高考物理總復習 第九章第二節(jié) 法拉第電磁感應定律　自感　渦流課件 新人教版選修32

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1、第二節(jié)第二節(jié)法拉第電磁感應定法拉第電磁感應定律律自感自感渦流渦流基礎梳理自學導引基礎梳理自學導引一、法拉第電磁感應定律一、法拉第電磁感應定律1法拉第電磁感應定律法拉第電磁感應定律(1)內容：閉合電路中感應電動勢的內容：閉合電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的大小，跟穿過這一電路的磁通量的_成正比成正比(2)公式：公式：E_，n為線圈匝數(shù)為線圈匝數(shù).變化率變化率2導體切割磁感線的情形導體切割磁感線的情形(1)若若B、l、v相互垂直，則相互垂直，則E _.(2)EBlvsin，為運動方向與磁感線為運動方向與磁感線方向的夾角方向的夾角(3)導體棒在磁場中轉動：導體棒在磁場中轉動：Blv二

2、、自感和渦流二、自感和渦流1自感現(xiàn)象：當導體中電流發(fā)生變化自感現(xiàn)象：當導體中電流發(fā)生變化時，導體本身就產(chǎn)生感應電動勢，這時，導體本身就產(chǎn)生感應電動勢，這個電動勢總是個電動勢總是_導體中原來電流導體中原來電流的的_，這種由于導體本身電流發(fā)，這種由于導體本身電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應現(xiàn)象叫自感生變化而產(chǎn)生的電磁感應現(xiàn)象叫自感現(xiàn)象現(xiàn)象阻礙阻礙變化變化大小大小圈數(shù)圈數(shù)亨利亨利(H)1031063渦流渦流當線圈中的電流發(fā)生變化時當線圈中的電流發(fā)生變化時,在它附近在它附近的任何導體中都會產(chǎn)生像的任何導體中都會產(chǎn)生像_狀的感應電流狀的感應電流(1)電磁阻尼：當導體在磁場中運動時電磁阻尼：當導體在磁場中運動

3、時,感應電流會使導體受到感應電流會使導體受到_，安培，安培力的方向總是力的方向總是_導體的運動導體的運動水的旋渦水的旋渦安培力安培力阻礙阻礙(2)電磁驅動：如果磁場相對于導體轉電磁驅動：如果磁場相對于導體轉動，在導體中會產(chǎn)生動，在導體中會產(chǎn)生_，使，使導體受到安培力作用，安培力使導體導體受到安培力作用，安培力使導體運動起來運動起來交流感應電動機就是利用交流感應電動機就是利用_的原理工作的的原理工作的感應電流感應電流電磁驅動電磁驅動特別提示：特別提示：自感作用延緩了電路中電自感作用延緩了電路中電流的變化，使得在通電瞬間含電感的流的變化，使得在通電瞬間含電感的電路相當于斷路；斷電時電感線圈相電路相

4、當于斷路；斷電時電感線圈相當于一個電源，通過放電回路將儲存當于一個電源，通過放電回路將儲存的能量釋放出來的能量釋放出來要點透析直擊高考要點透析直擊高考即時應用即時應用 1(2012江蘇啟東中學質檢江蘇啟東中學質檢)如圖如圖921所示，一導線彎成半徑為所示，一導線彎成半徑為a的半圓的半圓形閉合回路虛線形閉合回路虛線MN右側有磁感應強右側有磁感應強度為度為B的勻強磁場，方向垂直于回路所的勻強磁場，方向垂直于回路所在的平面回路以速度在的平面回路以速度v向右勻速進入向右勻速進入磁場，直徑磁場，直徑CD始終與始終與MN垂直從垂直從D點點到達邊界開始到到達邊界開始到C點進入磁場為止，點進入磁場為止，下列結

5、論正確的是下列結論正確的是()圖圖921解析：選解析：選ACD.導體切割磁感線產(chǎn)生導體切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢，由右手定則可知，感應感應電動勢，由右手定則可知，感應電流方向不變，電流方向不變，A正確正確感應電動勢最大值即切割磁感線等效感應電動勢最大值即切割磁感線等效長度最大時的電動勢，故長度最大時的電動勢，故EmBav，C正確正確二、對自感現(xiàn)象的進一步理解二、對自感現(xiàn)象的進一步理解1自感線圈的作用自感線圈的作用(1)使線圈中的電流漸變而不突變，即使線圈中的電流漸變而不突變，即電流從一個值到另一個值總需要一定電流從一個值到另一個值總需要一定的時間的時間(2)在阻礙電流增大的過程中本身儲存在阻礙電

