浙江鸭高考物理总复习电磁感应时法拉第电磁感应定律自感涡流.pptx

第第2课时法拉第电磁感应定律自感涡流课时法拉第电磁感应定律自感涡流基础过关基础过关1.感应电动势感应电动势(1)概念：在概念：在_中产生的电动势。中产生的电动势。(2)产产生生条条件件：穿穿过过回回路路的的_发发生生改改变变，与与电电路路是是否否闭闭合合_。(3)方向判断：感应电动势的方向用方向判断：感应电动势的方向用_或或_判断。判断。考点一法拉第电磁感应定律考点一法拉第电磁感应定律(/d)电磁感应现象电磁感应现象磁通量磁通量无关无关楞次定律楞次定律右手定则右手定则2.法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律(1)内内容容：感感应应电电动动势势的的大大小小跟跟穿穿过过这这一一电电路路的的_成正比。成正比。(2)公式：公式：E ，其中，其中n为线圈匝数。为线圈匝数。(3)感应电流与感应电动势的关系：遵守闭合电路的感应电流与感应电动势的关系：遵守闭合电路的_定律，定律，即即I 。_磁通量的变化率磁通量的变化率欧姆欧姆Blv【过关演练】【过关演练】1.(2015浙江浙江1月学考月学考)如图所示，某实验小如图所示，某实验小组在操场上做摇绳发电实验。长导线两组在操场上做摇绳发电实验。长导线两端分别连在灵敏电流表的两个接线柱上，端分别连在灵敏电流表的两个接线柱上，形成闭合电路。两位同学以每形成闭合电路。两位同学以每2秒约秒约3圈圈的转速匀速摇动的转速匀速摇动AB段导线。假定被摇动段导线。假定被摇动的的导导线线由由水水平平位位置置1按按图图示示方方向向第第一一次次运运动动到到竖竖直直位位置置2的的过过程程中中，磁磁通通量量的的变变化化量量约约为为104 Wb，则则该该过过程程回回路路中中产产生生的的感感应应电动势约为电动势约为()A.2104 V B.2.7104 V C.3104 V D.6104 V答案答案D2.(2014浙浙江江1月月学学考考)如如图图所所示示，一一对对光光滑滑的的平平行行金金属属导导轨轨固固定定在在同同一一水水平平面面内内，导导轨轨间间距距0.4 m，左左端端接接有有阻阻值值为为0.2 的的电电阻阻。一一质质量量为为0.2 kg、电电阻阻为为0.1 的的金金属属棒棒MN放放置置在在导导轨轨上上，导导轨轨之之间间有有竖竖直直向向上上的的匀匀强强磁磁场场，磁磁感感应应强强度度大大小小为为0.5 T。棒棒在在水水平平向向右右的的外外力力作作用用下下以以0.3 m/s的的速速度度匀匀速速运运动动，运运动动过过程程中中始始终终与与导导轨轨垂垂直直且且两两端端与与导导轨轨保保持持良良好好接接触触。已已知知导导轨轨足足够够长长且且电阻不计，则电阻不计，则()A.MN棒运动过程中两端的电压为棒运动过程中两端的电压为0.02 VB.MN棒运动过程中两端的电压为棒运动过程中两端的电压为0.06 VC.棒匀速运动棒匀速运动1 s过程中电阻过程中电阻R发热发热0.008 JD.棒匀速运动棒匀速运动1 s过程中电阻过程中电阻R发热发热0.012 J答案答案C要点突破要点突破要点一法拉第电磁感应定律应用要点一法拉第电磁感应定律应用1.应用法拉第电磁感应定律解题的一般步骤应用法拉第电磁感应定律解题的一般步骤(1)分析穿过闭合电路的磁场方向及磁通量的变化情况；分析穿过闭合电路的磁场方向及磁通量的变化情况；(2)利用楞次定律确定感应电流的方向；利用楞次定律确定感应电流的方向；(3)灵活选择法拉第电磁感应定律的不同表达形式列方程求解。