法拉第電磁感應(yīng)定律 自感

1、關(guān)于法拉第電磁感應(yīng)定律 自感第一張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月一、感應(yīng)電動勢1概念：在_中產(chǎn)生的電動勢(1)感生電動勢：由于磁場的變化而激發(fā)出感生電場，由感生電場而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢(2)動生電動勢：由于導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢2條件：無論電路是否閉合，只要穿過電路的_發(fā)生變化，電路中就一定有感應(yīng)電動勢電磁感應(yīng)現(xiàn)象磁通量第二張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月電源電源內(nèi)阻閉合電路3方向：產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體就相當(dāng)于_，導(dǎo)體的電阻相當(dāng)于_，其中電流方向由低電勢指向高電勢4與感應(yīng)電流的關(guān)系：遵守_歐姆定律，即I_.第三張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月二、法

2、拉第電磁感應(yīng)定律1內(nèi)容：電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的成正比2公式：E .其中n為線圈的 變化率匝數(shù) 第四張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第五張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月穿過閉合回路的磁通量隨時(shí)間t變化的圖象分別如下圖所示，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(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢小于在t1t2時(shí)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D第六張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第七張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年

3、6月第八張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第九張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月成功體驗(yàn)1關(guān)于電路中感應(yīng)電動勢的大小，下列說法正確的是()A穿過電路的磁通量越大，感應(yīng)電動勢就越大B電路中磁通量的改變量越大，感應(yīng)電動勢就越大C電路中磁通量改變越快，感應(yīng)電動勢就越大D若電路在某時(shí)刻磁通量為零，則該時(shí)刻感應(yīng)電動勢不一定為零CD第十張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第十一張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月【例1】如圖所示，導(dǎo)線全部為裸導(dǎo)線，半徑為r的單匝圓環(huán)內(nèi)有垂直于圓平面的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.一根長度大于2r的導(dǎo)線MN以速度v在圓環(huán)上無摩擦地自左端勻速滑到右端，

4、電路的固定電阻為R，其余電阻不計(jì)，求MN從圓環(huán)的左端滑到右端的過程中，電阻R的電流的平均值和通過電阻R的電荷量第十二張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月【反思】利用法拉第電磁感應(yīng)定律求平均感應(yīng)電動勢，只需找到這段時(shí)間的始、末兩個(gè)狀態(tài)的磁通量，從而確定出磁通量的變化，與中間變化過程無關(guān)回路中的磁通量發(fā)生變化時(shí)，由于感應(yīng)電場的作用而使電荷發(fā)生定向移動而形成感應(yīng)電流，在t內(nèi)轉(zhuǎn)移的電荷量為：電荷量僅由電路電阻與磁通量變化決定，與發(fā)生磁通量變化的時(shí)間無關(guān)，而回路中的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流與磁通量的變化率有關(guān)第十三張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月(2009安徽高考)如圖甲所示，一個(gè)電阻為R，

5、面積為S的矩形導(dǎo)線框abcd，水平放置在勻強(qiáng)磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向與ad邊垂直并與線框平面成45角，o、o分別是ab邊和cd邊的中點(diǎn)現(xiàn)將線框右半邊obco繞oo逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90到圖7乙所示位置在這一過程中，導(dǎo)線中通過的電荷量是()A第十四張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月如圖，在勻強(qiáng)磁場中固定放置一根串接一電阻R的直角形金屬導(dǎo)軌aOb(在紙面內(nèi))磁場方向垂直紙面朝里，另有兩根金屬導(dǎo)軌c、d分別平行于Oa、Ob放置保持導(dǎo)軌之間接觸良好，金屬導(dǎo)軌的電阻不計(jì)現(xiàn)經(jīng)歷以下四個(gè)過程：以速率v移動d，使它與Ob的距離增大一倍；再以速率v移動c，使它與Oa的距離減小一半；然后，再以速率2v移

6、動c，使它回到原處；最后以速率2v移動d，使它也回到原處設(shè)上述四個(gè)過程中通過電阻R的電荷量的大小依次為Q1、Q2、Q3和Q4，則() AQ1Q2Q3Q4BQ1Q22Q32Q4C2Q12Q2Q3Q4DQ1Q2Q3Q4A第十五張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月例2、如圖，一個(gè)圓形線圈的匝數(shù)n1000，線圈面積S200cm2,線圈的電阻為r1，在線圈外接一個(gè)阻值R4的電阻，電阻的一端b與地相接，把線圈放入一個(gè)方向垂直線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場中，磁感強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律如圖Bt所示，求：（1）從計(jì)時(shí)起在t3s、t5s時(shí)穿過線圈的磁通量是多少？（2）a點(diǎn)的最高電勢和最低電勢各是多少？ BRabB/1

