92法拉第電磁感應(yīng)定律自感現(xiàn)象102的課件

第2節(jié)法拉第電磁感應(yīng)定律自感現(xiàn)象1．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：在

中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)．產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體就相當(dāng)于

導(dǎo)體的電阻相當(dāng)于

．2．感應(yīng)電流與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系：遵守

定律，即

.電磁感應(yīng)現(xiàn)象電源電源內(nèi)阻閉合電路歐姆一、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)1．法拉第電磁感應(yīng)定律(1)定律內(nèi)容：電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過(guò)這一電路的

成正比．(2)公式：E＝

.2．導(dǎo)體切割磁感線的情形(1)一般情況：運(yùn)動(dòng)速度v和磁感線方向夾角為θ，則E＝

.(2)常用情況：運(yùn)動(dòng)速度v和磁感線方向垂直，則E＝

.磁通量的變化率BlvsinθBlv二、法拉第電磁感應(yīng)定律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，由于自感而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫做

．電流自感電動(dòng)勢(shì)三、自感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)．4．自感電動(dòng)勢(shì)的方向：由楞次定律可知，自感電動(dòng)勢(shì)總是

原來(lái)導(dǎo)體中電流的變化．當(dāng)回路中的電流增加時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)和原來(lái)電流的方向

；當(dāng)回路中的電流減小時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)和原來(lái)電流的方向

．自感對(duì)電路中的電流變化有

作用，使電流不能突變．大小匝數(shù)10－310－6阻礙相反相同阻礙例1如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向豎直向上，大小為B，用電阻率為ρ、橫截面積為S的導(dǎo)線做成的邊長(zhǎng)為l的正方形線框abcd水平放置，OO′為過(guò)ad、bc兩邊中點(diǎn)的直線，線框全部都位于磁場(chǎng)中．(1)若磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間按B＝B0＋kt變化(k為常量)，寫出磁場(chǎng)對(duì)線框ab邊的作用力大小隨時(shí)間變化的關(guān)系式；(2)若磁感應(yīng)強(qiáng)度保持B＝B0不變，線框以恒定角速度ω繞OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，求線框從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90°過(guò)程中通過(guò)導(dǎo)線橫截面的電荷量；(3)第(2)問(wèn)中線框剛好轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí)，求線框中的電流強(qiáng)度大?。舅悸伏c(diǎn)撥】正確理解法拉第電磁感應(yīng)定律和正確選用計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的兩個(gè)公式是解題的關(guān)鍵．【方法與知識(shí)感悟】1.對(duì)法拉第電磁感應(yīng)定律的理解【思路點(diǎn)撥】線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，切割磁感線的有效長(zhǎng)度在變化．【答案】ACD例3在如圖所示的電路中，a、b為兩個(gè)完全相同的燈泡，L為自感線圈，E為電源，S為開關(guān)．關(guān)于兩燈泡點(diǎn)亮和熄滅的先后次序，下列說(shuō)法正確的是()A．合上開關(guān)，a先亮，b后亮；斷開開關(guān)，a、b同時(shí)熄滅B．合上開關(guān)，b先亮，a后亮；斷開開關(guān)，a先熄滅，b后熄滅C．合上開關(guān)，b先亮，a后亮；斷開開關(guān)，a、b同時(shí)熄滅D．合上開關(guān)，a、b同時(shí)亮；斷開開關(guān)，b先熄滅，a后熄滅題型三：自感現(xiàn)象的理解和應(yīng)用【思路點(diǎn)撥】分析自感現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)先弄清電路的串、并聯(lián)關(guān)系，通電時(shí)與線圈L串聯(lián)的用電器電流逐漸變大，斷電時(shí)，含有L的支路和與其并聯(lián)的支路構(gòu)成的回路電流逐漸變小．【解析】合上開關(guān)后，由于a燈和線圈相連后接在電路中，當(dāng)電路中電流變化時(shí)，線圈對(duì)電流有阻礙作用，所以閉合開關(guān)后，b先亮，a后亮；斷開開關(guān)后，a、b都要過(guò)一會(huì)兒再滅．【答案】C【方法與知識(shí)感悟】1.通電自感和斷電自感的比較

通電自感斷電自感電路圖

器材要求A1、A2同規(guī)格，R＝RL，L較大(有鐵芯)L很大(有鐵芯)

