2011高三物理一轮复习 12.2法拉第电磁感应定律自感精品课件.ppt

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1、 第第2课时法拉第电磁感应课时法拉第电磁感应 定律自感定律自感 一、磁通量的变化率一、磁通量的变化率 1定义：单位时间内磁通量的定义：单位时间内磁通量的_ 2物理意义：用它来描述磁通量变化物理意义：用它来描述磁通量变化的的 _变化量变化量快慢快慢 二、感应电动势二、感应电动势 在在_现象中产生的电动势叫感应电现象中产生的电动势叫感应电 动势产生感应电动势的那部分导体相当动势产生感应电动势的那部分导体相当于于_电磁感应电磁感应电源电源 三、法拉第电磁感应定律三、法拉第电磁感应定律 1内容：电路中感应电动势的大小，内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的跟穿过这一电路的磁通量的_成正

2、比成正比 2表达式表达式E_(式中式中n为线圈匝为线圈匝数数)变化率变化率 四、导体切割磁感线产生的感应电动势四、导体切割磁感线产生的感应电动势 长度为长度为L的导体在磁感应强度为的导体在磁感应强度为B的匀强磁的匀强磁场中做切割磁感线运动时，产生感应电动场中做切割磁感线运动时，产生感应电动势：势：EBLvsin (为运动方向和磁感线方为运动方向和磁感线方向的夹角向的夹角) 五、自感五、自感 1自感现象：由于导体本身的电流发自感现象：由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象生变化而产生的电磁感应现象 2自感电动势：在自感现象中产生的自感电动势：在自感现象中产生的感应电动势感应电动势 3自感

3、系数：由线圈自身的性质决定，自感系数：由线圈自身的性质决定，是是 表示线圈本身特征的物理量大小跟表示线圈本身特征的物理量大小跟线圈的线圈的_、线圈的横截面积、线圈的横截面积、_以以及有无铁芯有关自感系数单位：及有无铁芯有关自感系数单位：_，符号为，符号为H. 4自感现象中引起的电流变化，只能自感现象中引起的电流变化，只能是逐渐变化而不可能发生突变是逐渐变化而不可能发生突变匝数匝数亨亨长短长短 六、日光灯六、日光灯 1发光机理发光机理 灯管两端各装一个灯丝，灯管内充有微量灯管两端各装一个灯丝，灯管内充有微量的氩和稀薄的汞蒸气，灯管内壁上涂有荧的氩和稀薄的汞蒸气，灯管内壁上涂有荧光粉，当两个灯丝之

4、间的气体导电时发出光粉，当两个灯丝之间的气体导电时发出紫外线，使涂在管壁上的荧光粉发出柔和紫外线，使涂在管壁上的荧光粉发出柔和的可见光管内所充气体不同，管壁所涂的可见光管内所充气体不同，管壁所涂荧光粉不同，发光颜色就不同荧光粉不同，发光颜色就不同 2电路图如右图所示电路图如右图所示 3启动器和镇流器的作用启动器和镇流器的作用 (1)启动器启动器 结构：电容、氖泡、静触片、结构：电容、氖泡、静触片、U形动触片、形动触片、管脚、外壳管脚、外壳 原理：热胀冷缩原理：热胀冷缩 作用：先接通电路，再瞬间断开电路，作用：先接通电路，再瞬间断开电路，使镇流器产生瞬间高压使镇流器产生瞬间高压 (2)镇流器镇流

5、器 结构：线圈和铁芯结构：线圈和铁芯 原理：原理：_ 作用：灯管启动时提供一个作用：灯管启动时提供一个_， 灯管工作时降压限流灯管工作时降压限流自感自感瞬时高压瞬时高压 4日光灯电路的工作过程：合上开关，电日光灯电路的工作过程：合上开关，电源电压源电压220 V加在启动器两极间加在启动器两极间氖气导电氖气导电发出辉光发出辉光辉光产生的热量，使辉光产生的热量，使U形动触片形动触片膨胀伸长，与静触片接触接通电路膨胀伸长，与静触片接触接通电路镇流镇流器的线圈和灯管的灯丝中通过电流器的线圈和灯管的灯丝中通过电流氖气氖气停止放电停止放电动静触片分离动静触片分离切断电路切断电路镇镇流器产生很高的自感电动势