灵活选择法拉第电磁感应定律的不同表达形式列方程求解。【例例1】如如图图甲甲所所示示，一一个个圆圆形形线线圈圈的的匝匝数数n1 000，线线圈圈面面积积S200 cm2，线线圈圈的的电电阻阻r1，线线圈圈外外接接一一个个阻阻值值R4 的的电电阻阻，把把线线圈圈放放入入一一方方向向垂垂直直线线圈圈平平面面向向里里的的匀匀强强磁磁场场中中，磁磁感感应强度随时间变化规律如图乙所示，求：应强度随时间变化规律如图乙所示，求：(1)前前4 s内的感应电动势的大小，以及通过内的感应电动势的大小，以及通过R的电流方向；的电流方向；(2)前前5 s内的感应电动势。内的感应电动势。答案答案(1)1 V电流方向自下而上电流方向自下而上(2)0要点二导体切到磁感线产生感应电动势的计算要点二导体切到磁感线产生感应电动势的计算1.公式公式EBlv的使用条件的使用条件(1)匀强磁场。匀强磁场。(2)B、l、v三者相互垂直。三者相互垂直。2.EBlv的的“三性三性”(1)正正交交性性：本本公公式式是是在在一一定定条条件件下下得得出出的的，除除磁磁场场为为匀匀强强磁磁场场外，还需外，还需B、l、v三者互相垂直。三者互相垂直。(2)瞬时性：若瞬时性：若v为瞬时速度，则为瞬时速度，则E为相应的瞬时感应电动势。为相应的瞬时感应电动势。(3)有效性：公式中的有效性：公式中的L为导体切割磁感线的有效长度。为导体切割磁感线的有效长度。o如图中，棒的有效长度为如图中，棒的有效长度为ab间的距离。间的距离。答案答案A答案答案D精练题组精练题组1.如图所示，在磁感应强度为如图所示，在磁感应强度为B、方向垂、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆直纸面向里的匀强磁场中，金属杆MN在平行金属导轨上以速度在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑向右匀速滑动，动，MN中产生的感应电动势为中产生的感应电动势为E1；若；若磁磁感感应应强强度度增增为为2B，其其他他条条件件不不变变，MN中中产产生生的的感感应应电电动动势势变变为为E2。则则通通过过电电阻阻R的的电电流流方方向向及及E1与与E2之之比比E1E2分分别别为为()A.ca，21 B.ac，21C.ac，12 D.ca，12答案答案C答案答案B3.如如图图所所示示，A、B两两闭闭合合线线圈圈用用同同样样导导线线绕绕成成，A有有10匝匝，B有有20匝匝，两两圆圆线线圈圈半半径径之之比比为为21，均均匀匀磁磁场场只只分分布布在在B线线圈圈内内，当当磁场随时间均匀减弱时磁场随时间均匀减弱时()A.A中无感应电流中无感应电流B.A、B中均有恒定的感应电流中均有恒定的感应电流C.A、B中感应电动势之比为中感应电动势之比为11D.A、B中感应电流之比为中感应电流之比为11答案答案B5.小小明明同同学学设设计计了了一一个个“电电磁磁天天平平”，如如图图甲甲所所示示，等等臂臂天天平平的的左左臂臂为为挂挂盘盘，右右臂臂挂挂有有矩矩形形线线圈圈，两两臂臂平平衡衡。线线圈圈的的水水平平边边长长L0.1 m，竖竖直直边边长长H0.3 m，匝匝数数为为N1。线线圈圈的的下下边边处处于于匀匀强强磁磁场场内内，磁磁感感应应强强度度B01.0 T，方方向向垂垂直直线线圈圈平平面面向向里里。线线圈圈中通有可在中通有可在02.0 A范范围内调节的电流围内调节的电流I。挂。