65_第2講　法拉第電磁感應(yīng)定律　自感ppt課件

1、欄目索引第2講法拉第電磁感應(yīng)定律自感欄目索引知識(shí)梳理知識(shí)梳理知識(shí)梳理一、法拉第電磁感應(yīng)定律一、法拉第電磁感應(yīng)定律1.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(1)概念概念:在電磁感應(yīng)景象在電磁感應(yīng)景象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)。中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)。(2)產(chǎn)生條件產(chǎn)生條件:穿過(guò)回路的磁通量穿過(guò)回路的磁通量發(fā)生改動(dòng)發(fā)生改動(dòng),與電與電路能否閉合路能否閉合無(wú)關(guān)無(wú)關(guān)。(3)方向判別方向判別:感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向用楞次定律感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向用楞次定律或或右手定那么右手定那么判別。判別。欄目索引知識(shí)梳理2.法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律(1)內(nèi)容內(nèi)容:閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小,跟穿過(guò)這一電路的跟穿過(guò)這一電路的磁通量

2、的變化率磁通量的變化率成正比。成正比。(2)公式公式:E=n,其中其中n為線圈匝數(shù)。為線圈匝數(shù)。(3)感應(yīng)電流與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系感應(yīng)電流與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系:遵守閉合電路歐姆定律遵守閉合電路歐姆定律,即即I=。tERr欄目索引知識(shí)梳理3.導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(1)導(dǎo)體垂直切割磁感線時(shí)導(dǎo)體垂直切割磁感線時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可用感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可用E=Blv求求出出,式中式中l(wèi)為導(dǎo)體切割磁感線的有效長(zhǎng)度。為導(dǎo)體切割磁感線的有效長(zhǎng)度。(2)導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),導(dǎo)體棒以端點(diǎn)為軸導(dǎo)體棒以端點(diǎn)為軸,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中垂直于在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中垂直于磁磁感線方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)

3、電動(dòng)勢(shì)感線方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Bl=Bl2(平均速平均速度等于度等于中點(diǎn)位置的線速度中點(diǎn)位置的線速度l)。v1212欄目索引知識(shí)梳理二、自感景象二、自感景象1.由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)景象叫由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)景象叫自感自感景象。而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫自感電動(dòng)勢(shì)。景象。而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫自感電動(dòng)勢(shì)。2.當(dāng)導(dǎo)體線圈的電流增大時(shí),自感電動(dòng)勢(shì)的方向與原來(lái)的電流方向相反;當(dāng)導(dǎo)體線圈的電流減小時(shí),自感電動(dòng)勢(shì)的方向與原來(lái)的電流方向一樣。欄目索引知識(shí)梳理3.自感電動(dòng)勢(shì)的作用:總是要妨礙導(dǎo)體中原電流的變化,只是延緩了過(guò)程的進(jìn)展,但它不能使過(guò)程停頓,即不能阻止,

4、更不能使過(guò)程反向,它的大小與電流的變化率成正比。4.自感系數(shù)簡(jiǎn)稱自感或電感,線圈的自感系數(shù)跟線圈的外形、長(zhǎng)短、匝數(shù)等有關(guān)。線圈的橫截面積越大,線圈越長(zhǎng),匝數(shù)越多,線圈內(nèi)有鐵芯,自感系數(shù)就越大。欄目索引知識(shí)梳理1.如下圖,兩根相距為l的平行直導(dǎo)軌ab、cd,b、d間有一固定電阻R,導(dǎo)軌電阻可忽略不計(jì)。MN為放在ab和cd上的一導(dǎo)體桿,與ab垂直,其電阻也為R。整個(gè)安裝處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B,磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌所在平面(指向圖中紙面內(nèi))。現(xiàn)對(duì)MN施力使它沿導(dǎo)軌方向以速度v(如圖中所示)做勻速運(yùn)動(dòng)。令U表示MN兩端電壓的大小,那么()A.U=vBl,流過(guò)固定電阻R的感應(yīng)電流由b到dB.

