【優(yōu)化方案】高考物理總復(fù)習(xí) 第12章第二節(jié) 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感課件 大綱

第二節(jié)法拉第電磁感應(yīng)定律自感

課堂互動講練經(jīng)典題型探究知能優(yōu)化演練第二節(jié)法拉第電磁感應(yīng)定律

自感基礎(chǔ)知識梳理基礎(chǔ)知識梳理一、法拉第電磁感應(yīng)定律1．法拉第電磁感應(yīng)定律(1)內(nèi)容：閉合電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的________成正比．變化率2．導(dǎo)體切割磁感線的情形(1)若B、l、v相互垂直，則E＝______.(2)E＝Blvsinθ，θ為運(yùn)動方向與磁感線方向的夾角．(3)導(dǎo)體棒在磁場中轉(zhuǎn)動：Blv二、自感和渦流1．自感現(xiàn)象：當(dāng)導(dǎo)體中電流發(fā)生變化時(shí)，導(dǎo)體本身就產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，這個(gè)電動勢總是______導(dǎo)體中原來電流的______，這種由于導(dǎo)體本身電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象叫自感現(xiàn)象．2．自感電動勢阻礙變化大小圈數(shù)亨利(H)10－310－63.日光燈(1)啟動器相當(dāng)于一個(gè)自動開關(guān)，當(dāng)啟動器自動斷開時(shí)，鎮(zhèn)流器產(chǎn)生___________．(如圖12－2－1)(2)鎮(zhèn)流器是一個(gè)__________很大的線圈，其作用是：(1)日光燈啟動時(shí)，產(chǎn)生____________．(2)日光燈正常發(fā)光時(shí)，可以____________．自感電動勢自感系數(shù)瞬時(shí)高壓降壓限流圖12－2－1名師點(diǎn)撥：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．課堂互動講練1.關(guān)于電電路中中感應(yīng)應(yīng)電動動勢的的大小小，下下列說說法正正確的的是()A．穿過過電路路的磁磁通量量越大大，感感應(yīng)電電動勢勢就越越大B．電路路中磁磁通量量的改改變量量越大大，感感應(yīng)電電動勢勢就越越大C．電路路中磁磁通量量改變變越快快，感感應(yīng)電電動勢勢就越越大D．若電電路中中某時(shí)時(shí)刻磁磁通量量為零零，則則該時(shí)時(shí)刻感感應(yīng)電電流一一定為為零即時(shí)應(yīng)用解析：：選C.根據(jù)法法拉第第電磁磁感應(yīng)應(yīng)定律律，感感應(yīng)電電動勢勢正比比于磁磁通量量的變變化率率，C選項(xiàng)中中磁通通量變變化越越快，，則磁磁通量量的變變化率率越大大，故故C選項(xiàng)正正確，，A、B選項(xiàng)錯錯誤．．某時(shí)時(shí)刻的的磁通通量為為零，，但該該時(shí)刻刻磁通通量的的變化化率不不一定定為零零，所所以感感應(yīng)電電流也也就不不一定定為零零，D選項(xiàng)錯錯誤，，故選選C.特別提提醒：：(1)對公式式E＝Blv，要在在理解解的基基礎(chǔ)上上應(yīng)用用，不不能隨隨便代代入數(shù)數(shù)據(jù)．．如果果B、l、v中任意意兩個(gè)個(gè)量平平行，，則導(dǎo)導(dǎo)體在在磁場場中運(yùn)運(yùn)動時(shí)時(shí)不切切割磁磁感線線，E＝0.(2)若導(dǎo)線線是曲曲線，，則l應(yīng)是導(dǎo)導(dǎo)線的的有效效長度度，即即當(dāng)導(dǎo)導(dǎo)線垂垂直切切割磁磁感線線時(shí)，，l是兩端端點(diǎn)的的連線線在垂垂直于于v方向上上的投投影長長度．．(3)整個(gè)回回路中中感應(yīng)應(yīng)電動動勢為為零時(shí)時(shí)，其其回路路中某某段導(dǎo)導(dǎo)體的的感應(yīng)應(yīng)電動動勢不不一定定為零零．2．(2009年高考考山東東理綜綜卷)如圖12－2－2所示，，一導(dǎo)導(dǎo)線彎彎成半半徑為為a的半圓圓形閉閉合回回路．．虛線線MN右側(cè)有有磁感感應(yīng)強(qiáng)強(qiáng)度為為B的勻強(qiáng)強(qiáng)磁場場，方方向垂垂直于于回路路所在在的平平面．．