物理第十章 電磁感應 28 法拉第電磁感應定律 自感

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1、第第2828講講法拉第電磁感應定律法拉第電磁感應定律自感自感-3-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升法拉第電磁感應定律的理解與應用1.感應電動勢(1)感應電動勢:在中產(chǎn)生的電動勢。(2)產(chǎn)生條件:穿過回路的發(fā)生改變,與電路是否閉合。(3)方向判斷:感應電動勢的方向用或判斷。2.法拉第電磁感應定律(1)內(nèi)容:閉合電路中感應電動勢的大小,跟穿過這一電路的_成正比。(2)公式:E=,其中n為線圈匝數(shù)。(3)感應電流與感應電動勢的關系:遵循閉合電路定律,即電磁感應現(xiàn)象磁通量無關楞次定律 右手定則磁通量的變化率歐姆-4-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升1.掃描隧道顯微鏡(S

2、TM)可用來探測樣品表面原子尺度上的形貌。為了有效隔離外界振動對STM的擾動,在圓底盤周邊沿其徑向?qū)ΨQ地安裝若干對紫銅薄板,并施加磁場來快速衰減其微小振動,如圖所示。無擾動時,按下列四種方案對紫銅薄板施加恒磁場;出現(xiàn)擾動后,對于紫銅薄板上下及左右振動的衰減最有效的方案是() 答案解析解析關閉裝置的原理是利用電磁阻尼。當薄板進出磁場時產(chǎn)生感應電流,薄板受安培力,安培力總是阻礙導體相對磁場的運動,從而使薄板盡快停下來。選項中,B項無法有效阻礙上下振動,C項無法有效阻礙上下左右振動,D項無法有效阻礙上下振動。只有A項阻礙上下左右振動最有效。 答案解析關閉A-5-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖

3、析歸納提升2.小明同學設計了一個“電磁天平”,如圖甲所示,等臂天平的左臂為掛盤,右臂掛有矩形線圈,兩臂平衡。線圈的水平邊長L=0.1m,豎直邊長H=0.3m,匝數(shù)為N1。線圈的下邊處于勻強磁場內(nèi),磁感應強度B0=1.0T,方向垂直線圈平面向里。線圈中通有可在02.0A范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的電流I。掛盤放上待測物體后,調(diào)節(jié)線圈中電流使天平平衡,測出電流即可測得物體的質(zhì)量。(重力加速度g取10m/s2)-6-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升(1)為使電磁天平的量程達到0.5kg,線圈的匝數(shù)N1至少為多少?(2)進一步探究電磁感應現(xiàn)象,另選N2=100匝、形狀相同的線圈,總電阻R=10。不接外

4、電流,兩臂平衡。如圖乙所示,保持B0不變,在線圈上部另加垂直紙面向外的勻強磁場,且磁感應強度B隨時間均勻變大,磁場區(qū)域?qū)挾萪=0.1m。當掛盤中放質(zhì)量為0.01kg的物體時,天平平衡,求此時磁感應強度的變化率答案 (1)25匝(2)0.1T/s-7-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升-8-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升-9-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升-10-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升切割磁感線問題1.導體切割磁感線時的感應電動勢(1)當B、l、v三者相互垂直時,部分導體切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢的公式:E=。式中l(wèi)為導

5、體切割磁感線的有效長度。Blv -11-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升2.對公式E=Blv的理解(1)正交性:該公式適用于勻強磁場,且B、l、v三者兩兩垂直,若三者中任意二者平行,則導體都不切割磁感線,E=0。(2)平均性:導體平動切割磁感線時,若v為平均速度,則E為平均感應電動勢,即(3)瞬時性:若v為瞬時速度,則E為相應的瞬時感應電動勢。(4)有效性:公式中的l為有效切割長度,即導體在與v垂直的方向上的投影長度。-12-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升下表為常見切割情景中的有效長度。-13-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升(5)相對性:E=