5、U=vBl,流過(guò)固定電阻R的感應(yīng)電流由d到bC.U=vBl,流過(guò)固定電阻R的感應(yīng)電流由b到dD.U=vBl,流過(guò)固定電阻R的感應(yīng)電流由d到b1212A欄目索引知識(shí)梳理答案答案A導(dǎo)體桿向右做勻速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為導(dǎo)體桿向右做勻速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為Blv,固定電阻固定電阻和導(dǎo)體桿構(gòu)成一串聯(lián)電路和導(dǎo)體桿構(gòu)成一串聯(lián)電路,由串聯(lián)電路分壓規(guī)律得由串聯(lián)電路分壓規(guī)律得U=R=Blv,由由右手定那么可判別出感應(yīng)電流方向?yàn)橛沂侄敲纯膳袆e出感應(yīng)電流方向?yàn)镹Mbd,所以選項(xiàng)所以選項(xiàng)A正確。正確。BlvRR12欄目索引知識(shí)梳理2.如下圖,用均勻?qū)Ь€做成的正方形單匝線框,邊長(zhǎng)為0.3m,線框有部分(即ab連線左

6、側(cè))處于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,當(dāng)磁場(chǎng)以10T/s的變化率減弱時(shí),線框中a、b兩點(diǎn)電勢(shì)差為()A.0.25VB.0.35VC.0.375VD.0.525V23A欄目索引知識(shí)梳理答案答案AE=S=0.6V設(shè)單位長(zhǎng)度導(dǎo)線的電阻為設(shè)單位長(zhǎng)度導(dǎo)線的電阻為R0線框總電阻線框總電阻R總總=40.3R0=1.2R0ab連線右側(cè)線框電阻連線右側(cè)線框電阻r=0.3R0=0.5R0Uab=Ir=r=0.5R0=0.25V,故故A正確。正確。tBt53ER總01.2ER欄目索引知識(shí)梳理3.(2019北京理綜,19,6分)某同窗為了驗(yàn)證斷電自感景象,本人找來(lái)帶鐵芯的線圈L、小燈泡A、開(kāi)關(guān)S和電池組E,用導(dǎo)線將它們銜

7、接成如圖所示的電路。檢查電路后,閉合開(kāi)關(guān)S,小燈泡發(fā)光;再斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S,小燈泡僅有不顯著的延時(shí)熄滅景象。雖經(jīng)多次反復(fù),仍未見(jiàn)教師演示時(shí)出現(xiàn)的小燈泡閃亮景象,他冥思苦想找不出緣由。欄目索引知識(shí)梳理他以為最有能夠呵斥小燈泡未閃亮的緣由是()A.電源的內(nèi)阻較大B.小燈泡電阻偏大C.線圈電阻偏大D.線圈的自感系數(shù)較大答案答案C由自感規(guī)律可知在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的瞬間呵斥燈泡閃亮以及延時(shí)由自感規(guī)律可知在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的瞬間呵斥燈泡閃亮以及延時(shí)熄滅的緣由是在線圈中產(chǎn)生了與原電流同向的自感電流且大于穩(wěn)定時(shí)熄滅的緣由是在線圈中產(chǎn)生了與原電流同向的自感電流且大于穩(wěn)定時(shí)經(jīng)過(guò)燈泡的原電流。由圖可知燈泡和線圈構(gòu)成閉合的自感回路經(jīng)過(guò)燈泡

8、的原電流。由圖可知燈泡和線圈構(gòu)成閉合的自感回路,與電源與電源無(wú)關(guān)無(wú)關(guān),故故A錯(cuò)。呵斥不閃亮的緣由是自感電流不大于穩(wěn)定時(shí)經(jīng)過(guò)燈泡的錯(cuò)。呵斥不閃亮的緣由是自感電流不大于穩(wěn)定時(shí)經(jīng)過(guò)燈泡的原電流原電流,當(dāng)線圈電阻小于燈泡電阻時(shí)才會(huì)出現(xiàn)閃亮景象當(dāng)線圈電阻小于燈泡電阻時(shí)才會(huì)出現(xiàn)閃亮景象,故故B錯(cuò)錯(cuò)C正確。正確。自感系數(shù)與小燈泡能否閃亮無(wú)直接關(guān)系自感系數(shù)與小燈泡能否閃亮無(wú)直接關(guān)系,故故D錯(cuò)。錯(cuò)。C欄目索引知識(shí)梳理4.如圖1所示,兩根間距為l1的平行導(dǎo)軌PQ和MN處于同一程度面內(nèi),左端銜接一阻值為R的電阻,導(dǎo)軌平面處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。一質(zhì)量為m、橫截面為正方形的導(dǎo)體棒CD垂直于導(dǎo)軌放置,棒到導(dǎo)軌左端PM

