高考物理復習第九章電磁感應第二課時法拉第電磁感應定律自感渦流市賽課公開課一等獎省名師獲獎

第2課時法拉第電磁感應定律自感渦流

1/51磁通量改變率2/513.導體切割磁感線情形0Blv3/51二、自感和渦流1.自感現(xiàn)象(1)概念：因為導體本身_______改變而產(chǎn)生電磁感應現(xiàn)象稱為自感。因為自感而產(chǎn)生感應電動勢叫做______________。(2)表示式：E＝_______。(3)自感系數(shù)L①相關原因：與線圈_______、形狀、_______以及是否有鐵芯相關。②單位：亨利(H)，1mH＝_______H，1μH＝_______H。

電流自感電動勢大小匝數(shù)10－310－64/512.渦流(1)定義：當線圈中電流發(fā)生改變時，在它附近任何導體中都會產(chǎn)生___________，這種電流像水漩渦所以叫渦流。(2)應用①渦流熱效應應用，如_____________。②渦流磁效應應用，如_____________。

感應電流真空冶煉爐探雷器5/51三、電磁阻尼和電磁驅動1.電磁阻尼：當導體在磁場中運動時，感應電流會使導體受到___________，安培力方向總是________導體相對運動。2.電磁驅動：假如磁場相對于導體轉動，在導體中會產(chǎn)生_________使導體受到安培力作用，安培力使導體運動起來。3.電磁阻尼和電磁驅動原理表達了__________推廣應用。

安培力妨礙感應電流楞次定律6/51【思索判斷】1.線圈中磁通量越大，產(chǎn)生感應電動勢越大(

)2.線圈中磁通量改變越大，產(chǎn)生感應電動勢越大(

)3.線圈匝數(shù)n越多，磁通量越大，產(chǎn)生感應電動勢越大(

)4.線圈中電流越大，自感系數(shù)也越大(

)5.磁場相對于導體棒運動時，導體棒中也可能產(chǎn)生感應電動勢(

)6.對于同一線圈，當電流改變越快時，線圈中自感電動勢越大(

)7.自感電動勢妨礙電流改變，但不能阻止電流改變(

)××××√√√7/51考點一法拉第電磁感應定律(－/d)[關鍵點突破]1.應使用方法拉第電磁感應定律解題普通步驟(1)分析穿過閉合電路磁場方向及磁通量改變情況。(2)利用楞次定律確定感應電流方向。(3)靈活選擇法拉第電磁感應定律不一樣表示形式列方程求解。

8/512.磁通量改變通常有兩種方式9/513.導體切到磁感線產(chǎn)生感應電動勢計算(1)本公式是在一定條件下得出，除磁場為勻強磁場外，還需B、l、v三者相互垂直。(2)若v為瞬時速度，則E為對應瞬時感應電動勢。(3)公式中L為導體切割磁感線有效長度。如圖中，棒有效長度為ab間距離。

10/51[典例剖析]【例1】

如圖所表示，半徑為r金屬圓盤在垂直于盤面勻強磁場B中，繞O軸以角速度ω沿逆時針方向勻速轉動，則經(jīng)過電阻R電流方向和大小是(金屬圓盤電阻不計，R左側導線與圓盤邊緣接觸，右側導線與圓盤中心接觸)(

)11/51答案D12/51【例2】

如圖甲所表示，一個圓形線圈匝數(shù)n＝1000，線圈面積S＝200cm2，線圈電阻r＝1Ω，線圈外接一個阻值R＝4Ω電阻，把線圈放入一方向垂直線圈平面向里勻強磁場中，磁感應強度隨時間改變規(guī)律如圖乙所表示，求：(1)前4s內感應電動勢大小，以及經(jīng)過R電流方向；(2)前5s內感應電動勢。

13/51答案(1)1V電流方向自下而上(2)014/51[針對訓練]1.如圖所表示，一正方形線圈匝數(shù)為n，邊長為a，線圈平面與勻強磁場垂直，且二分之一處于磁場中。在Δt時間內，磁感應強度方向不變，大小由B均勻地增大到2B。在此過程中，線圈中產(chǎn)生感應電動勢為(

)15/51答案B16/512.(多項選擇)半徑為a、右端開小口導體圓環(huán)和長為2a導體直桿，單位長度電阻均為R0。圓環(huán)水平固定放置，整個內部區(qū)域分布著垂直紙面向里勻強磁場，磁感應強度為B。直桿在圓環(huán)上以速度v平行于直徑CD向右做勻速直線運動，直桿一直有兩點與圓環(huán)良好接觸，從圓環(huán)中心O開始，直桿位置由θ確定，如圖所表示。則(

