10.2法拉第电磁感应定律自感（讲义）解析版.docx

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1、10.2法拉第电磁感应定律 自感一、法拉第电磁感应定律1 .感应电动势概念：在电磁感应现象中产生的电动势。(2)产生条件：穿过回路的磁通量发生改变，与电路是否闭合无关。方向判断：感应电动势的方向用楞次定律或右手定那么判断。2 .法拉第电磁感应定律内容：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。(2)公式：石=w，其中为线圈匝数。3 .导体切割磁感线的情形(1)垂直切割：E=Blvo倾斜切割：E=Blysm0,其中。为u与8的夹角。(3)旋转切害可(以一端为轴)：=/。二、自感和涡流.自感现象由于通过导体自身的曳遹发生变化而产生的电磁感应现象。1 .自感电动势定义：在自感

2、现象中产生的感应电动势。(2)表达式：E=LjroI /(3)自感系数L:与线圈的大小、形状、圈数以及是否有铁芯等因素有关,单位为亨利(H)。2 .涡流当线圈中的电流发生变化时，在它附近的导体中产生的像水中的旋涡一样的感应电流。(1)电磁阻尼：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力,安培力的方向总是 阻碍导体的运动。(2)电磁驱动：如果磁场相对于导体转动，在导体中会产生感应电流,使导体受到安培力作 用，安培力使导体运动起来。交流感应电动机就是利用电磁驱动的原理工作的。热点题型一 法拉第电磁感应定律的理解和应用【解析】闭合开关S后，因线圈自感，那么两灯立刻亮，故A项错误；闭合开关S稳定

3、后， 因线圈L的直流电阻不计，所以Li与二极管被短路，导致灯泡Li不亮，而L2将更亮，因 此Li、L2亮度不同，故B项错误；断开S的瞬间，L2会立刻熄灭，线圈L与灯泡Li及二 极管构成回路，因线圈产生感应电动势，4端的电势高于人端，所以回路中没有电流，故C 项错误，D项正确.【变式2】（多项选择）在如下图的甲、乙电路中，电阻R和灯泡A电阻的阻值相等，自感线 圈L的电阻值可认为是0,在接通开关S时，那么（ ）甲乙A.在电路甲中，灯泡A将渐渐变亮B.在电路甲中，灯泡A将先变亮，然后渐渐变暗C.在电路乙中，灯泡A将渐渐变亮D.在电路乙中，灯泡A将先由亮渐渐变暗，然后熄灭AD 在电路甲中，当接通开关S

4、时，通过与灯泡A相连的自感线圈L的电流突然增大， 由于线圈的自感现象，自感电动势阻碍电流的增大，所以通过灯泡A的电流只能慢慢增大， 应选项A正确，选项B错误；在电路乙中，当接通开关S时，通过自感线圈L的电流突然 增大，由于线圈的自感现象，开始时，自感线圈L就产生一个很大的自感电动势来阻碍电 流的流入，会有电流通过R和灯泡A,使灯泡A亮起，电流稳定后，又因为自感线圈L的 电阻值可认为是0,所以灯泡A被短路，熄灭，应选项C错误，选项D正确。【变式3（多项选择）如下图，A、B是相同的白炽灯，L是自感系数很大、电阻可忽略的自 感线圈。下面说法正确的选项是（）A.闭合开关S时，A、B灯同时亮，且到达正常

5、B.闭合开关S时，B灯比A灯先亮，最后一样亮C.闭合开关S时，A灯比B灯先亮，最后一样亮D.断开开关S时，A灯与B灯同时慢慢熄灭BD 由于自感的作用，闭合开关S时，B灯比A灯先亮，最后一样亮，选项A、C错误， B正确；断开开关S时，中产生自感电动势，A灯与B灯同时慢慢熄灭，选项D正确。1 .感应电动势求解的“四种”情形情景 图/Uc,金属框中无电流B.UbUc,金属框中电流方向沿一匕一C、一 C. Ubc=-：BPco,金属框中无电流D. Ua=：B/2，金属框中电流方向沿acba【答案】C.【解析】：金属框4儿平面与磁场平行，转动过程中磁通量始终为零，所以无感应电流产生， 选项B、D错误；转