9、的間隔為l2,導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好,不計(jì)導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻。(1)假設(shè)CD棒固定,知磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化率隨時(shí)間t的變化關(guān)系式為=ksint,求回路中感應(yīng)電流的有效值I。(2)假設(shè)CD棒不固定,棒與導(dǎo)軌間最大靜摩擦力為fm,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系式為B=kt。求從t=0到CD棒剛要運(yùn)動(dòng),電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q。(3)假設(shè)CD棒不固定,不計(jì)CD棒與導(dǎo)軌間的摩擦;磁場(chǎng)不隨時(shí)間變化,磁感BtBt欄目索引知識(shí)梳理應(yīng)強(qiáng)度為B?，F(xiàn)對(duì)CD棒施加程度向右的外力F,使CD棒由靜止開(kāi)場(chǎng)向右以加速度a做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。請(qǐng)?jiān)趫D2中定性畫出外力F隨時(shí)間t變化的圖像,并求經(jīng)過(guò)時(shí)間t0,外力F的沖量大小I。答案答案(

10、1)(2)fml2(3)圖像見(jiàn)解析圖像見(jiàn)解析+mat01 22kllR2 22102B l atR欄目索引知識(shí)梳理解析解析(1)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=kl1l2sint所以所以,電動(dòng)勢(shì)的最大值電動(dòng)勢(shì)的最大值Em=kl1l2由閉合電路歐姆定律由閉合電路歐姆定律Im=由于交變電流是正弦式的由于交變電流是正弦式的,所以所以I=(2)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=l1l2=kl1l2根據(jù)閉合電路歐姆定律根據(jù)閉合電路歐姆定律,I=kCD棒遭到的安培力棒遭到的安培力F安安=BIl1=t當(dāng)當(dāng)

11、CD棒將要開(kāi)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)棒將要開(kāi)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí),滿足滿足:F安安=fmtmER1 2kl lR1 22kl lRBtER1 2l lR2 21 2k l lR欄目索引知識(shí)梳理解得CD棒運(yùn)動(dòng)之前,產(chǎn)生電流的時(shí)間t=所以,在時(shí)間t內(nèi)回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q=I2Rt=fml2(3)CD棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Bl1vt時(shí)辰的感應(yīng)電流I=CD棒在加速過(guò)程中,根據(jù)牛頓第二定律F-BIl1=ma解得:F=t+ma根據(jù)上式可得到外力F隨時(shí)間t變化的圖像如下圖,由圖線與t軸所圍面積可知:經(jīng)過(guò)時(shí)間t0,外力F的沖量m2 212f Rk l lER1Bl atR2 21B l aR欄目索引知識(shí)梳理I=t0解得:I=+

12、mat0122 210()B l atmamaR2 22102B l atR欄目索引深化拓展深化拓展深化拓展考點(diǎn)一法拉第電磁感應(yīng)定律的運(yùn)用考點(diǎn)一法拉第電磁感應(yīng)定律的運(yùn)用考點(diǎn)二導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算考點(diǎn)二導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算考點(diǎn)三自感景象考點(diǎn)三自感景象考點(diǎn)四考點(diǎn)四“動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和“感生電動(dòng)勢(shì)感生電動(dòng)勢(shì)中的非靜電力中的非靜電力欄目索引深化拓展深化拓展深化拓展考點(diǎn)一法拉第電磁感應(yīng)定律的運(yùn)用考點(diǎn)一法拉第電磁感應(yīng)定律的運(yùn)用欄目索引深化拓展1-1(2019北京理綜,16,6分)如下圖,勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有兩個(gè)導(dǎo)體圓環(huán)a、b,磁場(chǎng)方向與圓環(huán)所在平面垂直。磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻增大

13、。兩圓環(huán)半徑之比為2 1,圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分別為Ea和Eb。不思索兩圓環(huán)間的相互影響。以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A.Ea Eb=4 1,感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針?lè)较駼.Ea Eb=4 1,感應(yīng)電流均沿順時(shí)針?lè)较駽.Ea Eb=2 1,感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針?lè)较駾.Ea Eb=2 1,感應(yīng)電流均沿順時(shí)針?lè)较駼欄目索引深化拓展 答 案 B 由 題 意 可 知 = k , 導(dǎo) 體 圓 環(huán) 中 產(chǎn) 生 的 感 應(yīng) 電 動(dòng) 勢(shì) E = = S = r 2 , 因 r a r b = 2 1 , 故 E a E b = 4 1 ; 由 楞 次 定 律 知 感 應(yīng) 電 流 的方 向 均 沿 順 時(shí) 針 方 向 ,