挂盘放上待测物体后，调盘放上待测物体后，调节线圈中电流使天平平节线圈中电流使天平平衡，测出电流即可测得衡，测出电流即可测得物体的质量。物体的质量。(重力加速重力加速度取度取g10 m/s2)答案答案(1)25匝匝(2)0.1 T/s基础过关基础过关1.互感现象互感现象(1)定定义义：两两个个相相互互靠靠近近的的线线圈圈，当当一一个个线线圈圈中中的的电电流流变变化化时时，它它所所产产生生的的变变化化的的磁磁场场会会在在另另一一个个线线圈圈中中产产生生感感应应电电动动势势，这这种现象叫互感。种现象叫互感。(2)作作用用：利利用用互互感感现现象象可可以以把把_由由一一个个线线圈圈传传递递到到另另一一个个线线圈，如变压器、收音机的磁性天线。圈，如变压器、收音机的磁性天线。考点二互感和自感涡流、电磁阻尼和电磁驱动考点二互感和自感涡流、电磁阻尼和电磁驱动(/b)能量能量2.自感现象自感现象(1)概概念念：由由于于导导体体本本身身的的_变变化化而而产产生生的的电电磁磁感感应应现现象象称称为为自感。自感。(2)自感电动势自感电动势定义：在自感现象中产生的感应电动势叫做定义：在自感现象中产生的感应电动势叫做_。表达式：表达式：E 。(3)自感系数自感系数L相关因素：与线圈的相关因素：与线圈的_、形状、形状、_以及是否有铁芯以及是否有铁芯有关。有关。单位：亨利单位：亨利(H)，1 mH_ H，1 H_ H。电流电流自感电动势自感电动势_大小大小匝数匝数1031063.涡流涡流(1)定定义义：当当线线圈圈中中的的电电流流发发生生变变化化时时，在在它它附附近近的的任任何何导导体体中中都会产生都会产生_，这种电流像水的漩涡所以叫涡流。，这种电流像水的漩涡所以叫涡流。(2)应用应用涡流热效应的应用，如涡流热效应的应用，如_。涡流磁效应的应用，如涡流磁效应的应用，如_。感应电流感应电流真空冶炼炉真空冶炼炉探雷器探雷器4.电磁阻尼电磁阻尼(1)定定义义：当当导导体体在在磁磁场场中中运运动动时时，_电电流流会会使使导导体体受受到到安安培力，安培力的方向总是培力，安培力的方向总是_。(2)应应用用：磁磁电电式式仪仪表表中中利利用用电电磁磁阻阻尼尼使使指指针针迅迅速速停停止止，便便于于读读数。数。5.电磁驱动电磁驱动(1)定定义义：磁磁场场相相对对于于导导体体转转动动时时，导导体体中中产产生生感感应应电电流流，感感应应电流使导体受到电流使导体受到_的作用，使导体运动起来。的作用，使导体运动起来。(2)应用：交流感应电动机。应用：交流感应电动机。感应感应阻碍导体的运动阻碍导体的运动安培力安培力【过关演练】【过关演练】1.(多多选选)如如图图所所示示，在在线线圈圈上上端端放放置置一一盛盛有有冷冷水水的的金金属属杯杯，现现接接通通交交流流电电源源，过过了了几几分分钟钟，杯杯内内的的水水沸沸腾腾起起来来。若若要要缩缩短短上上述述加加热时间，下列措施可行的有热时间，下列措施可行的有()A.增加线圈的匝数增加线圈的匝数B.提高交流电源的频率提高交流电源的频率C.将金属杯换为瓷杯将金属杯换为瓷杯D.取走线圈中的铁芯取走线圈中的铁芯解解析析该该装装置置的的工工作作原原理理是是，线线圈圈内内变变化化的的电电流流产产生生变变化化的的磁磁场场，从从而而使使金金属属杯杯内内产产生生涡涡流流把把电电能能转转化化为为内内能能，使使杯杯内内的的水水升升温温。