7、0-1T024624t/s第十六張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 (2010高考江蘇卷)一矩形線框置于勻強(qiáng)磁場中，線框平面與磁場方向垂直先保持線框的面積不變，將磁感應(yīng)強(qiáng)度在1s時(shí)間內(nèi)均勻地增大到原來的兩倍接著保持增大后的磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，在1s時(shí)間內(nèi)，再將線框的面積均勻地減小到原來的一半先后兩個(gè)過程中，線框中感應(yīng)電動勢的比值為()A.B1C2D4B第十七張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月圖1D第十八張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月三、部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢1常用情況：運(yùn)動速度v和磁感線方向垂直，則E_.2. 若直導(dǎo)線不與v、B兩兩垂直例如v與B成角，則可以等

8、效為導(dǎo)體在垂直于磁場方向上的速度為vsin，故產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢EBlvsin. 3若導(dǎo)線是曲折的，則l應(yīng)是導(dǎo)線的有效切割長度，即等效為導(dǎo)線兩端點(diǎn)在v和B所決定的平面上的投影長度4.若是n匝線圈中部分導(dǎo)體切割磁感線，則EnBLv.第十九張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十一張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月D第二十二張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月3v的意義(1)導(dǎo)體垂直切割磁感線的速度，若不垂直應(yīng)分解(2)導(dǎo)體上各點(diǎn)的速度應(yīng)是相同的，若不相同應(yīng)視情況處理如果棒上各點(diǎn)速度是線性變化的，則可取平均如右圖所示：導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動切

9、割磁感線，角速度，棒長L，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.(3)速度v是導(dǎo)體與磁場間的相對速度第二十三張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月4線圈的轉(zhuǎn)動軸與磁感線垂直如圖所示，矩形線圈面積為S，向右的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，線圈繞圖示的軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動線圈的ab、cd兩邊切割磁感線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相加可得EBS.如果線圈由n匝導(dǎo)線繞制而成，則EnBS.從圖示位置開始計(jì)時(shí)，則感應(yīng)電動勢的瞬時(shí)值為enBScos t.該結(jié)論與線圈的形狀和轉(zhuǎn)動軸的具體位置無關(guān)(轉(zhuǎn)動軸與B垂直)第二十四張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月如圖所示，一導(dǎo)體圓環(huán)位于紙面內(nèi)，O為圓心環(huán)內(nèi)兩個(gè)圓心角為90的扇形區(qū)域內(nèi)分別有勻強(qiáng)

10、磁場，兩磁場磁感應(yīng)強(qiáng)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(diǎn)與圓環(huán)接觸良好在圓心和圓環(huán)間連有電阻R.桿OM以勻角速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，t0時(shí)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?yàn)檎?，圓環(huán)和導(dǎo)體桿的電阻忽略不計(jì)，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 ()C第二十五張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月在范圍足夠大，方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，B0.2T，有一水平放置的光滑框架，寬度為L0.4m，如右圖所示，框架上放置一質(zhì)量為0.05kg、電阻為1的金屬桿cd，框架電阻不計(jì)若桿cd以恒定加速度a2m/s2，由靜止開始做勻變速運(yùn)動，求：(1)在

11、5s內(nèi)平均感應(yīng)電動勢是多少？(2)第5s末回路中的電流多大？(3)第5s末作用在桿cd上的水平外力多大？【答案】(1)0.4V(2)0.8A(3)0.164N第二十六張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月【例2】(2009北京理綜，23)單位時(shí)間內(nèi)流過管道橫截面的液體體積叫做液體的體積流量(以下簡稱流量)有一種利用電磁原理測量非磁性導(dǎo)電液體(如自來水、啤酒等)流量的裝置，稱為電磁流量計(jì)它主要由將流量轉(zhuǎn)換為電壓信號的傳感器和顯示儀表兩部分組成傳感器的結(jié)構(gòu)如圖所示，圓筒形測量管內(nèi)壁絕緣，其上裝有一對電極a和c，a、c間的距離等于測量管內(nèi)徑D，測量管的軸線與a、c的連線方向以及通電線圈產(chǎn)生的磁場