14、 選 項(xiàng) B 正 確 。BttBtBt欄目索引深化拓展1-2(2019北京石景山一模,22)如下圖,固定于程度面上的金屬框架CDEF處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。t=0時(shí),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0,此時(shí)金屬棒MN的位置恰好使MDEN構(gòu)成一個(gè)邊長(zhǎng)為l的正方形。知金屬棒MN的電阻為r,金屬框架DE段的電阻為R,其他電阻不計(jì)。(1)假設(shè)金屬棒MN堅(jiān)持靜止,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度按圖乙所示的規(guī)律變化,求回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。欄目索引深化拓展答案答案(1)E=(2)見(jiàn)解析見(jiàn)解析(3)見(jiàn)解析見(jiàn)解析解析解析(1)由法拉第電磁感應(yīng)定律由法拉第電磁感應(yīng)定律E=B1l2-B0l2t=t12101()BB ltt(2)假設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度B

15、0堅(jiān)持不變,金屬棒MN以速度v0貼著金屬框架向右勻速運(yùn)動(dòng),會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),相當(dāng)于電源。用電池、電阻等符號(hào)畫出這個(gè)安裝的等效電路圖,并求經(jīng)過(guò)回路的電流大小。(3)假設(shè)金屬棒MN以速度v0貼著金屬框架向右勻速運(yùn)動(dòng),為使回路中不產(chǎn)生感應(yīng)電流,從t=0開(kāi)場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)怎樣隨時(shí)間t變化?請(qǐng)推導(dǎo)B與t的關(guān)系式。欄目索引深化拓展解得E=(2)等效電路圖如下圖金屬棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=B0lv0由閉合電路歐姆定律I=解得I=2101()BB ltERr00B lvRr欄目索引深化拓展(3)不產(chǎn)生感應(yīng)電流,即磁通量的變化量為零,=0那么Bl(l+v0t)-B0l2=0解得B=00B llv t欄

16、目索引深化拓展考點(diǎn)二導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算考點(diǎn)二導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算1.關(guān)于導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式的兩點(diǎn)闡關(guān)于導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式的兩點(diǎn)闡明明(1)公式中的公式中的B、L、v要求兩兩相互垂直。當(dāng)要求兩兩相互垂直。當(dāng)LB,Lv,而而v與與B成成夾角夾角時(shí)時(shí),導(dǎo)線切割磁感線的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為導(dǎo)線切割磁感線的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為E=BLvsin。(2)假設(shè)導(dǎo)線不是直的假設(shè)導(dǎo)線不是直的,那么那么E=BLv中的中的L為切割磁感線的為切割磁感線的導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度。導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度。如圖如圖,導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度為導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度為a、b間的間隔。間的間隔。欄目索引深化拓

17、展2.公式公式E=BLv與與E=n的區(qū)別與聯(lián)絡(luò)的區(qū)別與聯(lián)絡(luò)E=nE=BLv區(qū)別求的是t時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),E與某段時(shí)間或某個(gè)過(guò)程相對(duì)應(yīng)求的是瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),E與某個(gè)時(shí)刻或某個(gè)位置相對(duì)應(yīng)求的是整個(gè)電路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。整個(gè)電路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零時(shí),其電路中某段導(dǎo)體的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不一定為零求的是回路中一部分導(dǎo)體在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中切割磁感線時(shí)導(dǎo)體、速度、磁感線的方向兩兩垂直時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),若速度與磁感線方向的夾角為,則E=BLvsin由于是整個(gè)電路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),因此電源部分不容易確定由于是一部分導(dǎo)體切割磁感線的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的,該部分導(dǎo)體就相當(dāng)于電源聯(lián)系公式E=n和E=BLvsin是統(tǒng)一的,當(dāng)t0時(shí),E為瞬時(shí)感

