第九章第二講法拉第電磁感應(yīng)定律自感與渦流

1、一、感應(yīng)電動勢 1定義：在 現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢產(chǎn)生電動 勢的那部分導(dǎo)體相當于電源，其電阻相當于電源的內(nèi)阻,2產(chǎn)生條件：無論電路是否閉合，只要穿過電路的 發(fā)生變化，電路中就一定產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,電磁感應(yīng),磁,通量,3感應(yīng)電流與感應(yīng)電動勢的關(guān)系 (1)在等效電源內(nèi)部電流由 極流向 極 (2)遵守 定律，即I .,負,正,閉合電路歐姆,二、法拉第電磁感應(yīng)定律 1法拉第電磁感應(yīng)定律 (1)內(nèi)容：閉合電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一 電路的 成正比 (2)公式： .,磁通量的變化率,2導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 (1)運動方向和磁感線不垂直 E ； 為導(dǎo)線運動方向跟 方向的夾角 (2)運動方向和磁感

2、線方向垂直：E . (3)導(dǎo)體棒以端點為軸轉(zhuǎn)動切割：E Bl2.,Blvsin,磁感線,Blv,三、自感與渦流 1自感現(xiàn)象：由于通過導(dǎo)體自身的 而產(chǎn)生 的電磁感應(yīng)現(xiàn)象 2自感電動勢 (1)定義：在 中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 (2)表達式： (3)自感系數(shù)L 相關(guān)因素：與線圈的 、形狀、 ，以及是否有鐵芯等因素有關(guān) 單位：亨利(H)，1 mH H,1 H H.,電流發(fā)生變化,自感現(xiàn)象,大小,圈數(shù),103,106,(4)自感現(xiàn)象中自感線圈的作用 通電自感：通電時電流增大，阻礙電流增大，自感電動勢和原來電流方向相反 斷電自感：斷電時電流減小，阻礙電流減小，自感電動勢與原來電流方向相同 自感線圈的特點可以總

3、結(jié)為這樣幾句話：閉合時，像電阻；穩(wěn)定時，像導(dǎo)線；斷開時，像電源,3渦流 (1)概念：發(fā)生電磁感應(yīng)時，導(dǎo)體中產(chǎn)生的像水中的旋渦 樣的 (2)產(chǎn)生原因：變化的電流產(chǎn)生 ，激發(fā)出 ，形成感應(yīng)電流,感應(yīng)電流,變化的磁場,感生,電場,(3)應(yīng)用 電磁阻尼：當導(dǎo)體在磁場中運動時，感應(yīng)電流會使導(dǎo)體受到 ，安培力的方向總是 導(dǎo)體的運動 電磁驅(qū)動：如果磁場相對于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動，在導(dǎo)體中會產(chǎn)生 使導(dǎo)體受到安培力的作用，安培力使導(dǎo)體運動起來,安培力,阻礙,感應(yīng)電流,1.下列說法正確的是 () A線圈中磁通量變化越大，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 一定越大 B線圈中的磁通量越大，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一 定越大 C線圈處在磁場越

4、強的位置，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動 勢一定越大 D線圈中磁通量變化得越快，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動 勢越大,答案：D,2.穿過閉合回路的磁通量隨時間t變化的圖象分別如圖9 21所示，下列關(guān)于回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的論述，正確的是 (),A圖中，回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢恒定不變 B圖中，回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一直在變大 C圖中，回路在0t1時間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢小于 在t1t2時間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 D圖中，回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢先變小再變大,答案：D,3關(guān)于線圈的自感系數(shù)，下面說法正確的是 () A線圈的自感系數(shù)越大，自感電動勢就一定越大 B線圈中電流等于零時，自感系數(shù)也等于零 C線圈中電流變化越快，自感系數(shù)

5、越大 D線圈的自感系數(shù)由線圈本身的因素及有無鐵芯決定,解析：自感系數(shù)是由線圈自身的匝數(shù)、大小、形狀、有無鐵芯等因素決定的，故B、C錯，D對；電動勢不僅由自感系數(shù)決定，還與電流變化快慢有關(guān)，故A錯,答案：D,4如圖922所示，在x0的區(qū)域 內(nèi)存在勻強磁場，磁場的方向垂 直于xy平面(紙面)向里具有一 定電阻的矩形線框abcd位于xy平 面內(nèi)，線框的ab邊與y軸重合 令線框從t0的時刻起由靜止開 始沿x軸正方向做勻加速運動，則線框中的感應(yīng)電流 (取逆時針方向的電流為正)隨時間t的變化圖線It圖可能是圖923中的 (),解析：線框勻加速向右運動時，cd邊切割磁感線，由右手定則知電流方向為順時針，方向