6、，与电源电压流器产生很高的自感电动势，与电源电压加在一起，加在灯管两端加在一起，加在灯管两端灯管中气体放灯管中气体放电电日光灯发光日光灯发光 5日光灯启动后正常工作时，启动器日光灯启动后正常工作时，启动器断开，电流从灯管中通过镇流器产断开，电流从灯管中通过镇流器产生自感电动势起生自感电动势起_作用作用降压限流降压限流 二、自感现象的分析方法二、自感现象的分析方法 1自感电动势总是阻碍自感线圈中电自感电动势总是阻碍自感线圈中电流的变化，因此，通过自感线圈的电流的变化，因此，通过自感线圈的电流不能发生突变流不能发生突变 2通电自感通电自感 (1)演示通电自感电路图如下图演示通电自感电路图如下图 (

7、2)接通电路的瞬间，看到的现象：灯接通电路的瞬间，看到的现象：灯B立刻立刻发光，灯发光，灯A逐渐变亮逐渐变亮 (3)结论：因线圈中电流增大，线圈中产生结论：因线圈中电流增大，线圈中产生自感电动势的方向与原电流方向相反，对自感电动势的方向与原电流方向相反，对要增大的电流有阻碍作用，电流不能立刻要增大的电流有阻碍作用，电流不能立刻增到最大值增到最大值 3断电自感断电自感 (1)演示断电自感现象的电路图如右图所演示断电自感现象的电路图如右图所示示 (2)若若R灯灯RL，断开开关前，断开开关前RL上的电流大于上的电流大于R灯灯上的电流，线圈自感系数足够大，在断上的电流，线圈自感系数足够大，在断开开关的

8、瞬间，灯泡会闪亮一下后才熄灭开开关的瞬间，灯泡会闪亮一下后才熄灭(RL为线圈的直流电阻为线圈的直流电阻)若若R灯灯RL，则断开，则断开开关前开关前RL上的电流小于或等于上的电流小于或等于R灯灯上电流，上电流，断开开关的瞬间，灯泡不会出现闪亮的情断开开关的瞬间，灯泡不会出现闪亮的情况，但也不会立即熄灭况，但也不会立即熄灭 一、感生电动势问题一、感生电动势问题 如下图甲所示，竖直向下的匀强磁场垂直如下图甲所示，竖直向下的匀强磁场垂直光滑桌面，甲图中的虚线为磁场的边界线，光滑桌面，甲图中的虚线为磁场的边界线，边界线右侧的磁场区域足够大；边界线右侧的磁场区域足够大； 质量为质量为m、电阻为、电阻为R的

9、矩形金属线圈的矩形金属线圈abcd平放在桌面上，线圈的长和宽分平放在桌面上，线圈的长和宽分别为别为l和和2l，线圈一半在磁场内，一半，线圈一半在磁场内，一半在磁场外；在磁场外；t0时刻磁感应强度从时刻磁感应强度从B0开始均匀减小，线圈中产生感应电流，开始均匀减小，线圈中产生感应电流，在磁场力作用下线圈的在磁场力作用下线圈的vt图象如图图象如图乙所示，乙图中的斜向虚线为乙所示，乙图中的斜向虚线为t0时时刻速度图线的切线，数据由图中给刻速度图线的切线，数据由图中给出求：出求： 1有一面积为有一面积为S100 cm2的金属环如下图的金属环如下图甲所示，电阻为甲所示，电阻为R0.1 ，环中磁场的变，环