18、應(yīng)電動(dòng)勢(shì),而E=BLv中的v若代入平均速度,則求出E為平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)ttt欄目索引深化拓展3.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv的四種推導(dǎo)方法的四種推導(dǎo)方法(1)由法拉第電磁感應(yīng)定律推導(dǎo)由法拉第電磁感應(yīng)定律推導(dǎo)經(jīng)過(guò)時(shí)間經(jīng)過(guò)時(shí)間t閉合回路的磁通量變化量為閉合回路的磁通量變化量為=BLvt根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E=BLv(2)利用電動(dòng)勢(shì)的定義推導(dǎo)利用電動(dòng)勢(shì)的定義推導(dǎo)電動(dòng)勢(shì)定義為非靜電力把單位電荷量的正電荷在電源內(nèi)從負(fù)極移電動(dòng)勢(shì)定義為非靜電力把單位電荷量的正電荷在電源內(nèi)從負(fù)極移送到送到正極所做的功正極所做的功,對(duì)應(yīng)著其他方式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能的大小。這里的對(duì)應(yīng)著其他方式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)

19、能的大小。這里的非靜非靜電力為洛倫茲力沿電力為洛倫茲力沿MN棒上的分力棒上的分力,洛倫茲力沿洛倫茲力沿MN棒上的分力做正棒上的分力做正功功,即即:W=(Bev)LE=BLvtWeBevLe欄目索引深化拓展(3)由導(dǎo)體棒中自在電子受力平衡推導(dǎo)導(dǎo)體棒內(nèi)的自在電子隨導(dǎo)體棒向右勻速運(yùn)動(dòng)的速度為v,遭到的洛倫茲力沿MN棒上的分力大小為f1=evB,方向向下,電子在棒下端聚集,棒下端帶負(fù)電,棒的上端由于短少電子而帶正電,M、N間產(chǎn)生電壓,且電壓隨著自在電子向下挪動(dòng)而逐漸升高。設(shè)M、N間產(chǎn)生電壓為U,那么MN中的電場(chǎng)強(qiáng)度E0=UL欄目索引深化拓展導(dǎo)體棒中的自在電子將遭到向上的電場(chǎng)力F=E0e=當(dāng)F=f1時(shí),

20、自在電子在沿導(dǎo)體棒MN方向的受力到達(dá)平衡,由e=evB可得穩(wěn)定電壓為U=BLv在斷路時(shí),路端電壓等于電動(dòng)勢(shì),因此動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)E=BLv(4)由能量守恒推導(dǎo)當(dāng)導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),其遭到向右的恒定拉力和向左的安培力平衡,那么F拉=BIL拉力做功的功率:P拉=F拉v=BILv閉合電路耗費(fèi)的總功率:P電=EIeULeULUL根據(jù)能量的轉(zhuǎn)化和守恒可知:P拉=P電可得到:E=BLv欄目索引深化拓展4.電荷量的計(jì)算電荷量的計(jì)算計(jì)算經(jīng)過(guò)導(dǎo)線橫截面的電荷量一定要用平均電流乘以時(shí)間。即由計(jì)算經(jīng)過(guò)導(dǎo)線橫截面的電荷量一定要用平均電流乘以時(shí)間。即由q=t,=,=n,可導(dǎo)出電荷量可導(dǎo)出電荷量q=n。IIER總EtR總欄目索引

21、深化拓展2-1(多項(xiàng)選擇)半徑為a右端開(kāi)小口的導(dǎo)體圓環(huán)和長(zhǎng)為2a的導(dǎo)體直桿,單位長(zhǎng)度電阻均為R0。圓環(huán)程度固定放置,整個(gè)內(nèi)部區(qū)域分布著垂直于圓環(huán)所在平面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。桿在圓環(huán)上以速度v平行于直徑CD向右做勻速直線運(yùn)動(dòng),桿一直有兩點(diǎn)與圓環(huán)良好接觸,從圓環(huán)中心O開(kāi)場(chǎng),桿的位置由確定,如下圖。那么()A.=0時(shí),桿產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為2BavB.=時(shí),桿產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為BavC.=0時(shí),桿受的安培力大小為D.=時(shí),桿受的安培力大小為33202(2)B avR3203(53)B avRAD欄目索引深化拓展答案答案AD開(kāi)場(chǎng)時(shí)辰開(kāi)場(chǎng)時(shí)辰,=0,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1=BLv=2Bav,故故A項(xiàng)

