2010高三物理高考知識點分析：法拉第電磁感應定律 自感

1、法拉第電磁感應定律 自感一區(qū)分物理量1、磁通量穿過某一面積的磁感線的條數(shù)2、磁通量的變化量 2 1 3、磁通量的變化率單位時間內(nèi)的磁通量的變化1、 反映磁通量變化的快慢2、 電動勢的平均值二法拉第電磁感應定律電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比。這就是法拉第電磁感應定律。 3、的產(chǎn)生方式：改變B，改變S，、改變B和S的夾角三、推論RAB把AB向右移動一段距離，AB長L，速度v，勻強磁場B 當BL，Lv，Bv時有（電動勢的平均值和瞬時值） 推廣：已知：B，L， 求：E？ 例題舉例： 【例1】如圖所示，長L1寬L2的矩形線圈電阻為R，處于磁感應強度為B的勻強磁場邊緣，線圈與

2、磁感線垂直。求：將線圈以向右的速度v勻速拉出磁場的過程中，拉力F大?。?拉力的功率P； 拉力做的功W； 線圈中產(chǎn)生的電熱Q ；通過線圈某一截面的電荷量q 。解： FL1L2Bv 與v無關注意電熱Q和電荷q的區(qū)別，其中與速度無關?。ㄟ@個結論以后經(jīng)常會遇到）。Ra bm L【例2】如圖，豎直放置的U形導軌寬為L，上端串有電阻R（其余導體部分的電阻都忽略不計）。磁感應強度為B的勻強磁場方向垂直于紙面向外。金屬棒ab的質量為m，與導軌接觸良好，不計摩擦。從靜止釋放后ab保持水平而下滑。試求ab下滑的最大速度vm解：釋放瞬間ab只受重力，開始向下加速運動。隨著速度的增大，感應電動勢E、感應電流I、安培力

3、F都隨之增大，加速度隨之減小。當F增大到F=mg時，加速度變?yōu)榱?，這時ab達到最大速度。 由，可得baBL1L2【例3】 如圖所示，U形導線框固定在水平面上，右端放有質量為m的金屬棒ab，ab與導軌間的動摩擦因數(shù)為，它們圍成的矩形邊長分別為L1、L2，回路的總電阻為R。從t=0時刻起，在豎直向上方向加一個隨時間均勻變化的勻強磁場B=kt，（k0）那么在t為多大時，金屬棒開始移動？解：由= kL1L2可知，回路中感應電動勢是恒定的，電流大小也是恒定的，但由于安培力F=BILB=ktt，隨時間的增大，安培力將隨之增大。當安培力增大到等于最大靜摩擦力時，ab將開始向左移動。這時有：Ba db c【例

4、4】如圖所示，水平面上固定有平行導軌，磁感應強度為B的勻強磁場方向豎直向下。同種合金做的導體棒ab、cd橫截面積之比為21，長度和導軌的寬均為L，ab的質量為m ，電阻為r，開始時ab、cd都垂直于導軌靜止，不計摩擦。給ab一個向右的瞬時沖量I，在以后的運動中，cd的最大速度vm、最大加速度am、產(chǎn)生的電熱各是多少？解：給ab沖量后，ab獲得速度向右運動，回路中產(chǎn)生感應電流，cd受安培力作用而加速，ab受安培力而減速；當兩者速度相等時，都開始做勻速運動。所以開始時cd的加速度最大，最終cd的速度最大。全過程系統(tǒng)動能的損失都轉化為電能，電能又轉化為內(nèi)能。由于ab、cd橫截面積之比為21，所以電阻

5、之比為12，根據(jù)Q=I 2RtR，所以cd上產(chǎn)生的電熱應該是回路中產(chǎn)生的全部電熱的2/3。又根據(jù)已知得ab的初速度為v1=I/m，因此有： ，解得。最后的共同速度為vm=2I/3m，系統(tǒng)動能損失為EK=I 2/ 6m，其中cd上產(chǎn)生電熱Q=I 2/ 9m【例5】如圖所示，空間存在垂直于紙面的均勻磁場，在半徑為的圓形區(qū)域內(nèi)部及外部，磁場方向相反，磁感應強度的大小均為B。一半徑為，電阻為R的圓形導線環(huán)放置在紙面內(nèi)，其圓心與圓形區(qū)域的中心重合。當內(nèi)、外磁場同時由B均勻地減小到零的過程中，通過導線截面的電量_。解析：由題意知：，由【例6】如圖所示是一種測量通電螺線管中磁場的裝置，把一個很小的測量線圈A