交交流流电电源源的的频频率率一一定定时时，线线圈圈产产生生的的磁磁场场的的磁磁感感应应强强度度最最大大值值Bm越越大大，杯杯内内磁磁通通量量变变化化就就越越快快，产产生生的的涡涡流流就就越越大大，增增加加线线圈圈的的匝匝数数会会使使线线圈圈产产生生的的磁磁场场Bm增增大大，而而取取走走线线圈圈中中的的铁铁芯芯会会使使线线圈圈产产生生的的磁磁场场Bm减减小小，故故A对对、D错错；交交流流电电源源的的频频率率增增大大，杯杯内内磁磁通通量量变变化化加加快快，产产生生的的涡涡流流增增大大，故故B正正确确；瓷瓷为为绝绝缘缘材材料料，不能产生涡流，故不能产生涡流，故C错。错。答案答案AB2.(2016杭州五校联考杭州五校联考)如图所示电路中，如图所示电路中，P、Q两灯相同，带铁芯的线圈两灯相同，带铁芯的线圈L与与Q灯串联，灯串联，则则()A.S接通瞬间，接通瞬间，P立即发光，立即发光，Q逐渐亮起来逐渐亮起来B.S接通瞬间，接通瞬间，P、Q同时发光同时发光C.S接通瞬间，接通瞬间，Q立即发光，立即发光，P逐渐亮起来逐渐亮起来D.S接通瞬间，接通瞬间，P、Q均逐渐亮起来均逐渐亮起来解解析析S接接通通瞬瞬间间，由由于于L的的自自感感作作用用，P立立即即发发光光。Q逐逐渐渐亮亮起起来，稳定后两灯亮度相同，来，稳定后两灯亮度相同，A正确、正确、B、C、D错误。错误。答案答案A要点突破要点突破要点一自感现象理解要点一自感现象理解1.自感现象的四大特点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。自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化。(2)通过线圈中的电流不能发生突变，只能缓慢变化。通过线圈中的电流不能发生突变，只能缓慢变化。(3)电流稳定时，自感线圈就相当于普通导体。电流稳定时，自感线圈就相当于普通导体。(4)线线圈圈的的自自感感系系数数越越大大，自自感感现现象象越越明明显显，自自感感电电动动势势只只是是延延缓了过程的进行，但它不能使过程停止，更不能使过程反向。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.自感中自感中“闪亮闪亮”与与“不闪亮不闪亮”问题问题与线圈串联的灯泡与线圈并联的灯泡电路图通电时电流逐渐增大，灯泡逐渐变亮电流突然增大，然后逐渐减小达到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I1、I2：若I2I1，灯泡逐渐变暗；若I2I1，灯泡闪亮后逐渐变暗。两种情况灯泡中电流方向均改变【例例1】如如图图所所示示的的电电路路中中，电电源源的的电电动动势势为为E，内内阻阻为为r，电电感感线线圈圈L的的直直流流电电阻阻不不计计，电电阻阻R的的阻阻值值大大于于灯灯泡泡D的的阻阻值值。在在t0时时刻刻闭闭合合开开关关S，经经过过一一段段时时间间后后，在在tt1时时刻刻断断开开S。下下列列表表示示A、B两点间电压两点间电压UAB随时间随时间t变化的图象中，正确的是变化的图象中，正确的是()答案答案B【例例2】(多多选选)如如图图所所示示是是高高频频焊焊接接原原理理示示意意图图。线线圈圈中中通通以以高高频频变变化化的的电电流流时时，待待焊焊接接的的金金属属工工件件中中就就产产生生感感应应电电流流，感感应应电电流流通通过过焊焊缝缝产产生生大大量量热热量量，将将金金属属熔熔化化，把把工工件件焊焊接接在在一一起起，而工件其他部分发热很少。以下说法正确的是而工件其他部分发热很少。以下说法正确的是()A.