回路路以速速度v向右勻勻速進(jìn)進(jìn)入磁磁場，，直徑徑CD始終與與MN垂直．．從D點(diǎn)到達(dá)達(dá)邊界界開始始到C點(diǎn)進(jìn)入入磁場場為止止，下下列結(jié)結(jié)論正正確的的是()即時(shí)應(yīng)用圖12－2－2三、對對自感感現(xiàn)象象的進(jìn)進(jìn)一步步理解解1．自感感線圈圈的作作用(1)使線圈圈中的的電流流漸變變而不不突變變，即即電流流從一一個(gè)值值到另另一個(gè)個(gè)值總總需要要一定定的時(shí)時(shí)間．．(2)在阻礙礙電流流增大大的過過程中中本身身儲存存了磁磁場能能，而而在阻阻礙電電流減減小的的過程程中，，又把把儲存存的磁磁場能能釋放放出來來．(3)當(dāng)流過過自感感線圈圈的電電流不不變時(shí)時(shí)，線線圈僅僅起導(dǎo)導(dǎo)線(或電阻阻)的作用用．2．自感感電動動勢的的方向向(1)如果導(dǎo)導(dǎo)體中中原來來的電電流是是增大大的，，自感感電動動勢就就要阻阻礙原原來電電流的的增大大，即即感應(yīng)應(yīng)電流流的方方向與與原電電流方方向相相反．．(2)如果導(dǎo)導(dǎo)體中中原來來的電電流是是減小小的，，自感感電動動勢就就要阻阻礙原原來電電流的的減小小，即即感應(yīng)應(yīng)電流流的方方向與與原電電流的的方向向相同同．通電自感斷電自感電路圖器材要求A1、A2同規(guī)格，R＝RL，L較大L很大(有鐵芯)，RL?RA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3．通電自自感和斷斷電自感感的對比比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，使流過燈A1的電流比流過燈A2的電流增加得慢S斷開時(shí)，線圈L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；燈A中電流反向不會立即熄滅．若RL<RA，原來的IL>IA，則A燈熄滅前要閃亮一下．若RL≥RA，原來的電流IL≤IA，則燈A逐漸熄滅不再閃亮一下能量轉(zhuǎn)化情況電能轉(zhuǎn)化為磁場能磁場能轉(zhuǎn)化為電能特別提醒醒：(1)通電時(shí)線線圈產(chǎn)生生的自感感電動勢勢阻礙電電流的增增加且與與電流方方向相反反，此時(shí)時(shí)含線圈圈L的支路相相當(dāng)于斷斷開．(2)斷電時(shí)線線圈產(chǎn)生生的自感感電動勢勢與原電電流方向向相同，，在與線線圈串聯(lián)聯(lián)的回路路中，線線圈相當(dāng)當(dāng)于電源源，它提提供的電電流從原原來的IL逐漸變小?。髁鬟^燈A的電流方方向與原原來相反反．(3)自感電動動勢只是是延緩了了過程的的進(jìn)行，，但它不不能使過過程停止止，更不不能使過過程反向向．3．如圖12－2－3所示，自自感線圈圈的電阻阻比燈泡泡的電阻阻R小得多，，圖中方方框?yàn)橐灰恢绷麟婋娫矗琒一直合上上時(shí)，燈燈泡正常常發(fā)光；；S斷開的瞬瞬間，經(jīng)經(jīng)過燈泡泡的電流流方向?yàn)闉閍→R→b，那么()A．直流電電源的左左邊為正正極B．直流電電源的右右邊為正正極C．S一直合上上時(shí)，φa>φbD．S斷開的瞬間間，φa>φb即時(shí)應(yīng)用圖12－2－3解析：選BD.S斷開瞬間，，由于加在在線圈和燈燈泡兩端的的電壓立即即消失，通通過線圈的的電流減小小，如果線線圈為一直直導(dǎo)線時(shí)，，電流會急急劇減小至至0，燈泡也立立即熄滅；；但線圈在在電流減小小時(shí)，會產(chǎn)產(chǎn)生自感電電動勢，阻阻礙電流的的急劇減小小，延遲電電流變化的的時(shí)間，線線圈原有的的電流方向向不改變，，且通過與與之串聯(lián)的的燈泡，使使燈泡的亮亮度逐漸減減弱．由于于線圈原有有電流大于于燈泡的電電流，所以以當(dāng)S斷開時(shí)，，燈泡會先先閃亮一下下再逐漸熄熄滅．這里里線圈相當(dāng)當(dāng)于燈泡的的電源．由由以上分析析可知，經(jīng)經(jīng)過燈泡的的電流為a→R→b，則線圈中中原有的電電流方向?yàn)闉閎→L→a，即電源與與b點(diǎn)相接處為為正極，B選項(xiàng)正確．．S閉合時(shí)，φb>φa；S斷開時(shí)，線線圈相當(dāng)于于電源，則則有φa>φb，D選項(xiàng)正確．．