6、流增大的過程中本身儲存了磁場能了磁場能,而在阻礙電流減小的過程中而在阻礙電流減小的過程中,又把儲存的磁場能釋放出來又把儲存的磁場能釋放出來(3)當流過自感線圈的電流不變時，線當流過自感線圈的電流不變時，線圈僅起導線圈僅起導線(或電阻或電阻)的作用的作用2自感電動勢的方向自感電動勢的方向(1)如果導體中原來的電流是增大的，如果導體中原來的電流是增大的，自感電動勢就要阻礙原來電流的增大自感電動勢就要阻礙原來電流的增大,即感應電流的方向與原電流方向相反即感應電流的方向與原電流方向相反.(2)如果導體中原來的電流是減小的如果導體中原來的電流是減小的,自自感電動勢就要阻礙原來電流的減小感電動勢就要阻礙原

7、來電流的減小,即即感應電流的方向與原電流的方向相同感應電流的方向與原電流的方向相同.3通電自感和斷電自感的對比通電自感和斷電自感的對比通電自感通電自感斷電自感斷電自感電路圖電路圖器材器材要求要求A1、A2同規(guī)格，同規(guī)格，RRL，L較較大大L很大很大(有鐵有鐵芯芯)，RLRA通電自感通電自感斷電自感斷電自感現(xiàn)象現(xiàn)象在在S閉合瞬間，閉合瞬間，A2燈立即亮起燈立即亮起來，來，A1燈逐漸燈逐漸變亮，最終一變亮，最終一樣亮樣亮在開關在開關S斷開時，斷開時，燈燈A突然閃亮一突然閃亮一下后再漸漸熄滅下后再漸漸熄滅通電自感通電自感斷電自感斷電自感原因原因由于開關閉合時，由于開關閉合時，流過電感線圈的流過電感線

8、圈的電流迅速增大，電流迅速增大，使線圈產(chǎn)生自感使線圈產(chǎn)生自感電動勢電動勢,阻礙了電阻礙了電流的增大流的增大,使流過使流過燈燈A1的電流比流的電流比流過燈過燈A2的電流增的電流增加得慢加得慢S斷開時，線圈斷開時，線圈L產(chǎn)生自感產(chǎn)生自感電動勢，阻礙了電流的減電動勢，阻礙了電流的減小小,使電流繼續(xù)存在一段時使電流繼續(xù)存在一段時間；燈間；燈A中電流反向不會立中電流反向不會立即熄滅若即熄滅若RLIA,則則A燈熄滅前要閃燈熄滅前要閃亮一下若亮一下若RLRA，原來，原來的電流的電流ILIA，則燈，則燈A逐漸逐漸熄滅不再閃亮一下熄滅不再閃亮一下能量轉能量轉化情況化情況電能轉化為磁場電能轉化為磁場能能磁場能轉化

9、為電能磁場能轉化為電能特別提醒：特別提醒：(1)通電時線圈產(chǎn)生的自感通電時線圈產(chǎn)生的自感電動勢阻礙電流的增加且與電流方向電動勢阻礙電流的增加且與電流方向相反相反,此時含線圈此時含線圈L的支路相當于斷開的支路相當于斷開.(2)斷電時線圈產(chǎn)生的自感電動勢與原斷電時線圈產(chǎn)生的自感電動勢與原電流方向相同，在與線圈串聯(lián)的回路電流方向相同，在與線圈串聯(lián)的回路中，線圈相當于電源，它提供的電流中，線圈相當于電源，它提供的電流從原來的從原來的IL逐漸變小逐漸變小.但流過燈但流過燈A的電流的電流方向與原來相反方向與原來相反.(3)自感電動勢只是延緩了過程的進行自感電動勢只是延緩了過程的進行,但它不能使過程停止，更

10、不能使過程但它不能使過程停止，更不能使過程反向反向.即時應用即時應用2.在研究自感現(xiàn)象的實在研究自感現(xiàn)象的實驗中，用兩個完全相同驗中，用兩個完全相同的燈泡的燈泡A、B與自感系數(shù)與自感系數(shù)很大的線圈很大的線圈L和定值電阻和定值電阻R組成如圖組成如圖922所示的電路所示的電路(線圈的直流電阻可線圈的直流電阻可圖圖922忽略，電源的內阻不能忽略忽略，電源的內阻不能忽略)，關于這，關于這個實驗下面說法中正確的是個實驗下面說法中正確的是()A閉合開關的瞬間，閉合開關的瞬間，A、B一起亮，然一起亮，然后后A熄滅熄滅B閉合開關的瞬間，閉合開關的瞬間，B比比A先亮，然后先亮，然后B逐漸變暗逐漸變暗C閉合開關，