10、中磁场的变化规律如下图乙所示，且磁场方向垂直环化规律如下图乙所示，且磁场方向垂直环面向里，在面向里，在t1到到t2时间内，环中感应电流的时间内，环中感应电流的方向如何？通过金属环的电荷量是多少？方向如何？通过金属环的电荷量是多少？【答案】【答案】逆时针方向逆时针方向0.01 C 二、动生电动势二、动生电动势(导体切割磁感线产生导体切割磁感线产生的电动势的电动势)问题问题 如右图所示，边长如右图所示，边长L0.20 m的正方形的正方形导线框导线框ABCD由粗细均匀的同种材料由粗细均匀的同种材料制成，正方形导线框每边的电阻制成，正方形导线框每边的电阻R01.0 ，金属棒，金属棒MN与正方形导线框的

11、与正方形导线框的对角线长度恰好相等，金属棒对角线长度恰好相等，金属棒MN的的电阻电阻r0.20 .导线框放置在匀强磁场导线框放置在匀强磁场中，磁场的磁感应强度中，磁场的磁感应强度B0.50 T，方，方向垂直导线框所在平面向里向垂直导线框所在平面向里 金属棒金属棒MN与导线框接触良好，且与导线框与导线框接触良好，且与导线框对角线对角线BD垂直放置在导线框上，金属棒的垂直放置在导线框上，金属棒的中点始终在中点始终在BD连线上若金属棒以连线上若金属棒以v4.0 m/s的速度向右匀速运动，当金属棒运动至的速度向右匀速运动，当金属棒运动至AC的位置时，求：的位置时，求：(计算结果保留两位有效计算结果保留

12、两位有效数字数字) (1)金属棒产生的电动势的大小；金属棒产生的电动势的大小； (2)金属棒金属棒MN上通过的电流大小和方向；上通过的电流大小和方向； (3)导线框消耗的电功率导线框消耗的电功率【答案】【答案】(1)0.57 V(2)0.48 A从从N到到M(3)0.23 W 2如右图所示，平行于如右图所示，平行于y轴的导体棒轴的导体棒以速度以速度v向右匀速直线运动，经过半向右匀速直线运动，经过半径为径为R、磁感应强度为、磁感应强度为B的圆形匀强磁的圆形匀强磁场区域，导体棒中的感应电动势场区域，导体棒中的感应电动势E与与导体棒位置导体棒位置x关系的图象是图中的关系的图象是图中的() 【答案】【

13、答案】A 三、自感问题三、自感问题 如右图所示的电路中，如右图所示的电路中，a、b为两个完为两个完全相同的灯泡，全相同的灯泡，L为自感线圈，为自感线圈，E为电为电源，源，S 为开关关于两灯泡点亮和熄灭的先为开关关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序，下列说法正确的是后次序，下列说法正确的是() A合上开关，合上开关，a先亮，先亮，b后亮；断开开关，后亮；断开开关，a、b同时熄灭同时熄灭 B合上开关，合上开关，b先亮，先亮，a后亮；断开开关，后亮；断开开关，a先熄灭，先熄灭，b后熄灭后熄灭 C合上开关，合上开关，b先亮，先亮，a后亮；断开开关，后亮；断开开关，a、b同时熄灭同时熄灭 D合上开关，合上开关

14、，a、b同时亮；断开开关，同时亮；断开开关，b先熄灭，先熄灭，a后熄灭后熄灭 【解析】【解析】由于由于L是自感线圈，当合是自感线圈，当合上上S时，自感线圈时，自感线圈L将产生自感电动势，将产生自感电动势，阻碍电流的流过，故有阻碍电流的流过，故有b灯先亮，而灯先亮，而a灯后亮当灯后亮当S断开时，断开时，a、b组成回路，组成回路，L产生自感电动势阻碍电流的减弱，产生自感电动势阻碍电流的减弱，由此可知，由此可知，a、b同时熄灭，故选项同时熄灭，故选项C正确正确 【答案】【答案】C 3如下图甲乙所示的电路中，电阻如下图甲乙所示的电路中，电阻R和自感线圈和自感线圈L的电阻值都很小，且小的电阻值都很小，且