6、為負；由EBlv知，v均勻增加，電流成線性增大，故C項正確,答案：C,5如圖924所示，電路中A、B 是完全相同的燈泡，L是一帶鐵 芯的線圈開關(guān)S原來閉合，則 開關(guān)S斷開的瞬間 () AL中的電流方向改變，燈泡 B立即熄滅 BL中的電流方向不變，燈泡A比B熄滅慢 CL中的電流方向改變，燈泡A比B熄滅慢 DL中的電流方向不變，燈泡B要過一會兒才熄滅,解析：當開關(guān)S斷開時，L與燈泡A組成回路，由于自感，L中的電流由原來數(shù)值逐漸減小，電流方向不變，A燈熄滅要慢；B燈電流瞬間消失，立即熄滅，正確的選項為B.,答案：B,典例啟迪 例1如圖925(a)所示，一個電阻值為R、匝數(shù)為n的圓形金屬線圈與阻值為2

7、R的電阻R1連接成閉合回路 線圈的半徑為r1，在線圈中半徑為r2的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直于線圈平面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的關(guān)系圖線如圖(b)所示圖線與橫、縱軸的截距分別為t0和B0.導(dǎo)線的電阻不計求0至t1時間內(nèi)：,(1)通過電阻R1上的電流大小和方向； (2)通過電阻R1上的電荷量q及電阻R1上產(chǎn)生的熱量,思路點撥解答本題時應(yīng)注意以下三個方面： (1)磁場的面積為r22. (2)圓形線圈有阻值 (3)B均勻減小，線圈中的電流為定值,歸納領(lǐng)悟,(2)對公式的理解,題組突破 1如圖926所示，一導(dǎo)體圓環(huán)位 于紙面內(nèi)，O為圓心環(huán)內(nèi)兩個圓 心角為90的扇形區(qū)域內(nèi)分別有 勻強磁場，兩磁場

8、磁感應(yīng)強度的 大小相等，方向相反且均與紙面垂 直導(dǎo)體桿OM可繞O轉(zhuǎn)動，M端通過滑動觸點與圓環(huán)良好接觸在圓心和圓環(huán)間連有電阻R.桿OM以勻角速度逆時針轉(zhuǎn)動，t0時恰好在圖示位置規(guī)定從a到b流經(jīng),電阻R的電流方向為正，圓環(huán)和導(dǎo)體桿的電阻忽略不計，則桿從t0開始轉(zhuǎn)動一周的過程中，電流隨t變化的圖象是圖927中的 (),答案：C,2一線圈匝數(shù)為10匝，兩接線端連一C100 F的電容器， 組成如圖928甲所示的回路，回路所圍面積S0.1 m2，取穿過線圈垂直向里的方向為磁場的正方向，穿過 回路的磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化如圖乙所示則關(guān)于 電容器兩極板上的電荷量大小及M、N兩極板帶電的正負，下列說法中正確

9、的是 (),A帶電荷量1.2103 C，M極板帶正電 B帶電荷量1.2103 C，N極板帶正電 C帶電荷量1.2104 C，M極板帶正電 D帶電荷量1.2104 C，N極板帶正電,答案：A,典例啟迪 例2在范圍足夠大，方向豎直向下的勻 強磁場中，B0.2 T，有一水平放置的光 滑框架，寬度為L0.4 m，如圖929 所示，框架上放置一質(zhì)量為0.05 kg、電阻 為1 的金屬桿cd，框架電阻不計若桿 cd以恒定加速度a2 m/s2，由靜止開始做勻變速運動，求：,(1)在5 s內(nèi)平均感應(yīng)電動勢是多少？ (2)第5 s末回路中的電流多大？ (3)第5 s末作用在桿cd上的水平外力多大？,(3)桿cd

10、勻加速運動，由牛頓第二定律得：FF安ma 即FBILma0.164 N.,答案(1)0.4 V(2)0.8 A(3)0.164 N,歸納領(lǐng)悟,題組突破 3如圖9210所示，在豎直向下 的勻強磁場中，將一水平放置的 金屬棒ab以水平速度v0拋出設(shè) 在整個過程中，棒的取向不變且 不計空氣阻力，則在金屬棒運動 過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小變化情況是 () A越來越大B越來越小 C保持不變 D無法判斷,解析：金屬棒水平拋出后，在垂直于磁場方向的速度不變，由EBLv可知，感應(yīng)電動勢也不變C項正確,答案：C,4(2010全國卷)某地的地磁場磁感應(yīng)強度的豎直分量方 向向下，大小為4.5105 T一靈敏電壓表連