通電自感斷電自感現(xiàn)象在S閉合瞬間，燈A2立即亮起來(lái)，燈A1逐漸變亮，最終一樣亮在開關(guān)S斷開時(shí)，燈A漸漸熄滅或閃亮一下再熄滅原因由于開關(guān)閉合時(shí)，流過(guò)電感線圈的電流迅速增大，使線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，阻礙了電流的增大，使流過(guò)燈A1的電流比流過(guò)燈A2的電流增加得慢S斷開時(shí)，線圈L產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，阻礙了電流的減小，使電流繼續(xù)存在一段時(shí)間；燈A中電流反向不會(huì)立即熄滅．若RL<RA，原來(lái)的IL>IA，則A燈熄滅前要閃亮一下．若RL≥RA，原來(lái)的電流IL≤IA，則燈A逐漸熄滅不再閃亮一下能量轉(zhuǎn)化情況電能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電能2.解決自感問(wèn)題的關(guān)鍵：(1)正確理解通電自感和斷電自感現(xiàn)象中自感電動(dòng)勢(shì)對(duì)“原電流的變化”的阻礙作用，即延緩原電流的變化．(2)弄清電路的串、并聯(lián)關(guān)系．(3)電感線圈在通電瞬間相當(dāng)于一個(gè)阻值由很大逐漸變小的電阻，在斷電瞬間相當(dāng)于一個(gè)電源．在電流穩(wěn)定時(shí)純電感線圈相當(dāng)于一根短路導(dǎo)線，非純電感線圈相當(dāng)于一定值電阻．1．穿過(guò)一個(gè)單匝線圈的磁通量，始終為每秒鐘均勻地增加2Wb，則()A．線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)每秒鐘增大2VB．線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)每秒鐘減小2VC．線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)始終為2VD．線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)C2．某地的地磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的豎直分量方向向下，大小為4.5×10－5T．一靈敏電壓表連接在當(dāng)?shù)厝牒：佣蔚膬砂叮訉?00m，該河段漲潮和落潮時(shí)有海水(視為導(dǎo)體)流過(guò)．設(shè)落潮時(shí)，海水自西向東流，流速為2m/s.下列說(shuō)法正確的是()A．電壓表記錄的電壓為5mVB．電壓表記錄的電壓為9mVC．河南岸的電勢(shì)較高D．河北岸的電勢(shì)較高BD【解析】由于海水自西向東流，由左手定則可判斷海水中的正離子所受磁場(chǎng)力向北，負(fù)離子所受磁場(chǎng)力向南，所以河北岸電勢(shì)較高，D正確；電壓表的示數(shù)E＝B⊥Lv＝4.5×10－5×100×2V＝9×10－3V＝9mV，B正確．D

4．如圖所示，L是自感系數(shù)很大電阻很小的線圈，若合上或斷開開關(guān)S1和S2時(shí)，可能發(fā)生的情況是()A．?dāng)嚅_S2，S1閉合的瞬間，L1燈逐漸亮起來(lái)B．保持S1閉合，再合上S2穩(wěn)定后，L2燈是暗的C．保持S2閉合，斷開S1的瞬間，L1燈立即熄滅，L2燈亮一下再熄滅D．保持S2閉合，斷開S1瞬間，L2燈和L1燈過(guò)一會(huì)兒才熄滅ABC【解析】只閉合S1時(shí)，由于線圈自感作用，流過(guò)L1燈的電流將逐漸增大，L1燈逐漸亮起來(lái)，而L2燈是立即變亮，故A對(duì)．再合上S2穩(wěn)定后，由于RL很小，L2燈幾乎被短路，故L2燈是暗的，故B對(duì)．?dāng)嚅_S1時(shí)，由于S2閉合，電感線圈L與L2構(gòu)成回路，由于自感的作用，電流將由穩(wěn)定時(shí)L中的值逐漸減小，由IL?IL2，所以L2燈將閃亮一下再熄滅．而燈L1與電阻R并聯(lián)再跟L與L2并聯(lián)后的電路串聯(lián)，故燈L1立即熄滅，所以C對(duì)、D錯(cuò)．1．關(guān)于電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，下列說(shuō)法正確的是()A．穿過(guò)電路的磁通量越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大B．電路中磁通量的改變量越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大C．電路中磁通量改變?cè)娇欤袘?yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大D．若電路在某時(shí)刻磁通量為零，則該時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定為零C【夯實(shí)基礎(chǔ)】【解析】根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)正比于磁通量的變化率，C選項(xiàng)中磁通量變化越快，則磁通量的變化率越大，故C選項(xiàng)正確，A、B選項(xiàng)錯(cuò)誤．某時(shí)刻的磁通量為零，但該時(shí)刻磁通量的變化率不一定為零，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也就不一定為零，D選項(xiàng)錯(cuò)誤．故選C.2．一閉合線圈，放在隨時(shí)間均勻變化的磁場(chǎng)中，線圈平面和磁場(chǎng)方向垂直，若想使線圈中感應(yīng)電流減小為原來(lái)的一半，下述哪些方法是可行的()A．使線圈匝數(shù)增加一倍B．使線圈面積減小一半C．使線圈匝數(shù)減少一半D．使磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率減小一半D3．在如圖所示的電路中，帶鐵芯的、電阻較小的線圈L與燈A并聯(lián)，合上電鍵S，燈A正常發(fā)光，則下列說(shuō)法正確的是()A．當(dāng)斷開S時(shí)，燈A立即熄滅B．當(dāng)斷開S時(shí)，燈A突然閃亮后熄滅C．若用電阻值與線圈L相同的電阻取代L接入電路，當(dāng)斷開S時(shí)，燈A立即熄滅D．若用電阻值與線圈L相同的電阻取代L接入電路，當(dāng)斷開S時(shí)，燈A突然閃亮后熄滅BC【解析】當(dāng)S斷開時(shí)，線圈L產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，和A形成回路，又線圈L電阻較小，故A突然閃亮后熄滅．若用電阻代替線圈L，則無(wú)自感現(xiàn)象，斷開S時(shí)，燈A立即熄滅，選項(xiàng)B、C正確．4．如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直于電路所在平面，導(dǎo)體棒與電路接觸良好．當(dāng)導(dǎo)體棒ab在外力F作用下從左向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，若不計(jì)摩擦和導(dǎo)體棒的電阻，整個(gè)過(guò)程中，燈泡L未被燒毀，電容器C未被擊穿，則該過(guò)程中()A．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)將變大B．電容器C的上極板帶負(fù)電C．電容器兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度將減小D．燈泡的亮度變大AD【能力提升】【解析】因ab棒做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由E＝Blv知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)增大，回路中的電流變大，燈泡變亮，故A、D正確；因v均勻增大，電動(dòng)勢(shì)增大，則電容器兩端電壓增大，極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度增大，C錯(cuò)；由右手定則知，電容器C的上極板帶正電，B錯(cuò)誤．5．圖中a～d所示分別為穿過(guò)某一閉合回路的磁通量Φ隨時(shí)間t變化的圖象，關(guān)于回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)下列論述正確的是()A．圖a中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定不變B．圖b中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一直在變大C．圖c中回路在0～t1時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)小于在t1～t2時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)D．圖d中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)先變小再變大D【解析】磁通量Φ隨時(shí)間t變化的圖象中，斜率表示感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，所以圖a中不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，圖b中產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，圖c中0～t1時(shí)間內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大于t1～t2時(shí)間內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，圖d中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)先變小再變大．A