22、正確。項(xiàng)正確。=時(shí)時(shí),E2=B2acosv=Bav,故故B項(xiàng)錯(cuò)誤。由項(xiàng)錯(cuò)誤。由L=2acos,E=BLv,I=,R=R02acos+(+2)a,得在得在=0時(shí)時(shí),F=,故故C項(xiàng)錯(cuò)誤。項(xiàng)錯(cuò)誤。=時(shí)時(shí)F=,故故D項(xiàng)正確。項(xiàng)正確。33ER22B L vR204(2)B avR3203(53)B avR欄目索引深化拓展2-2如圖,均勻磁場(chǎng)中有一由半圓弧及其直徑構(gòu)成的導(dǎo)線框,半圓直徑與磁場(chǎng)邊緣重合;磁場(chǎng)方向垂直于半圓面(紙面)向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0。使該線框從靜止開(kāi)場(chǎng)繞過(guò)圓心O、垂直于半圓面的軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)半周,在線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流。現(xiàn)使線框堅(jiān)持圖中所示位置,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間線性變化。為了產(chǎn)

23、生與線框轉(zhuǎn)動(dòng)半周過(guò)程中同樣大小的電流,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化率的大小應(yīng)為()BtA.B.C.D.04B02B0B02BC欄目索引深化拓展答案答案C設(shè)圓的半徑為設(shè)圓的半徑為L(zhǎng),電阻為電阻為R,當(dāng)線框以角速度當(dāng)線框以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1=B0L2。當(dāng)線框不動(dòng)。當(dāng)線框不動(dòng),而磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化時(shí)而磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化時(shí)E2=L2,由由=,得得B0L2=L2,即即=,故故C項(xiàng)正確。項(xiàng)正確。1212Bt1ER2ER1212BtBt0B欄目索引深化拓展考點(diǎn)三自感景象考點(diǎn)三自感景象1.兩種自感景象的比較兩種自感景象的比較通電自感斷電自感電路圖器材要求A1、A2同規(guī)

24、格,R=RL,L較大L很大(有鐵芯),RLRA現(xiàn)象在S閉合的瞬間,A2燈立即亮起來(lái),A1燈逐漸變亮,最終一樣亮在開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí),燈A突然閃亮一下后再漸漸熄滅原因由于開(kāi)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)A1燈的電流比流過(guò)A2燈的電流增加得慢斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S時(shí),流過(guò)線圈L的電流減小,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;在S斷開(kāi)后,通過(guò)L的電流反向通過(guò)電燈A,且由于RLRA,使得流過(guò)A燈的電流在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的瞬間突然增大,從而使A燈的發(fā)光功率突然變大能量轉(zhuǎn)化情況電能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電能自感線圈作用瞬間相當(dāng)于斷路相當(dāng)于電源欄目索引深化

25、拓展2.電路中開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的瞬間電路中開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的瞬間,小燈泡閃亮一下再熄滅的條件小燈泡閃亮一下再熄滅的條件如下圖如下圖,在斷開(kāi)開(kāi)關(guān)在斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S的瞬間的瞬間,燈泡燈泡A中原來(lái)的從左向右的電流中原來(lái)的從左向右的電流IA立刻立刻消逝消逝,但是燈泡但是燈泡A與線圈與線圈L組成一閉合回路組成一閉合回路,由于由于L的自感作用的自感作用,其中的其中的電電流流IL不會(huì)立刻消逝不會(huì)立刻消逝,而是在回路中逐漸減弱維持短暫的時(shí)間而是在回路中逐漸減弱維持短暫的時(shí)間,這個(gè)時(shí)這個(gè)時(shí)間內(nèi)間內(nèi)燈泡燈泡A中有從右向左的電流經(jīng)過(guò)。這時(shí)經(jīng)過(guò)燈泡中有從右向左的電流經(jīng)過(guò)。這時(shí)經(jīng)過(guò)燈泡A的電流是從的電流是從IL開(kāi)開(kāi)場(chǎng)減場(chǎng)減弱弱,假設(shè)原來(lái)假設(shè)