)17/5118/51答案AD19/5120/5121/51考點二互感和自感(－/b)[關鍵點突破]1.自感現(xiàn)象四大特點(1)自感電動勢總是妨礙導體中原電流改變。(2)經(jīng)過線圈中電流不能發(fā)生突變，只能遲緩改變。(3)電流穩(wěn)定時，自感線圈就相當于普通導體。(4)線圈自感系數(shù)越大，自感現(xiàn)象越顯著，自感電動勢只是延緩了過程進行，但它不能使過程停頓，更不能使過程反向。

22/512.自感中“閃亮”與“不閃亮”問題

與線圈串聯(lián)燈泡與線圈并聯(lián)燈泡電路圖通電時電流逐步增大，燈泡逐步變亮電流突然增大，然后逐步減小抵達穩(wěn)定斷電時電流逐步減小，燈泡逐步變暗，電流方向不變電路中穩(wěn)態(tài)電流為I1、I2：①若I2≤I1，燈泡逐步變暗；②若I2>I1，燈泡閃亮后逐步變暗。兩種情況燈泡中電流方向均改變23/51[典例剖析]【例1】

在如圖所表示電路中，線圈自感系數(shù)很大，且其直流電阻能夠忽略不計。D1和D2是兩個完全相同小燈泡，在開關S閉合和斷開時(燈絲不會斷)，D1和D2亮度改變情況是(

)24/51A.S閉合，D1很亮且亮度不變，D2逐步變亮，最終兩燈一樣亮；S斷開，D2馬上滅，D1逐步變亮B.S閉合，D1不亮，D2很亮；S斷開，D2馬上滅C.S閉合，D1和D2同時亮，而后D1滅，D2亮度不變；S斷開，D2馬上滅，D1亮一下才滅D.S閉合，D1和D2同時亮，后D1逐步熄滅，D2則逐步變得更亮；S斷開，D2馬上滅，D1亮一下后才逐步熄滅

25/51解析當S接通時，L自感系數(shù)很大，瞬時L所在電路視為斷路，相當于D1與D2串聯(lián)，故D1和D2同時亮且亮度相同。伴隨經(jīng)過L電流逐步增大，L分流作用增大，因L直流電阻不計，D1電流逐步減小為零。因為總電阻變小，總電流變大，D2變得更亮。當S斷開時，原電源不再提供電流，D2處于斷路而馬上滅。L產(chǎn)生自感電動勢妨礙電流減小，且與D1組成回路，則D1將亮一下后再逐步熄滅。故選項D正確。答案

D26/51【例2】

如圖所表示電路中，電源電動勢為E，內阻為r，電感線圈L直流電阻不計，電阻R阻值大于燈泡D阻值。在t＝0時刻閉合開關S，經(jīng)過一段時間后，在t＝t1時刻斷開S。以下表示A、B兩點間電壓UAB隨時間t改變圖象中，正確是(

)27/51答案B28/51[針對訓練]1.如圖所表示是測定自感系數(shù)很大線圈L直流電阻電路，L兩端并聯(lián)一只電壓表，用來測自感線圈直流電壓，在測量完成后，將電路拆開時應先(

)A.斷開S1 B.斷開S2C.拆除電流表

D.拆除電阻R29/51解析當S1、S2均閉合時，電壓表與線圈L并聯(lián)；當S2閉合而S1斷開時，電壓表與線圈L串聯(lián)。所以在干路斷開前后自感線圈L中電流方向相同而電壓表中電流方向相反。只要不停開S2，線圈L與電壓表就會組成回路，在斷開干路時，L中產(chǎn)生與原來電流同方向自感電流，使電壓表中指針反向轉動而可能損壞電壓表。選項B正確。答案B30/512.如圖所表示是研究自感試驗實物電路，L1、L2是兩個規(guī)格相同小燈泡，L為自感線圈，閉合開關S，調整滑動變阻器R，使兩個燈泡亮度相同，然后斷開開關S，則(

)31/51A.閉合開關S，L1、L2都逐步變亮B.閉合開關S，L2立刻變亮，L1逐步變亮C.閉合開關S穩(wěn)定后，L仍有自感電動勢D.閉合開關S穩(wěn)定后，斷開S，L沒有自感電動勢解析L1與線圈相連，閉合開關后線圈發(fā)生自感，L1逐步變亮，L2與滑動變阻器相連，閉合開關后，L2立刻變亮，選項A錯誤，B正確；自感現(xiàn)象在開關閉合和斷開時候發(fā)生，電路穩(wěn)定后，線圈沒有自感電動勢，選項C、D錯誤。答案B32/51考點三渦流、電磁阻尼和電磁驅動(－/b)[關鍵點突破]1.渦流33/512.電磁阻尼與電磁驅動比較