6、放在待測處，線圈與測量電量的沖擊電流計G串聯(lián)，當用雙刀雙擲開關S使螺線管的電流反向時，測量線圈中就產(chǎn)生感應電動勢，從而引起電荷的遷移，由表G測出電量Q，就可以算出線圈所在處的磁感應強度B。已知測量線圈共有N匝，直徑為d，它和表G串聯(lián)電路的總電阻為R，則被測處的磁感強度B為多大？解析：當雙刀雙擲開關S使螺線管的電流反向時，測量線圈中就產(chǎn)生感應電動勢，根據(jù)法拉第電磁感應定律可得：由歐姆定律得：由上述二式可得：四、自感現(xiàn)象1、 自感由于導體本身的電流變化而產(chǎn)生的電磁感應現(xiàn)象叫自感現(xiàn)象。 產(chǎn)生的電動勢叫自感電動勢。電流I變化時，自感電動勢阻礙電流的變化（當I增加，自感電動勢反抗I的增加，當I減小，自感

7、電動勢補充I的減?。?、 原因導體本身的電流變化，引起磁通量的變化3、自感電動勢和自感系數(shù)反映電流變化的快慢自感系數(shù)L決定于線圈的自身（長度、截面積、匝數(shù)、鐵芯）自感電動勢由L和I的變化率共同決定單位：亨利 1H103 mH 1mH10 3H 自感現(xiàn)象只有在通過電路電流發(fā)生變化才會產(chǎn)生在判斷電路性質時，一般分析方法是：當流過線圈L的電流突然增大瞬間，我們可以把L看成一個阻值很大的電阻；當流經(jīng)L的電流突然減小的瞬間，我們可以把L看作一個電源，它提供一個跟原電流同向的電流圖2電路中，當S斷開時，我們只看到A燈閃亮了一下后熄滅，那么S斷開時圖1電路中就沒有自感電流？能否看到明顯的自感現(xiàn)象，不僅僅取決

8、于自感電動勢的大小，還取決于電路的結構在圖2電路中，我們預先在電路設計時取線圈的阻值遠小于燈A的阻值，使S斷開前，并聯(lián)電路中的電流ILIR ，S斷開瞬間，雖然L中電流在減小，但這一電流全部流過A燈，仍比S斷開前A燈的電流大得多，且延滯了一段時間，所以我們看到A燈閃亮一下后熄滅，對圖1的電路，S斷開瞬間也有自感電流，但它比斷開前流過兩燈的電流還小，就不會出現(xiàn)閃亮一下的現(xiàn)象除線圈外，電路的其它部分是否存在自感現(xiàn)象？當電路中的電流發(fā)生變化時，電路中每一個組成部分，甚至連導線，都會產(chǎn)生自感電動勢去阻礙電流的變化，只不過是線圈中產(chǎn)生的自感電動勢比較大，其它部分產(chǎn)生的自感電動勢非常小而已。2、自感現(xiàn)象的應

9、用日光燈（1）啟動器：利用氖管的輝光放電，起自動把電路接通和斷開的作用（2）鎮(zhèn)流器：在日光燈點燃時，利用自感現(xiàn)象，產(chǎn)生瞬時高壓，在日光燈正常發(fā)光時，利用自感現(xiàn)象，起降壓限流作用。3、日光燈的工作原理圖如下：圖中A鎮(zhèn)流器，其作用是在燈開始點燃時起產(chǎn)生瞬時高壓的作用；在日光燈正常發(fā)光時起起降壓限流作用B是日光燈管，它的內(nèi)壁涂有一層熒光粉，使其發(fā)出的光為柔和的白光；C是啟動器，它是一個充有氖氣的小玻璃泡，里面裝上兩個電極，一個固定不動的靜觸片和一個用雙金屬片制成的U形觸片組成【例7】如圖所示的電路中，A1和A2是完全相同的燈泡，線圈L的電阻可以忽略不計，下列說法中正確的是（ A、D ）A合上開關S接

10、通電路時，A2先亮A1后亮，最后一樣亮B合上開關S接通電路時，A1和A2始終一樣亮C斷開開關S切斷電路時，A2立即熄滅，A1過一會熄滅D斷開開關S切斷電路時，A1和A2都要過一會才熄滅四、針對練習1.穿過一個單匝線圈的磁通量始終保持每秒鐘減少2Wb，則（ AC ）A線圈中感應電動勢每秒增加2VB線圈中感應電動勢每秒減少2V C線圈中無感應電動勢D線圈中感應電動勢保持不變 2. 如圖，在勻強磁場中，有一接有電容器的導線回路，已知C=30F，L1=5cm，L2=8cm，磁場以510-2T/s的速率均勻增強，則電容器C所帶的電荷量 C （-3.6Ns）4. 如圖所示，平行金屬導軌間距為d，一端跨接電阻為R，勻強磁場磁感強度為B，方向垂直平行導軌平面，一根長金屬棒與導軌成角放置，棒與導軌的電阻不計，當棒沿垂直棒的方向以恒定速度v在導軌上滑行時，通過電阻的電流是 （ A ）ABdv/(Rsin) BBdv/R CBdvsin/R DBdvcos/R5. 如圖所示，圓環(huán)a和b的半徑之比R1R2=21，且是粗細相同，用同樣材料的導線構成，連接兩環(huán)導線的電阻不計，勻強磁場的磁感應強度始終以恒定的變化率變化，那么，當只有a