15、小于灯于灯A的电阻，接通的电阻，接通S，使电路达到稳，使电路达到稳定，灯泡定，灯泡A发光，则发光，则() A在电路甲中，断开在电路甲中，断开S，A将渐渐变暗将渐渐变暗 B在电路甲中，断开在电路甲中，断开S，A将先变得更亮，将先变得更亮，然后渐渐变暗然后渐渐变暗 C在电路乙中，断开在电路乙中，断开S，A将渐渐变暗将渐渐变暗 D在电路乙中，断开在电路乙中，断开S，A将先变得更亮，将先变得更亮，然后渐渐变暗然后渐渐变暗 【解析】【解析】在甲电路中，灯在甲电路中，灯A和线圈和线圈L串联，串联，它们的电流相同，断开它们的电流相同，断开S时，线圈上产生自时，线圈上产生自感电动势，阻碍原电流的减小，但流过灯

16、感电动势，阻碍原电流的减小，但流过灯A的电流仍逐渐减小，从而灯的电流仍逐渐减小，从而灯A只能渐渐变只能渐渐变暗暗 乙电路中电阻乙电路中电阻R和灯和灯A串联，灯串联，灯A的电阻大的电阻大于线圈于线圈L的电阻，电流则小于线圈的电阻，电流则小于线圈L中的电中的电流，断开流，断开S时，电源不再给灯供电，而线圈时，电源不再给灯供电，而线圈产生自感电动势阻碍电流的减小，通过产生自感电动势阻碍电流的减小，通过R、A形成回路，灯形成回路，灯A中电流突然变大，灯中电流突然变大，灯A变变得更亮，然后渐渐变暗故得更亮，然后渐渐变暗故A、D正确正确 【答案】【答案】AD命题研究命题研究 对对2009年全国卷年全国卷第

17、第24题，在高考答题中题，在高考答题中相当多的考生因写连等式而失分，可能在相当多的考生因写连等式而失分，可能在平时答题中根本没有意识到这个问题的严平时答题中根本没有意识到这个问题的严重性高考阅卷组要求：对考生把几个得重性高考阅卷组要求：对考生把几个得分点的主要方程写成连等式，如果结果正分点的主要方程写成连等式，如果结果正确，给出相应所有得分点的分数，但如果确，给出相应所有得分点的分数，但如果结果错了则扣掉所有相应的得分，这样就结果错了则扣掉所有相应的得分，这样就使许多考生无谓失分使许多考生无谓失分 (2009年高考广东单科年高考广东单科)如下图如下图(a)所示，一个所示，一个电阻值为电阻值为R

18、，匝数为，匝数为n的圆形金属线圈与阻的圆形金属线圈与阻值为值为2R的电阻的电阻R1连接成闭合回路，线圈的连接成闭合回路，线圈的半径为半径为r1，在线圈中半径为，在线圈中半径为r2的圆形区域内的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度感应强度B随时间随时间t变化的关系图线如图变化的关系图线如图(b)所示图线与横、纵轴的截距分别为所示图线与横、纵轴的截距分别为t0和和B0.导线的电阻不计在导线的电阻不计在0至至t1时间内，求：时间内，求： (1)通过电阻通过电阻R1上的电流大小和方向；上的电流大小和方向； (2)通过电阻通过电阻R1上的电荷量上的电

19、荷量q及电阻及电阻R1上产生上产生的热量的热量【答案】【答案】见解析见解析 1如下图所示，用均匀导线做成的正如下图所示，用均匀导线做成的正方形单匝线框，边长为方形单匝线框，边长为0.3 m，线框有，线框有部分部分 (即即ab连线左侧连线左侧)处于垂直纸面处于垂直纸面向里的匀强磁场中，当磁场以向里的匀强磁场中，当磁场以10 T/s的变化率减弱时，线框中的变化率减弱时，线框中a、b两点电两点电势差为势差为() A0.25 VB0.35 V C0.375 V D0.525 V 【答案】【答案】A 2如右图所示，两根相距为如右图所示，两根相距为l的平行直导轨的平行直导轨ab、cd，b、d间连有一固定电