12、方向三者相互垂直當(dāng)導(dǎo)電液體流過測量管時(shí)，在電極a、c間出現(xiàn)感應(yīng)電動勢E，并通過與電極連接的儀表顯示出液體的流量Q.設(shè)磁場均勻恒定，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.第二十七張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十八張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月(1)已知D0.40m，B2.5103T，Q0.12m3/s.設(shè)液體在測量管內(nèi)各處流速相同，試求E的大小(取3.0)；(2)一新建供水站安裝了電磁流量計(jì)，在向外供水時(shí)流量本應(yīng)顯示為正值，但實(shí)際顯示卻為負(fù)值經(jīng)檢查，原因是誤將測量管接反了，即液體由測量管出水口流入，從入水口流出因水已加壓充滿管道，不便再將測量管拆下重裝，請你提出使顯示儀表的流量指示變?yōu)檎?/p>

13、的簡便方法；第二十九張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月(3)顯示儀表相當(dāng)于傳感器的負(fù)載電阻，其阻值記為R.a、c間導(dǎo)電液體的電阻r隨液體電阻率的變化而變化，從而會影響顯示儀表的示數(shù)試以E、R、r為參量，給出電極a、c間輸出電壓U的表達(dá)式，并說明怎樣可以降低液體電阻率變化對顯示儀表示數(shù)的影響第三十張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第三十一張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第三十二張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月四、自感1自感現(xiàn)象：由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生 而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象叫做自感現(xiàn)象2自感電動勢(1)定義：在中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢(2)方向：當(dāng)導(dǎo)體中的電流增大時(shí)，

14、自感電動勢與原電流方向；當(dāng)導(dǎo)體中的電流減小時(shí)，自感電動勢與原電流方向(3)大小：與線圈中電流變化的快慢成正比，與線圈的自感系數(shù)有關(guān)變化自感現(xiàn)象相反相同第三十三張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月(4)作用：總是阻礙導(dǎo)體中原電流的，只是延緩過程的進(jìn)行，但它不能使過程3線圈的自感系數(shù)(1)線圈的自感系數(shù)跟線圈的、等因素有關(guān)線圈的橫截面積、線圈越長、匝數(shù)，它的自感系數(shù)就越大另外，有鐵芯的線圈的自感系數(shù)要比沒有鐵芯時(shí)大得多(2)單位：，符號,1mH103H,1106H.變化停止形狀長短匝數(shù)越大越多亨利HH第三十四張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月【特別提醒】自感作用延緩了電路中電流的變化

15、，使得在通電瞬間含電感的電路相當(dāng)于斷路；斷電時(shí)電感線圈相當(dāng)于一個(gè)電源，通過放電回路將儲存的能量釋放出來第三十五張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月五、日光燈1構(gòu)造：日光燈主要由燈管、鎮(zhèn)流器、啟動器組成，如下圖所示第三十六張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月2啟動器和鎮(zhèn)流器的作用(1)啟動器的作用：相當(dāng)于一個(gè)自動開關(guān)，當(dāng)啟動器的動觸片和靜觸片脫離接觸時(shí)，流過鎮(zhèn)流器的電流迅速減小，使鎮(zhèn)流器產(chǎn)生較大的當(dāng)燈管正常工作時(shí)，啟動器不再起作用，摘掉啟動器不影響日光燈正常工作自感電動勢第三十七張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月(2)鎮(zhèn)流器的作用鎮(zhèn)流器實(shí)際上是一個(gè) 很大的線圈當(dāng)啟動器的動觸片

16、和靜觸片脫離接觸時(shí)，流過鎮(zhèn)流器的電流迅速減小，鎮(zhèn)流器產(chǎn)生很大的瞬時(shí)高壓，這個(gè)瞬時(shí)高壓連同交流電壓一起加到了燈管兩端，使燈管中的氣體開始放電而發(fā)光當(dāng)日光燈正常發(fā)光時(shí)，鎮(zhèn)流器起到作用日光燈點(diǎn)燃電壓高達(dá)500V600V左右，正常工作電壓為100V120V左右自感系數(shù)降壓限流第三十八張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月六、電磁感應(yīng)中的電路問題1在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，該導(dǎo)體或回路相當(dāng)于 因此，電磁感應(yīng)問題往往與電路問題聯(lián)系在一起2解決與電路相聯(lián)系的電磁感應(yīng)問題的基本方法(1)用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律(右手定則)確定感應(yīng)電動勢的 和 ；(2)

17、畫等效電路；(3)運(yùn)用閉合電路歐姆定律、串、并聯(lián)電路的性質(zhì)、電功率等公式求解電源大小方向第三十九張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月BLv Ir EIr 第四十張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月【特別提醒】(1)某段導(dǎo)體作為外電路時(shí)，它兩端的電壓就是電流與其電阻的乘積(2)某段導(dǎo)體作為電源時(shí)，它兩端的電壓就是路端電壓，等于電流與外電阻的乘積，或等于電動勢減內(nèi)電壓當(dāng)其電阻不計(jì)時(shí)，路端電壓等于電源電動勢(3)某段導(dǎo)體作電源，斷路時(shí)電壓等于電動勢第四十一張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月3如圖所示是日光燈的構(gòu)造示意圖若按圖示的電路連接，關(guān)于日光燈發(fā)光的情況，下列敘述中正確的是