电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高得越快电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高得越快B.电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高得越快电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高得越快C.工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小D.工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大答案答案AD要点三电磁阻尼和电磁驱动要点三电磁阻尼和电磁驱动电磁阻尼与电磁驱动的比较电磁阻尼与电磁驱动的比较电磁阻尼电磁驱动不同点成因由于导体在磁场中运动而产生感应电流，从而使导体受到安培力由于磁场运动引起磁通量的变化而产生感应电流，从而使导体受到安培力效果安培力的方向与导体运动方向相反，阻碍导体运动导体受安培力的方向与导体运动方向相同，推动导体运动能量转化导体克服安培力做功，其他形式的能转化为电能，最终转化为内能由于电磁感应，磁场能转化为电能，通过安培力做功，电能转化为导体的机械能，而对外做功相同点两者都是电磁感应现象，都遵循楞次定律，都是安培力阻碍引起感应电流的导体与磁场间的相对运动。【例例3】(多多选选)磁磁电电式式仪仪表表的的线线圈圈通通常常用用铝铝框框作作骨骨架架，把把线线圈圈绕绕在铝框上，这样做的目的是在铝框上，这样做的目的是()A.防止涡流而设计的防止涡流而设计的 B.利用涡流而设计的利用涡流而设计的C.起电磁阻尼的作用起电磁阻尼的作用 D.起电磁驱动的作用起电磁驱动的作用解解析析线线圈圈通通电电后后，在在安安培培力力作作用用下下，发发生生转转动动，铝铝框框随随之之转转动动，并并切切割割磁磁感感线线产产生生感感应应电电流流，就就是是涡涡流流。涡涡流流阻阻碍碍线线圈圈的的转转动动，使使线线圈圈偏偏转转后后尽尽快快停停下下来来，所所以以，这这样样做做的的目目的的是是利利用用涡流来起电磁阻尼的作用，涡流来起电磁阻尼的作用，B、C选项正确。选项正确。答案答案BC精练题组精练题组1.(2016浙浙江江宁宁波波选选考考模模拟拟)如如图图所所示示是是研研究究自自感感实实验验的的实实物物电电路路，L1、L2是是两两个个规规格格相相同同的的小小灯灯泡泡，L为为自自感感线线圈圈，闭闭合合开开关关S，调调节节滑滑动动变变阻阻器器R，使使两两个个灯灯泡泡的的亮亮度度相相同同，然然后后断断开开开开关关S，则则()A.闭合开关闭合开关S，L1、L2都逐渐变亮都逐渐变亮B.闭合开关闭合开关S，L2立刻变亮，立刻变亮，L1逐渐变亮逐渐变亮C.闭合开关闭合开关S稳定后，稳定后，L仍有自感电动势仍有自感电动势D.闭合开关闭合开关S稳定后，断开稳定后，断开S，L没有自感电动势没有自感电动势解解析析L1与与线线圈圈相相连连，闭闭合合开开关关后后线线圈圈发发生生自自感感，L1逐逐渐渐变变亮亮，L2与与滑滑动动变变阻阻器器相相连连，闭闭合合开开关关后后，L2立立刻刻变变亮亮，选选项项A错错误误，B正正确确；自自感感现现象象在在开开关关闭闭合合和和断断开开的的时时候候发发生生，电电路路稳稳定定后后，线线圈没有自感电动势，选项圈没有自感电动势，选项C、D错误。错误。答案答案B2.