20、阻间连有一固定电阻R，导轨电，导轨电阻可忽略不计阻可忽略不计MN为放在为放在ab和和cd上的一导上的一导体杆，与体杆，与ab垂直，其电阻也为垂直，其电阻也为R.整个装置整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于导轨所在平面磁场方向垂直于导轨所在平面(指向图中纸指向图中纸面内面内)现对现对MN施力使它沿导轨方向以速施力使它沿导轨方向以速度度v(如右图所示如右图所示)做匀速运动令做匀速运动令U表示表示MN两端电压的大小，则两端电压的大小，则()【答案】A 3如右图所示是测定自感系数很大的如右图所示是测定自感系数很大的线圈线圈L直流电阻的电路，直流

21、电阻的电路，L两端并联一两端并联一只电压表，用来测自感线圈的直流电只电压表，用来测自感线圈的直流电压，在测量完毕后，将电路拆开时应压，在测量完毕后，将电路拆开时应先先() A断开断开S1 B断开断开S2 C拆除电流表拆除电流表 D拆除电阻拆除电阻R 【解析】【解析】当当S1、S2均闭合时，电压表与线均闭合时，电压表与线圈圈L并联；当并联；当S2闭合而闭合而S1断开时，电压表与断开时，电压表与线圈线圈L串联所以在干路断开前后自感线圈串联所以在干路断开前后自感线圈L中电流方向相同而电压表中电流方向相中电流方向相同而电压表中电流方向相反反 只要不断开只要不断开S2，线圈，线圈L与电压表就会组与电压表

22、就会组成回路，在断开干路时，成回路，在断开干路时，L中产生与中产生与原来电流同方向的自感电流，使电压原来电流同方向的自感电流，使电压表中指针反向转动而可能损坏电压表，表中指针反向转动而可能损坏电压表，正确答案为正确答案为B. 【答案】【答案】B 4一闭合线圈放在匀强磁场中，线圈的轴一闭合线圈放在匀强磁场中，线圈的轴线与磁场方向成线与磁场方向成30角，如右图所示，磁角，如右图所示，磁场的磁感应强度随时间均匀变化在下述场的磁感应强度随时间均匀变化在下述四种方向中可使线圈中感应电流增加一倍四种方向中可使线圈中感应电流增加一倍的是的是() A把线圈匝数增加一倍把线圈匝数增加一倍 B把线圈面积增加一倍把

23、线圈面积增加一倍 C把线圈直径增加一倍把线圈直径增加一倍 D把线圈匝数减少一半把线圈匝数减少一半 【答案】【答案】C 5(2010年天津市高三十校联考年天津市高三十校联考)如右图所如右图所示，电阻不计的光滑平行金属导轨示，电阻不计的光滑平行金属导轨MN和和OP水平放置，水平放置，MO间接有阻值为间接有阻值为R的电阻，的电阻，两导轨相距为两导轨相距为L，其间有竖直向下的匀强磁，其间有竖直向下的匀强磁场质量为场质量为m，长度为，长度为L，电阻为，电阻为R0的导体的导体棒棒CD垂直于导轨放置，并接触良好用平垂直于导轨放置，并接触良好用平行于行于MN向右的水平力拉动向右的水平力拉动CD从静止开始从静止开始运动，拉力的功率恒为运动，拉力的功率恒为P，经过时间，经过时间t导体导体棒棒CD达到最大速度达到最大速度v0. (1)求出磁场磁感应强度求出磁场磁感应强度B的大小的大小 (2)求出该过程中电阻求出该过程中电阻R上所产生的热量上所产生的热量高考水准小试高考水准小试点击进入链接点击进入链接