6、Blv中的速度v是相對于磁場的速度,若磁場也運動時,應注意速度間的相對關系。-14-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升D-15-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升-16-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升A-17-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升1.計算感應電動勢兩個公式的比較 -18-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升2.感應電動勢的本質(zhì)(1)感生電動勢:變化的磁場產(chǎn)生感生電場,感生電場使自由電荷發(fā)生定向移動而產(chǎn)生的感應電動勢。(2)動生電動勢:導體運動切割磁感線,自由電荷在洛倫茲力的作用下發(fā)生定向移動而產(chǎn)生的感應電動勢

7、。-19-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升自感現(xiàn)象與渦流1.自感現(xiàn)象:由于通過導體的發(fā)生變化而引起的電磁感應現(xiàn)象。2.自感電動勢:自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫自感電動勢。3.自感系數(shù):由導體本身的特性決定,線圈越,單位長度上的匝數(shù)越,橫截面積越,它的自感系數(shù)就越大;線圈中加入鐵芯,自感系數(shù)也會。自感系數(shù)的單位是(H)。4.渦流:當線圈中的電流發(fā)生變化時,在它附近的任何導體中都會產(chǎn)生像水的旋渦狀的。5.渦流的應用:真空冶煉爐、電磁爐、金屬探測器等。6.互感現(xiàn)象:兩個相互靠近的線圈中,一個線圈中的電流變化時,它所產(chǎn)生的變化的磁場會在另一個線圈中產(chǎn)生的現(xiàn)象?；ジ械湫蛻?電流、電壓互感器

8、和變壓器。電流長多大增大亨利感應電流感生電動勢-20-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升1.(多選)下圖為新一代炊具電磁爐,無煙、無明火、無污染、不產(chǎn)生有害氣體、無微波輻射、高效節(jié)能等是電磁爐的優(yōu)勢所在。電磁爐是利用電流通過線圈產(chǎn)生磁場,當磁場的磁感線通過含鐵質(zhì)鍋底部時,即會產(chǎn)生渦流,使鍋體本身自行高速發(fā)熱,然后再加熱鍋內(nèi)食物。下列相關說法正確的是()A.鍋體中的渦流是由恒定的磁場產(chǎn)生的B.恒定磁場越強,電磁爐的加熱效果越好C.鍋體中的渦流是由變化的磁場產(chǎn)生的D.提高磁場變化的頻率,可提高電磁爐的加熱效果 答案解析解析關閉由電磁感應原理可知,鍋體中的渦流是由變化的磁場產(chǎn)生的。提高

9、磁場變化的頻率,產(chǎn)生的感應電動勢變大,可提高電磁爐的加熱效果,C、D正確。 答案解析關閉CD-21-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升2.(多選)如圖甲所示的電路中,L為一個自感系數(shù)很大、直流電阻不計的線圈,D1、D2是兩個完全相同的燈泡,E是一內(nèi)阻不計的電源。t=0時刻,閉合開關S,經(jīng)過一段時間后,電路達到穩(wěn)定,t1時刻斷開開關S。I1、I2分別表示通過燈泡D1和D2的電流,規(guī)定圖中箭頭所示的方向為電流正方向,則圖乙中能定性描述電流I隨時間t變化關系的是() 答案解析解析關閉當S閉合時,D1、D2同時亮且通過的電流大小相等,但由于L的自感作用,D1被短路,I1逐漸減小到零,I2

10、逐漸增大至穩(wěn)定;當S再斷開時,D2馬上熄滅,D1與L組成回路,由于L的自感作用,D1慢慢熄滅,電流反向且減小。綜上所述知A、C正確。 答案解析關閉AC-22-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升1.通電自感和斷電自感比較如下表 -23-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升-24-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升2.自感現(xiàn)象中自感線圈的作用理想自感線圈的特點可以總結(jié)為這樣幾句話:閉合瞬間,像斷路;穩(wěn)定時,像導線,斷開時,像電源。對直流電阻不能忽略的線圈,穩(wěn)定時像一個電阻。3.分析自感現(xiàn)象的兩點注意(1)通過自感線圈中的電流不能發(fā)生突變,即通電過程中,電流是逐漸變大,斷電過程中,電流是逐漸變小。(2)斷電自感現(xiàn)象中燈泡是否“閃亮”問題的判斷,在于對電流大小的分析,若斷電后通過燈泡的電流比原來大,則燈泡先閃亮后再慢慢熄滅。