如图所示，在光滑绝缘水平面上，有一如图所示，在光滑绝缘水平面上，有一铝质圆形金属球以一定的初速度通过有铝质圆形金属球以一定的初速度通过有界匀强磁场，则从球开始进入磁场到完界匀强磁场，则从球开始进入磁场到完全穿出磁场过程中全穿出磁场过程中(磁场宽度大于金属球的直径磁场宽度大于金属球的直径)，小球，小球()A.整个过程匀速整个过程匀速B.进入磁场过程中球做减速运动，穿出过程做加速运动进入磁场过程中球做减速运动，穿出过程做加速运动C.整个过程都做匀减速运动整个过程都做匀减速运动D.穿出时的速度一定小于初速度穿出时的速度一定小于初速度解解析析小小球球在在进进入入和和穿穿出出磁磁场场时时都都有有涡涡流流产产生生，要要受受到到阻阻力力，即电磁阻尼作用，所以穿出时的速度一定小于初速度。即电磁阻尼作用，所以穿出时的速度一定小于初速度。答案答案D3.如图所示，蹄形磁铁的两极间，放置一个线如图所示，蹄形磁铁的两极间，放置一个线圈圈abcd，磁铁和线圈都可以绕，磁铁和线圈都可以绕OO转动，磁铁转动，磁铁如图示方向转动时，线圈的运动情况是如图示方向转动时，线圈的运动情况是()A.俯视，线圈顺时针转动，转速与磁铁相同俯视，线圈顺时针转动，转速与磁铁相同B.俯视，线圈逆时针转动，转速与磁铁相同俯视，线圈逆时针转动，转速与磁铁相同C.线圈与磁铁转动方向相同，但转速小于磁铁转速线圈与磁铁转动方向相同，但转速小于磁铁转速D.线圈静止不动线圈静止不动解解析析本本题题“原原因因”是是磁磁铁铁有有相相对对线线圈圈的的运运动动，“效效果果”便便是是线线圈圈要要阻阻碍碍两两者者的的相相对对运运动动，但但线线圈圈阻阻止止不不了了磁磁铁铁的的运运动动，线线圈圈只只好好跟跟着着磁磁铁铁同同向向转转动动，但但转转速速小小于于磁磁铁铁转转速速，如如果果二二者者转转速相同，就没有相对运动，线圈就不会转动，故选项速相同，就没有相对运动，线圈就不会转动，故选项C正确。正确。答案答案C4.(多多选选)(2016杭杭二二中中期期末末)如如图图所所示示电电路路中中，L是是自自感感系系数数足足够够大大的的线线圈圈，它它的的电电阻阻可可忽忽略略不不计计，D1和和D2是是两两个个完完全全相相同同的的小小灯灯泡。则下列说法中正确的是泡。则下列说法中正确的是()A.K闭合瞬间，两灯同时亮，以后闭合瞬间，两灯同时亮，以后D1熄灭，熄灭，D2变亮变亮B.K闭合瞬间，闭合瞬间，D1先亮，先亮，D2后亮，最后两灯亮度一样后亮，最后两灯亮度一样C.K断开时，两灯都亮一下再慢慢熄灭断开时，两灯都亮一下再慢慢熄灭D.K断开时，断开时，D2立即熄灭，立即熄灭，D1亮一下再慢慢熄灭亮一下再慢慢熄灭解解析析K闭闭合合瞬瞬间间，由由于于通通过过线线圈圈的的电电流流变变大大，在在线线圈圈中中产产生生自自感感电电动动势势阻阻碍碍电电流流的的增增加加，此此时时刻刻电电感感线线圈圈可可看看做做断断路路，此此时时电电流流通通过过两两个个灯灯泡泡而而同同时时发发光光；当当电电路路稳稳定定后后，由由于于线线圈圈的的电电阻阻为为零零，故故灯灯泡泡D1被被线线圈圈短短路路而而熄熄灭灭，而而D2变变的的更更亮亮，选选项项A正正确确，B错错误误；K断断开开时时，D2立立即即熄熄灭灭，而而由由于于线线圈圈中中产产生生自自感感电电动动势势阻阻碍碍电电流流的的减减小小，自自感感电电动动势势在在L和和D1中中形形成成新新的的回回路路，故故使使得得D1亮一下再慢慢熄灭，选项亮一下再慢慢熄灭，选项D正确，正确，C错误；故选错误；故选A、D。答案答案AD