11、接在當?shù)厝牒：佣蔚膬砂?，河?00 m，該河段漲潮和落潮時有海水(視為導(dǎo)體)流過設(shè)落潮時，海水自西向東流，流速為2 m/s.下列說法正確的是 () A河北岸的電勢較高 B河南岸的電勢較高 C電壓表記錄的電壓為10mV D電壓表記錄的電壓為5 mV,解析：由右手定則知，感應(yīng)電流方向由南指向北，所以河北岸電勢高，A正確，由EBLv得E9103 V，C錯,答案：A,5(2010山東高考)如圖9211所 示，空間存在兩個磁場，磁感應(yīng) 強度大小均為B，方向相反且垂 直紙面，MN、PQ為其邊界，OO 為其對稱軸一導(dǎo)線折成邊長為 l的正方形閉合回路abcd，回路在 紙面內(nèi)以恒定速度v0向右運動，當運動到關(guān)于

12、OO對稱的位置時下列判斷錯誤的是 (),A穿過回路的磁通量為零 B回路中感應(yīng)電動勢大小為2Blv0 C回路中感應(yīng)電流的方向為順時針方向 D回路中ab邊與cd邊所受安培力方向相同,解析：本題考查磁通量、法拉第電磁感應(yīng)定律、右手定則、安培力、左手定則等電磁學(xué)的知識點，意在考查考生理解和綜合運用知識的能力；當回路運動到關(guān)于OO對稱的位置時，穿過回路的兩個相反方向的磁場面積相等，且磁感應(yīng)強度大小均為B，穿過回路的磁通量為零，選項A正確；ab、cd兩個邊均切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，由右手定則可判斷出，兩個邊產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向均為逆時針方向，所以回路中感應(yīng)電動勢大小為2Blv0，選項B正確，選項C錯誤；

13、根據(jù)左手定則可判斷出回路中ab、cd兩個邊所受安培力的方向相同，選項D正確,答案：C,典例啟迪 例3在如圖9212所示的電路中， a、b為兩個完全相同的燈泡，L為自感 線圈，E為電源，S為開關(guān)關(guān)于兩燈 泡點亮和熄滅的先后次序，下列說法 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 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 熄滅 D合上開關(guān)，a、b同時亮；斷開開關(guān)，b先熄滅，a 后熄滅,思路點撥通電時，線圈相當于較大電阻逐漸減小的過程，斷電時，線圈中的電流逐漸減小為零,解析合上開關(guān)，b燈先亮，由于L的自

14、感作用，a燈逐漸變亮；斷開開關(guān)，線圈L和燈b、a組成串聯(lián)回路，a、b一起變暗直至熄滅故選C.,答案C,歸納領(lǐng)悟 (1)線圈總是阻礙電流變化電流增大時，它阻礙電流 的增大，相當于電阻；電流減小時，它阻礙電流的減小，相當于電源 (2)斷電時，與線圈組成的閉合電路中，電流的大小和 方向與線圈中原來電流相同,題組突破 6(2011銀川模擬)在圖9213所示的電路中，兩個靈 敏電流表G1和G2的零點都在刻度盤中央，當電流從 “”接線柱流入時，指針向右擺；電流從“”接線柱流入時，指針向左擺在電路接通后再斷開的瞬間，下列說法中符合實際情況的是 (),AG1表指針向左擺，G2表指針向右擺 BG1表指針向右擺，

15、G2表指針向左擺 CG1、G2表的指針都向左擺 DG1、G2表的指針都向右擺,答案： B,解析：電路接通后線圈中電流方向向右，當電路斷開時，線圈中電流減小，產(chǎn)生與原方向相同的自感電動勢，與G2和電阻組成閉合回路，所以G1中電流方向向右，G2中電流方向向左，即G1指針向右擺，G2指針向左擺B項正確,7如圖9214所示是測定自感 系數(shù)很大的線圈L的直流電阻 的電路，L兩端并聯(lián)一只電壓 表，用來測自感線圈的直流電 壓，在測量完畢后，將電路解 體時應(yīng)先 () A斷開S1 B斷開S2 C拆除電流表 D拆除電阻R,解析：當S1、S2均閉合時，電壓表與線圈L并聯(lián)；當S2閉合而S1斷開時，電壓表與線圈L串聯(lián)，所以在干路斷開前后自感線圈L中電流方向相同而電壓表中電流方向相反只要不斷開S2，線圈L與電壓表就會組成回路，在斷開干路時，L中產(chǎn)生