電磁阻尼電磁驅動不一樣點成因因為導體在磁場中運動而產(chǎn)生感應電流，從而使導體受到安培力因為磁場運動引發(fā)磁通量改變而產(chǎn)生感應電流，從而使導體受到安培力效果安培力方向與導體運動方向相反，妨礙導體運動導體受安培力方向與導體運動方向相同，推進導體運動能量轉化導體克服安培力做功，其它形式能轉化為電能，最終轉化為內能因為電磁感應，磁場能轉化為電能，經(jīng)過安培力做功，電能轉化為導體機械能，而對外做功相同點二者都是電磁感應現(xiàn)象，都遵照楞次定律，都是安培力妨礙引發(fā)感應電流導體與磁場間相對運動。34/51[典例剖析]【例1】

(多項選擇)如圖所表示是高頻焊接原理示意圖。線圈中通以高頻改變電流時，待焊接金屬工件中就產(chǎn)生感應電流，感應電流經(jīng)過焊縫產(chǎn)生大量熱量，將金屬熔化，把工件焊接在一起，而工件其它部分發(fā)燒極少。以下說法正確是(

)A.電流改變頻率越高，焊縫處溫度升高得越快B.電流改變頻率越低，焊縫處溫度升高得越快C.工件上只有焊縫處溫度升得很高是因為焊縫處電阻小D.工件上只有焊縫處溫度升得很高是因為焊縫處電阻大

35/51答案AD36/51【例2】

(多項選擇)磁電式儀表線圈通慣用鋁框作骨架，把線圈繞在鋁框上，這么做目標是(

)A.預防渦流而設計

B.利用渦流而設計C.起電磁阻尼作用

D.起電磁驅動作用解析線圈通電后，在安培力作用下，發(fā)生轉動，鋁框隨之轉動，并切割磁感線產(chǎn)生感應電流，就是渦流。渦流妨礙線圈轉動，使線圈偏轉后盡快停下來，所以，這么做目標是利用渦流來起電磁阻尼作用，B、C選項正確。答案BC37/51[針對訓練]1.(多項選擇)如圖所表示，在線圈上端放置一盛有冷水金屬杯，現(xiàn)接通交流電源，過了幾分鐘，杯內水沸騰起來。若要縮短上述加熱時間，以下辦法可行有(

)A.增加線圈匝數(shù)B.提升交流電源頻率C.將金屬杯換為瓷杯D.取走線圈中鐵芯

38/51解析該裝置工作原理是，線圈內改變電流產(chǎn)生改變磁場，從而使金屬杯內產(chǎn)生渦流把電能轉化為內能，使杯內水升溫。交流電源頻率一定時，線圈產(chǎn)生磁場磁感應強度最大值Bm越大，杯內磁通量改變就越快，產(chǎn)生渦流就越大，增加線圈匝數(shù)會使線圈產(chǎn)生磁場Bm增大，而取走線圈中鐵芯會使線圈產(chǎn)生磁場Bm減小，故A正確、D錯誤；交流電源頻率增大，杯內磁通量改變加緊，產(chǎn)生渦流增大，故B正確；瓷為絕緣材料，不能產(chǎn)生渦流，故C錯誤。答案AB39/512.如圖所表示，在光滑絕緣水平面上，有一鋁質圓形金屬球以一定初速度經(jīng)過有界勻強磁場，則從球開始進入磁場到完全穿出磁場過程中(磁場寬度大于金屬球直徑)，小球(

)A.整個過程勻速B.進入磁場過程中球做減速運動，穿出過程做加速運動C.整個過程都做勻減速運動D.穿出時速度一定小于初速度

40/51解析小球在進入和穿出磁場時都有渦流產(chǎn)生，要受到阻力，即電磁阻尼作用，所以穿出時速度一定小于初速度。答案D41/511.如圖所表示，蹄形磁鐵兩極間，放置一個線圈abcd，磁鐵和線圈都能夠繞OO′轉動，磁鐵如圖示方向轉動時，線圈運動情況是(

)A.俯視，線圈順時針轉動，轉速與磁鐵相同B.俯視，線圈逆時針轉動，轉速與磁鐵相同C.線圈與磁鐵轉動方向相同，但轉速小于磁鐵轉速D.線圈靜止不動

42/51解析本題“原因”是磁鐵有相對線圈運動，“效果”便是線圈要妨礙二者相對運動，但線圈阻止不了磁鐵運動，線圈只好跟著磁鐵同向轉動，但轉速小于磁鐵轉速，假如二者轉速相同，就沒有相對運動，線圈就不會轉動，故選項C正確。答案C43/512.(多項選擇)如圖所表示電路中，L是自感系數(shù)足夠大線圈，它電阻可忽略不計，D1和D2是兩個完全相同小燈泡。則以下說法中正確是(

)A.K閉合瞬間，兩燈同時亮，以后D1熄滅，D2變亮B.K閉合瞬間，D1先亮，D2后亮，最終兩燈亮度一樣C.K斷開時，兩燈都亮一下再慢慢熄滅D.K斷開時，D2馬上熄滅，D1亮一下再慢慢熄滅

44/51解析K閉合瞬間，因為經(jīng)過線圈電流