26、原來(lái)ILIA,那么在燈泡那么在燈泡A熄滅之前要閃亮一下熄滅之前要閃亮一下;假設(shè)原來(lái)假設(shè)原來(lái)ILIA,那么燈那么燈泡泡A是逐漸熄滅是逐漸熄滅,不再閃亮一下。原來(lái)的不再閃亮一下。原來(lái)的IL和和IA哪一個(gè)大哪一個(gè)大,要由要由L的的直流電直流電阻阻RL與燈泡與燈泡A的電阻的電阻RA的大小來(lái)決議。假設(shè)的大小來(lái)決議。假設(shè)RLRA,那么那么ILIA;假設(shè)假設(shè)RLIA。欄目索引深化拓展3-1(2019北京理綜,19,6分)圖1和圖2是教材中演示自感景象的兩個(gè)電路圖,L1和L2為電感線圈。實(shí)驗(yàn)時(shí),斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S1瞬間,燈A1忽然閃亮,隨后逐漸變暗;閉合開(kāi)關(guān)S2,燈A2逐漸變亮,而另一個(gè)一樣的燈A3立刻變亮,最終A2

27、與A3的亮度一樣。欄目索引深化拓展以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A.圖1中,A1與L1的電阻值一樣B.圖1中,閉合S1,電路穩(wěn)定后,A1中電流大于L1中電流C.圖2中,變阻器R與L2的電阻值一樣D.圖2中,閉合S2瞬間,L2中電流與變阻器R中電流相等答案答案C在圖在圖1中斷開(kāi)中斷開(kāi)S1瞬間瞬間,燈燈A1忽然閃亮忽然閃亮,闡明斷開(kāi)闡明斷開(kāi)S1前前,L1中的中的電電流大于流大于A1中的電流中的電流,故故L1的阻值小于的阻值小于A1的阻值的阻值,A、B選項(xiàng)均錯(cuò)誤選項(xiàng)均錯(cuò)誤;在圖在圖2中中,閉合閉合S2瞬間瞬間,由于由于L2的自感作用的自感作用,經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)L2的電流很小的電流很小,D錯(cuò)誤錯(cuò)誤;閉合閉合S2后后

28、,最終最終A2與與A3亮度一樣亮度一樣,闡明兩支路電流相等闡明兩支路電流相等,故故R與與L2的阻值一樣的阻值一樣,C項(xiàng)項(xiàng)正正確。確。C欄目索引深化拓展3-2在如下圖的電路中,兩個(gè)一樣的小燈泡L1和L2分別串聯(lián)一個(gè)帶鐵芯的電感線圈L和一個(gè)滑動(dòng)變阻器R。閉合開(kāi)關(guān)S后,調(diào)整R,使L1和L2發(fā)光的亮度一樣,此時(shí)流過(guò)兩個(gè)燈泡的電流均為I。然后斷開(kāi)S。欄目索引深化拓展假設(shè)t時(shí)辰再閉合S,那么在t前后的一小段時(shí)間內(nèi),正確反映流過(guò)L1的電流i1、流過(guò)L2的電流i2隨時(shí)間t變化的圖像是()B欄目索引深化拓展答案答案B電路圖如下圖。電路圖如下圖。t時(shí)辰閉合時(shí)辰閉合S,那么由于線圈那么由于線圈L的自感作用的自感作用

29、,通通過(guò)小燈泡過(guò)小燈泡L1的電流的電流i1從零逐漸添加從零逐漸添加,直到到達(dá)穩(wěn)定值直到到達(dá)穩(wěn)定值I,故燈故燈L1的電流變化的電流變化為為B圖像所示圖像所示,故故A錯(cuò)錯(cuò),B對(duì)。對(duì)電流對(duì)。對(duì)電流i2,假設(shè)不思索電源內(nèi)阻假設(shè)不思索電源內(nèi)阻,i2直接到達(dá)穩(wěn)定直接到達(dá)穩(wěn)定值值;假設(shè)思索內(nèi)阻假設(shè)思索內(nèi)阻,那么那么i2是從大于是從大于I的某一數(shù)值逐漸減小到的某一數(shù)值逐漸減小到I,故故C、D均錯(cuò)均錯(cuò)。欄目索引深化拓展考點(diǎn)四考點(diǎn)四“動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和“感生電動(dòng)勢(shì)中的非感生電動(dòng)勢(shì)中的非靜電力靜電力在產(chǎn)生在產(chǎn)生“動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的電源中動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的電源中,非靜電力為沿非靜電力為沿導(dǎo)體方向上的洛倫導(dǎo)體方向上的洛倫茲力