6、动过程中。c边和qc边均切割磁感线，产生感应电动势，由右手定那么 判断“VUq UbUc,选项A错误；由转动切割产生感应电动势的公式得。A=一/2， 选项C正确.热点题型三 应用法拉第电磁感应定律求解感应电荷量问题公式=以7求解的是一个回路中某段时间内的平均电动势，在磁通量均匀变化时，瞬 I B ,时值才等于平均值.（2）利用公式求感应电动势时，S为线圈在磁场范围内的有效面积.通过回路截面的电荷量q仅与小A0和回路电阻R有关，与时间长短无关.推导如下:q= I A?AtRAt=【典例3】（2021 德州模拟）如下图，长为L的金属导线弯成一圆环，导线的两端接在电 容为C的平行板电容器上，尸、。为

7、电容器的两个极板。磁场方向垂直于环面向里，磁感 应强度以8=8（）+依*0）随时间变化。/=0时，P、。两极板电势相等，两极板间的距离远 小于环的半径。经时间电容器的P极板（ ）A.不带电B.所带电荷量与，成正比C.带正电，电荷量是3D.带负电，电荷量是泞D 磁感应强度均匀增加，回路中产生的感应电动势的方向为逆时针方向，Q板带正电，TA DKT 2P板带负电，A错误；由乙=2兀/?,得感应电动势E=,S=k*Ti群,解得一, 乙 J LIJ LkI2C电容器上的电荷量。=C石=7, B、C错误，D正确。【变式1】如图甲所示，一个电阻值为R、匝数为的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻Ri 连接成闭合

8、回路。线圈的半径为门。在线圈中半径为卷的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度3随时间，变化的关系图线如图乙所示。图线与横、纵轴上的截距分别为加和均。导线的电阻不计。求0至九时间内：甲乙(1)通过电阻Ri的电流大小和方向；通过电阻Ri的电荷量q及电阻Ri上产生的热量。解析(1)由图象分析可知，。至汁力时间内第=华 由法拉第电磁感应定律有 而5=兀“，可得七=圾E 由闭合电路欧姆定律有K十人通过电阻Ri的电流大小为h =hBoti*3Rto由楞次定律可判定通过电阻R的电流方向为从人到。通过电阻4的电荷量r nBoiirtxq=N= 3及。电阻Ri上产生的热量。=/初1力=直舞%一

9、 4 八、8()兀日 ”,一 小5()兀“力2层88兀之用力 谷利(1匚布 从人到而二热点题型四自感和涡流1 .自感现象的四大特点(1)自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化.通过线圈中的电流不能发生突变，只能逐渐变化.电流稳定时，自感线圈就相当于普通导体.(4)线圈的自感系数越大，自感现象越明显，自感电动势只是延缓了过程的进行，但它不能 使过程停止，更不能使过程反向.2 .自感中“闪亮与不闪亮问题与线圈串联的灯泡与线圈并联的灯泡电 路 图I11卜通 电 时电流逐渐增大，灯泡 逐渐变亮电流突然增大，然后逐渐减小到达稳定断 电 时电流逐渐减小，灯泡 逐渐变暗，电流方向 不变电路中稳态电流为11.

10、/2：假设/2口1,灯泡逐渐变暗；假设/2力，灯泡“闪亮”后逐渐变暗. 两种情况下灯泡中电流方向均改变【典例4】（安徽师大附中2021届高三模拟）如下图电路中，L是一电阻可忽略不计的 电感线圈，b为L上的左右两端点、,A、B、。为完全相同的三个灯泡，原来电键K是闭 合的，三个灯泡均在发光.某时刻将电键断开瞬间，以下说法正确的选项是（）A. 点电势高于8点，A灯闪亮后缓慢熄灭B. 点电势高于b点，B、。灯闪亮后缓慢熄灭C. b点电势高于点，B、。灯闪亮后缓慢熄灭D. Z?点电势高于点，B、。灯不会闪亮只是缓慢熄灭【答案】C【解析】开关闭合稳定时，流过A的电流大于流过8、。的，开关由闭合到断开瞬间

11、，8、 。灯原来的电流瞬间消灭，而线圈产生自感电动势阻碍8、。灯中电流减小，并与A、B、 。组成回路，原来两支路电流不相等，那么开关断开瞬间，电流都从原来A的值开始减小， 所以三灯均过一会儿才熄灭，而流过灯泡8、。的电流比原来大，B, C灯变亮后缓慢熄灭， Z?点电势高于q点，应选C.【变式1】（浙江杭州外国语学校2021届高三模拟）如下图，Li、L2为两个相同的灯泡， 线圈L的直流电阻不计，灯泡Li与一理想二极管。连接.以下说法中正确的选项是（）A.闭合开关S后，Li会逐渐变亮B.闭合开关S稳定后，Li、L2亮度相同C.断开S的瞬间，Li会逐渐熄灭D.断开S的瞬间，点的电势比Z?点高【答案】D