11、待電路穩(wěn)定后斷開開閉合開關，待電路穩(wěn)定后斷開開關，關，B逐漸變暗，逐漸變暗，A閃亮一下然后逐漸閃亮一下然后逐漸變暗變暗D閉合開關，待電路穩(wěn)定后斷開開閉合開關，待電路穩(wěn)定后斷開開關，關，A、B燈中的電流方向均為從左向燈中的電流方向均為從左向右右解析：選解析：選B.閉合開關的瞬間，線圈中閉合開關的瞬間，線圈中產(chǎn)生很大的自感電動勢，阻礙電流的產(chǎn)生很大的自感電動勢，阻礙電流的通過，故通過，故B立即亮，立即亮，A逐漸變亮隨著逐漸變亮隨著A中的電流逐漸變大，流過電源的電中的電流逐漸變大，流過電源的電流也逐漸變大，路端電壓逐漸變小，流也逐漸變大，路端電壓逐漸變小，故故B逐漸變暗，逐漸變暗，A錯誤，錯誤，B正

12、確；當斷正確；當斷開開關后，線圈相當于電源，對開開關后，線圈相當于電源，對A、B供電，回路中的電流在原來通過供電，回路中的電流在原來通過A的電的電流的基礎上逐漸變小，故流的基礎上逐漸變小，故A逐漸變暗，逐漸變暗，B閃亮一下然后逐漸變暗，閃亮一下然后逐漸變暗，C錯誤；斷開錯誤；斷開后，線圈中的自感電流從左向右，后，線圈中的自感電流從左向右，A燈燈中電流從左向右，中電流從左向右，B燈中電流從右向左燈中電流從右向左,故故D錯誤錯誤題型探究講練互動題型探究講練互動 有一面積為有一面積為S100 cm2的金的金屬環(huán)如圖屬環(huán)如圖923甲所示，電阻為甲所示，電阻為R0.1 ,環(huán)中磁場變化規(guī)律如圖乙所示，環(huán)中

13、磁場變化規(guī)律如圖乙所示，且磁場方向垂直環(huán)面向里且磁場方向垂直環(huán)面向里,在在t1到到t2時間時間內內公式公式En/t的應用的應用例例1圖圖923(1)環(huán)中感應電流的方向如何？環(huán)中感應電流的方向如何？(2)通過金屬環(huán)的電荷量為多少？通過金屬環(huán)的電荷量為多少？【答案答案】(1)見解析見解析(2)0.01 C變式訓練變式訓練1如圖如圖924所示，有一匝接在電容器所示，有一匝接在電容器C兩端的圓形導線回路兩端的圓形導線回路,垂直于回路平垂直于回路平面以內存在著向里的勻強磁場面以內存在著向里的勻強磁場B，已知，已知圓的半徑圓的半徑r5 cm，電容，電容C20 F,當當磁場磁場B以以4102 T/s的變化率

14、均勻增的變化率均勻增加時，則加時，則()圖圖924A電容器電容器a板帶正電，電荷量為板帶正電，電荷量為2109 CB電容器電容器a板帶負電，電荷量為板帶負電，電荷量為2109 CC電容器電容器b板帶正電，電荷量為板帶正電，電荷量為4109 CD電容器電容器b板帶負電，電荷量為板帶負電，電荷量為4109 C (滿分樣板滿分樣板16分分)(2012福建莆福建莆田質檢田質檢)如圖如圖925所示，水平面上所示，水平面上固定一個間距固定一個間距L1 m的光滑平行金屬的光滑平行金屬導軌，整個導軌處在豎直方向的磁感導軌，整個導軌處在豎直方向的磁感應強度應強度B1 T的勻強磁場中，導軌一的勻強磁場中，導軌一端

15、接阻值端接阻值R9 的電阻導軌上有質的電阻導軌上有質公式公式EBlv的應用的應用例例2(1)t4 s時導體棒受到的安培力的大時導體棒受到的安培力的大??；??；(2)請在坐標圖中畫出電流平方與時請在坐標圖中畫出電流平方與時間的關系間的關系(I2t)圖象圖象,并通過該圖象計并通過該圖象計算出算出4 s時間內電阻時間內電阻R上產(chǎn)生的熱量上產(chǎn)生的熱量.【名師點評名師點評】求感應電動勢時，首求感應電動勢時，首先應弄清產(chǎn)生感應電動勢的類型，然先應弄清產(chǎn)生感應電動勢的類型，然后選取適當規(guī)律后選取適當規(guī)律圖圖927變式訓練變式訓練2(2012福州模擬福州模擬)如圖如圖927所示，在所示，在x0的區(qū)域內存在勻強的

