn)閃亮現(xiàn)象,故B錯誤,C正確;自感系數(shù)越大,則產(chǎn)生的自感電流越大,燈泡更亮,故D錯誤. 答案C編輯ppt2.(2012·課標(biāo)全國,19)如圖所示,均勻磁場中有一由半圓弧及其直徑構(gòu)成的導(dǎo)線框,半圓直徑與磁場邊緣重合;磁場方向
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