經(jīng)典題型探究題型一公式E＝nΔΦ/Δt的應(yīng)用有一面積為為S＝100cm2的金屬環(huán)如如圖12－2－4甲所示，電電阻為R＝0.1ΩΩ，環(huán)中磁場場變化規(guī)律律如圖乙所所示，且磁磁場方向垂垂直環(huán)面向向里，在t1到t2時(shí)間內(nèi)(1)環(huán)中感應(yīng)電電流的方向向如何？(2)通過金屬環(huán)環(huán)的電荷量量為多少？？例1圖12－2－4【答案】(1)見解析(2)0.01C(滿分樣板12分)(2011年福建莆田田質(zhì)檢)如圖12－2－5所示，水平平面上固定定一個(gè)間距距L＝1m的光滑平行行金屬導(dǎo)軌軌，整個(gè)導(dǎo)導(dǎo)軌處在豎豎直方向的的磁感應(yīng)強(qiáng)強(qiáng)度B＝1T的勻強(qiáng)磁場場中，導(dǎo)軌軌一端接阻阻值R＝9Ω的電阻．導(dǎo)導(dǎo)軌上有質(zhì)質(zhì)量m＝1kg、電阻r＝1Ω、長度也為為1m的導(dǎo)體棒，，在外力的的作用下從從t＝0開始沿平行行導(dǎo)軌方向向運(yùn)動，其其速度隨時(shí)時(shí)間的變化化規(guī)律是，，不不計(jì)導(dǎo)軌電電阻．求：：題型二公式E＝Blv的應(yīng)用例2(1)t＝4s時(shí)導(dǎo)體棒受受到的安培培力的大小?。?2)請?jiān)谧鴺?biāo)圖圖中畫出電電流平方與與時(shí)間的關(guān)關(guān)系(I2－t)圖象，并通通過該圖象象計(jì)算出4s時(shí)間內(nèi)電阻阻R上產(chǎn)生的熱熱量．圖12－2－5作出圖象如如圖12－2－6所示(4分)圖12－2－6【答案】(1)0.4N(2)2.88J【規(guī)律總結(jié)】求感應(yīng)電動動勢時(shí)，首首先應(yīng)弄清清產(chǎn)生感應(yīng)應(yīng)電動勢的的類型，然然后選取適適當(dāng)規(guī)律．．如圖12－2－7所示，平行行導(dǎo)軌間距距為d，左端跨接接一個(gè)電阻阻R，勻強(qiáng)磁場場的磁感應(yīng)應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直直于平行金金屬導(dǎo)軌所所在平面．．一根金屬屬棒與導(dǎo)軌軌成θ角放置，金金屬棒與導(dǎo)導(dǎo)軌的電阻阻均不計(jì)．．當(dāng)金屬棒棒沿垂直于于棒的方向向以恒定的的速度v在金屬導(dǎo)軌軌上滑行時(shí)時(shí)，通過電電阻R的電流是()圖12－2－7變式訓(xùn)練如圖12－2－8所示，兩根平平行金屬導(dǎo)軌軌固定在水平平桌面上，每每根導(dǎo)軌每米米的電阻為r0＝0.10ΩΩ/m，導(dǎo)軌的端點(diǎn)點(diǎn)P、Q用電阻可以忽忽略的導(dǎo)線相相連，兩導(dǎo)軌軌間的距離l＝0.20m．有隨時(shí)間變變化的勻強(qiáng)磁磁場垂直于桌桌面，已知磁磁感應(yīng)強(qiáng)度B與時(shí)間t的關(guān)系為B＝kt，比例系數(shù)k＝0.020T/s.一電阻不計(jì)的的金屬桿可在在導(dǎo)軌上無摩摩擦地滑動，，在滑動過程程中保持與導(dǎo)導(dǎo)軌垂直．在在t＝0時(shí)刻，金屬桿桿緊靠在P、Q端，在外力作作用下，桿以以恒定的加速速度從靜止開開始向?qū)к壍牡牧硪欢嘶瑒觿樱笤趖＝6.0s時(shí)金屬桿所受受的安培力．．題型三感生電動勢、動生電動勢同時(shí)存在的問題例3圖12－2－8【思路點(diǎn)撥】金屬桿運(yùn)動產(chǎn)產(chǎn)生動生電動動勢，磁場變變化產(chǎn)生感生生電動勢，回回路中的總電電動勢大小等等于動生電動動勢和感生電電動勢之和．．【答案】1.44××10－3N【規(guī)律總總結(jié)】解答本本題的的關(guān)鍵鍵是要要能分分析出出回路路中存存在著著兩個(gè)個(gè)感應(yīng)應(yīng)電動動勢——由磁感感應(yīng)強(qiáng)強(qiáng)度的的變化化引起起的感感生電電動勢勢和由由金屬屬桿切切割磁磁感線線產(chǎn)生生的動動生電電動勢勢，并并且要要分析析清楚楚這兩兩個(gè)電電動勢勢在回回路中中極性性間的的關(guān)系系，即即是同同向的的還是是反向向的．．(2010年高考考江蘇蘇卷)如圖12－2－9所示的的電路路中，，電源源的電電動勢勢為E，內(nèi)阻阻為r，電感感L的電阻阻不計(jì)計(jì)，電電阻R的阻值值大于于燈泡泡D的阻阻值值．．在在t＝0時(shí)刻刻閉閉合合開開關(guān)關(guān)S，經(jīng)經(jīng)過過一一段段時(shí)