16、區(qū)域內存在勻強磁場，磁場的方向垂直于磁場，磁場的方向垂直于xy平面平面(紙面紙面)向 里 具 有 一 定 電 阻 的 矩 形 線 框向 里 具 有 一 定 電 阻 的 矩 形 線 框abcd位于位于xy平面內，線框的平面內，線框的ab邊與邊與y軸重合令線框從軸重合令線框從t0時刻起由靜止時刻起由靜止開始沿開始沿x軸正方向做勻加速運動，則線軸正方向做勻加速運動，則線框中的感框中的感應電流應電流I(取逆時針方向為電流正方向取逆時針方向為電流正方向)隨時間隨時間t的變化圖線可能是下圖中的的變化圖線可能是下圖中的()圖圖928解析：選解析：選D.線框勻加速向右運動時，線框勻加速向右運動時，cd邊切割磁

17、感線，由右手定則知電流邊切割磁感線，由右手定則知電流方向為順時針，方向為負；由方向為順時針，方向為負；由EBlv知，知，v均勻增加，電流成線性增大，故均勻增加，電流成線性增大，故D項正確項正確 (2010高考江蘇卷高考江蘇卷)如圖如圖929所示的電路所示的電路中，電源的電動勢為中，電源的電動勢為E，內阻為內阻為r，電感，電感L的電阻不計，電阻的電阻不計，電阻R的的阻值大于燈泡阻值大于燈泡D的阻值在的阻值在t0時刻時刻自感問題分析自感問題分析例例3圖圖929閉合開關閉合開關S，經(jīng)過一段時間后，在，經(jīng)過一段時間后，在tt1時刻斷開時刻斷開S.下列表示下列表示A、B兩點兩點間電壓間電壓UAB隨時間隨

18、時間t變化的圖象中，變化的圖象中，正確的是正確的是()圖圖9210【答案答案】B【規(guī)律總結規(guī)律總結】(1)自感線圈中的電流自感線圈中的電流增加時，電流增加的越來越慢，電流增加時，電流增加的越來越慢，電流減小時，減小的越來越慢減小時，減小的越來越慢(2)斷電時，線圈中的電流方向不變斷電時，線圈中的電流方向不變變式訓練變式訓練3(2011高考北京卷高考北京卷)某同某同學為了驗證斷電自感現(xiàn)象，自己找來學為了驗證斷電自感現(xiàn)象，自己找來帶鐵芯的線圈帶鐵芯的線圈L、小燈泡、小燈泡A、開關、開關S和和電池組電池組E，用導線將它們連接成如圖，用導線將它們連接成如圖9211所示的電路檢查電路后，所示的電路檢查電

19、路后，閉合開關閉合開關S，小燈泡發(fā)光；再斷開開關，小燈泡發(fā)光；再斷開開關S，小燈泡僅有不顯著的延時熄滅現(xiàn)，小燈泡僅有不顯著的延時熄滅現(xiàn)象象雖經(jīng)多次重復，仍未見老師演示時出雖經(jīng)多次重復，仍未見老師演示時出現(xiàn)的小燈泡閃亮現(xiàn)象，他冥思苦想找現(xiàn)的小燈泡閃亮現(xiàn)象，他冥思苦想找不出原因你認為最有可能造成小燈不出原因你認為最有可能造成小燈泡未閃亮的原因是泡未閃亮的原因是()圖圖9211A電源的內阻較大電源的內阻較大B小燈泡電阻偏大小燈泡電阻偏大C線圈電阻偏大線圈電阻偏大 D線圈的自感系數(shù)較大線圈的自感系數(shù)較大解析：選解析：選C.本題考查自感現(xiàn)象，考查本題考查自感現(xiàn)象，考查考生對斷電自感現(xiàn)象的認識閉合開考生對

20、斷電自感現(xiàn)象的認識閉合開關關S，電路穩(wěn)定小燈泡正常發(fā)光時，如，電路穩(wěn)定小燈泡正常發(fā)光時，如果電感線圈果電感線圈L的電阻比小燈泡的電阻比小燈泡A的電阻的電阻大，則電感線圈大，則電感線圈L中的電流中的電流IL比小燈泡比小燈泡A中的電流中的電流IA小，當開關小，當開關S斷開，則由斷開，則由于自感現(xiàn)象，電感線圈于自感現(xiàn)象，電感線圈L和小燈泡和小燈泡A構構成回路使電感線圈成回路使電感線圈L和小燈泡和小燈泡A中的電中的電流從流從IL開始減小，因此不可能看到小燈開始減小，因此不可能看到小燈泡閃亮的現(xiàn)象，泡閃亮的現(xiàn)象，C正確正確知能演練強化闖關知能演練強化闖關本部分內容講解結束本部分內容講解結束按按ESC鍵退出全屏播放鍵退出全屏播放