18、() AS1接通，斷開S2、S3，日光燈就能正常發(fā)光BS1、S2接通，S3斷開，日光燈就能正常發(fā)光CS3斷開，接通S1、S2后，再斷開S2，日光燈就能正常發(fā)光D當(dāng)日光燈正常發(fā)光后，再接通S3，日光燈仍能正常發(fā)光C第四十二張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月1.自感現(xiàn)象理解要點(diǎn)(1)自感只是延緩了過程的進(jìn)行，它不能阻止過程的發(fā)生；如在接有線圈的回路中，當(dāng)電路接通時(shí)，電流會逐漸增大至穩(wěn)定值，自感現(xiàn)象只是使這個(gè)增加過程放緩(2)在分析自感現(xiàn)象時(shí)，一般分析方法是：當(dāng)流過線圈L的電流突然增大瞬間，我們可以把L看成一個(gè)阻值很大的電阻；當(dāng)流經(jīng)L的電流突然減小的瞬間，我們可以把L看做一個(gè)瞬時(shí)電源，它提供

19、一個(gè)跟原電流同向的短暫電流第四十三張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月2通電和斷電自感的比較比較項(xiàng)目通電自感斷電自感電路圖第四十四張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月比較項(xiàng)目通電自感斷電自感器材要求A1、A2同規(guī)格，RRL，L較大L很大(有鐵芯)，RLRA現(xiàn)象在S閉合瞬間，A2燈立即亮起來，A1燈逐漸變亮，最終一樣亮在開關(guān)S斷開時(shí)，燈A突然閃亮一下后再漸漸熄滅(當(dāng)抽掉鐵芯后，重做實(shí)驗(yàn)，斷開開關(guān)S時(shí)，會看到燈A馬上熄滅)第四十五張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月比較項(xiàng)目通電自感斷電自感原因由于開關(guān)閉合時(shí)，流過電感線圈的電流迅速增大，使線圈產(chǎn)生自感電動勢，阻礙了電流的增大，使流

20、過A1燈的電流比流過A2燈的電流增加得慢斷開開關(guān)S時(shí)，流過線圈L的電流減小，產(chǎn)生自感電動勢，阻礙了電流的減小，使電流繼續(xù)存在一段時(shí)間；在S斷開后，通過L的電流反向通過電燈A，且由于RLRA，使得流過A燈的電流在開關(guān)斷開瞬間突然增大，從而使A燈的發(fā)光功率突然變大能量轉(zhuǎn)化電能轉(zhuǎn)化為磁場能磁場能轉(zhuǎn)化為電能第四十六張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月【特別提醒】(1)通電時(shí)線圈中產(chǎn)生的自感電動勢阻礙電流的增加，感應(yīng)電流與原電流方向相反，此時(shí)含線圈L的支路相當(dāng)于斷開(2)斷電時(shí)線圈中產(chǎn)生的自感電動勢阻礙線圈中電流的減少，感應(yīng)電流與原電流方向相同，在與線圈串聯(lián)的回路中，線圈相當(dāng)于電源，它提供的電流從

21、原來的IL逐漸變小但流過燈A的電流方向與原來相反第四十七張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月【例3】在如圖所示的電路中，a、b為兩個(gè)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(diǎn)亮和熄滅的先后順序，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(shí)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(shí)熄滅D合上開關(guān)，a、b同時(shí)亮；斷開開關(guān)，b先熄滅，a后熄滅C第四十八張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月(2010高考北京卷)在如圖所示的電路中，兩個(gè)相同的小燈泡L1和L2分別串聯(lián)一個(gè)帶鐵芯的電感線圈L和一個(gè)滑動變阻器R.閉合開關(guān)S后，調(diào)整R，使L1和L2發(fā)光的亮度一樣，此時(shí)流過兩個(gè)燈泡的電流均為I.然后，斷開S.若t時(shí)刻再閉合S，則在t之后的一小段時(shí)間內(nèi)，正確反映流過L1的電流i1、流過L2的電流i2隨時(shí)間t變化的圖象是() B第四十九張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月1.圖象問題圖象類型(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B、磁通量、感應(yīng)電動勢E和感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的圖象，即Bt圖象、t圖象、Et圖象和It圖象(2)對于切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的情況，還常涉及感