30、分力茲力分力,而在而在“感生電動(dòng)勢(shì)的電源中感生電動(dòng)勢(shì)的電源中,非靜電力為非靜電力為渦旋電場(chǎng)力。渦旋電場(chǎng)力。欄目索引深化拓展4-1(2019北京西城二模,23)電源是經(jīng)過(guò)非靜電力做功把其他方式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能的安裝,在不同的電源中,非靜電力做功的身手也不一樣,物理學(xué)中用電動(dòng)勢(shì)來(lái)闡明電源的這種特性。(1)如圖1所示,固定于程度面的U形金屬框架處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,金屬框架兩平行導(dǎo)軌間距為l。金屬棒MN在外力的作用下,沿框架以速度v向右做勻速直線運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過(guò)程中金屬棒一直垂直于兩平行導(dǎo)軌并接觸良好。知電子的電荷量為e。圖1欄目索引深化拓展a.請(qǐng)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,推導(dǎo)金屬棒M

31、N切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1;b.在金屬棒產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的過(guò)程中,請(qǐng)闡明是什么力充任非靜電力,并求出這個(gè)非靜電力F1的大小。(2)由于磁場(chǎng)變化而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),也是經(jīng)過(guò)非靜電力做功而實(shí)現(xiàn)的。在磁場(chǎng)變化時(shí)產(chǎn)生的電場(chǎng)與靜電場(chǎng)不同,它的電場(chǎng)線是閉合的,我們把這樣的電場(chǎng)叫做感生電場(chǎng),也稱渦旋電場(chǎng)。在渦旋電場(chǎng)中電場(chǎng)力做功與途徑有關(guān),正由于如此,它是一種非靜電力。如圖2所示,空間存在一個(gè)垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0,磁場(chǎng)區(qū)域半徑為R。一半徑為r的圓形導(dǎo)線環(huán)放置在紙面內(nèi),其圓心O與圓形磁場(chǎng)區(qū)域的中心欄目索引深化拓展重合。知電子的電荷量為e。圖2a.假設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度Bt隨時(shí)間t的變化關(guān)系為Bt=

32、B0+kt。求圓形導(dǎo)線環(huán)中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2的大小;b.上述感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)中的非靜電力來(lái)自于渦旋電場(chǎng)對(duì)電子的作用。求上述導(dǎo)線環(huán)中電子所受非靜電力F2的大小。欄目索引深化拓展答案答案(1)見(jiàn)解析見(jiàn)解析(2)a.r2kb.解析解析(1)a.在在t內(nèi)金屬棒由原來(lái)的位置內(nèi)金屬棒由原來(lái)的位置MN移到移到M1N1,如下圖。如下圖。這個(gè)過(guò)程中金屬框架和金屬棒所圍面積的變化量是這個(gè)過(guò)程中金屬框架和金屬棒所圍面積的變化量是S=lvt那么穿過(guò)閉合電路的磁通量的變化量是那么穿過(guò)閉合電路的磁通量的變化量是=BS=Blvt2kre欄目索引深化拓展根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有E1=由此得到感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1=Blvb.金屬棒MN向右切

33、割磁感線時(shí),棒中的電子遭到沿棒向下的洛倫茲力,是這個(gè)力充任了非靜電力。非靜電力的大小F1=Bev(2)a.由Bt=B0+kt得=ktBt欄目索引深化拓展根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有E2=解得E2=r2kb.在很短的時(shí)間內(nèi)電子的位移為s,非靜電力對(duì)電子做的功為F2s電子沿著導(dǎo)線環(huán)運(yùn)動(dòng)一周,非靜電力做的功W非=F2s=F22r根據(jù)電動(dòng)勢(shì)定義有E2=聯(lián)立解得F2=t2rBtWe非2kre欄目索引深化拓展4-2(2019北京海淀一模,24)在如圖甲所示的底面半徑為r的豎直圓柱形區(qū)域內(nèi),存在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間的變化關(guān)系為B=kt(k0且為常量)。(1)將一由細(xì)導(dǎo)線構(gòu)成的半徑為r、電阻為R0的導(dǎo)體圓環(huán)程度固定在上述磁場(chǎng)中,并使圓環(huán)中心與磁場(chǎng)區(qū)域的中心重合。求在T時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體圓環(huán)產(chǎn)生