7．半徑為r帶缺口的剛性金屬圓環(huán)在紙面上固定放置，在圓環(huán)的缺口兩端引出兩根導(dǎo)線，分別與兩塊垂直于紙面固定放置的平行金屬板連接，兩板間距為d，如圖甲所示．有一變化的磁場(chǎng)垂直于紙面，規(guī)定向內(nèi)為正，變化規(guī)律如圖乙所示．在t＝0時(shí)刻平板之間中心有一重力不計(jì)，電荷量為q的靜止微粒．則以下說(shuō)法正確的是()A

BC

9．如圖所示的電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，電感L的電阻不計(jì)，電阻R的阻值大于燈泡D的阻值．在t＝0時(shí)刻閉合開關(guān)S，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，在t＝t1時(shí)刻斷開S.下列表示A、B兩點(diǎn)間電壓UAB隨時(shí)間t變化的圖象中，正確的是()B11．法拉第曾提出一種利用河流發(fā)電的設(shè)想，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究．實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖如右，兩塊面積均為S的矩形金屬板，平行、正對(duì)、豎直地全部浸在河水中，間距為d，水流速度處處相同，大小為v，方向水平．金屬板與水流方向平行，地磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的豎直分量為B，水的電阻率為ρ，水面上方有一阻值為R的電阻通過(guò)絕緣導(dǎo)線和電鍵K連接到兩金屬板上，忽略邊緣效應(yīng)．求：(1)該發(fā)電裝置的電動(dòng)勢(shì)；(2)通過(guò)電阻R的電流強(qiáng)度；(3)電阻R消耗的電功率．12．如圖(a)所示，一端封閉的兩條平行光滑導(dǎo)軌相距L，距左端L處的中間一段被彎成半徑為H的1/4圓弧，導(dǎo)軌左右兩段處于高度相差H的水平面上，圓弧導(dǎo)軌所在區(qū)域無(wú)磁場(chǎng)，右段區(qū)域存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B0，左段區(qū)域存在均勻分布但隨時(shí)間線性變化的磁場(chǎng)B(t)，如圖(b)所示．兩磁場(chǎng)方向均豎直向上，在圓弧頂端，放置一質(zhì)量為m的金屬棒ab，與導(dǎo)軌左段形成閉合回路，從金屬棒下滑開始計(jì)時(shí)，經(jīng)過(guò)時(shí)間t0滑到圓弧底端．設(shè)金屬棒在回路中的電阻為R，導(dǎo)