高考物理復(fù)習(xí)第九章電磁感應(yīng)第二課時(shí)法拉第電磁感應(yīng)定律自感渦流市賽課公開課一等獎(jiǎng)省名師獲獎(jiǎng)

第2課時(shí)法拉第電磁感應(yīng)定律自感渦流

1/51磁通量改變率2/513.導(dǎo)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?yàn)閷?dǎo)體本身_______改變而產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象稱為自感。因?yàn)樽愿卸a(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢叫做______________。(2)表示式：E＝_______。(3)自感系數(shù)L①相關(guān)原因：與線圈_______、形狀、_______以及是否有鐵芯相關(guān)。②單位：亨利(H)，1mH＝_______H，1μH＝_______H。

電流自感電動(dòng)勢大小匝數(shù)10－310－64/512.渦流(1)定義：當(dāng)線圈中電流發(fā)生改變時(shí)，在它附近任何導(dǎo)體中都會(huì)產(chǎn)生___________，這種電流像水漩渦所以叫渦流。(2)應(yīng)用①渦流熱效應(yīng)應(yīng)用，如_____________。②渦流磁效應(yīng)應(yīng)用，如_____________。

感應(yīng)電流真空冶煉爐探雷器5/51三、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)1.電磁阻尼：當(dāng)導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流會(huì)使導(dǎo)體受到___________，安培力方向總是________導(dǎo)體相對運(yùn)動(dòng)。2.電磁驅(qū)動(dòng)：假如磁場相對于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)，在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生_________使導(dǎo)體受到安培力作用，安培力使導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)起來。3.電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)原理表達(dá)了__________推廣應(yīng)用。

安培力妨礙感應(yīng)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(yīng)電動(dòng)勢越大(

)2.線圈中磁通量改變越大，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢越大(

)3.線圈匝數(shù)n越多，磁通量越大，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)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(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體棒中也可能產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(

)6.對于同一線圈，當(dāng)電流改變越快時(shí)，線圈中自感電動(dòng)勢越大(

)7.自感電動(dòng)勢妨礙電流改變，但不能阻止電流改變(

)××××√√√7/51考點(diǎn)一法拉第電磁感應(yīng)定律(－/d)[關(guān)鍵點(diǎn)突破]1.應(yīng)使用方法拉第電磁感應(yīng)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(yīng)電流方向。(3)靈活選擇法拉第電磁感應(yīng)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(dǎo)體切到磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢計(jì)算(1)本公式是在一定條件下得出，除磁場為勻強(qiáng)磁場外，還需B、l、v三者相互垂直。(2)若v為瞬時(shí)速度，則E為對應(yīng)瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢。(3)公式中L為導(dǎo)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(qiáng)磁場B中，繞O軸以角速度ω沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則經(jīng)過電阻R電流方向和大小是(金屬圓盤電阻不計(jì)，R左側(cè)導(dǎo)線與圓盤邊緣接觸，右側(cè)導(dǎo)線與圓盤中心接觸)(

)11/51答案D12/51【例2】

如圖甲所表示，一個(gè)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(gè)阻值R＝4Ω電阻，把線圈放入一方向垂直線圈平面向里勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間改變規(guī)律如圖乙所表示，求：(1)前4s內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢大小，以及經(jīng)過R電流方向；(2)前5s內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢。

13/51答案(1)1V電流方向自下而上(2)014/51[針對訓(xùn)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(qiáng)磁場垂直，且二分之一處于磁場中。在Δt時(shí)間內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)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(yīng)電動(dòng)勢為(

)15/51答案B16/512.(多項(xiàng)選擇)半徑為a、右端開小口導(dǎo)體圓環(huán)和長為2a導(dǎo)體直桿，單位長度電阻均為R0。圓環(huán)水平固定放置，整個(gè)內(nèi)部區(qū)域分布著垂直紙面向里勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)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(yùn)動(dòng)，直桿一直有兩點(diǎn)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(diǎn)二互感和自感(－/b)[關(guān)鍵點(diǎn)突破]1.自感現(xiàn)象四大特點(diǎn)(1)自感電動(dòng)勢總是妨礙導(dǎo)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(shí)，自感線圈就相當(dāng)于普通導(dǎo)體。(4)線圈自感系數(shù)越大，自感現(xiàn)象越顯著，自感電動(dòng)勢只是延緩了過程進(jìn)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(shí)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(dá)穩(wěn)定斷電時(shí)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(jì)。D1和D2是兩個(gè)完全相同小燈泡，在開關(guān)S閉合和斷開時(shí)(燈絲不會(huì)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(shí)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(shí)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(dāng)S接通時(shí)，L自感系數(shù)很大，瞬時(shí)L所在電路視為斷路，相當(dāng)于D1與D2串聯(lián)，故D1和D2同時(shí)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(jì)，D1電流逐步減小為零。因?yàn)榭傠娮枳冃?，總電流變大，D2變得更亮。當(dāng)S斷開時(shí)，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(dòng)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(xiàng)D正確。答案

D26/51【例2】

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

)27/51答案B28/51[針對訓(xùn)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(shí)應(yīng)先(

)A.斷開S1 B.斷開S2C.拆除電流表

D.拆除電阻R29/51解析當(dāng)S1、S2均閉合時(shí)，電壓表與線圈L并聯(lián)；當(dāng)S2閉合而S1斷開時(shí)，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(huì)組成回路，在斷開干路時(shí)，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(zhuǎn)動(dòng)而可能損壞電壓表。選項(xiàng)B正確。答案B30/512.如圖所表示是研究自感試驗(yàn)實(shí)物電路，L1、L2是兩個(gè)規(guī)格相同小燈泡，L為自感線圈，閉合開關(guān)S，調(diào)整滑動(dòng)變阻器R，使兩個(gè)燈泡亮度相同，然后斷開開關(guān)S，則(

)31/51A.閉合開關(guān)S，L1、L2都逐步變亮B.閉合開關(guān)S，L2立刻變亮，L1逐步變亮C.閉合開關(guān)S穩(wěn)定后，L仍有自感電動(dòng)勢D.閉合開關(guān)S穩(wěn)定后，斷開S，L沒有自感電動(dòng)勢解析L1與線圈相連，閉合開關(guān)后線圈發(fā)生自感，L1逐步變亮，L2與滑動(dòng)變阻器相連，閉合開關(guān)后，L2立刻變亮，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；自感現(xiàn)象在開關(guān)閉合和斷開時(shí)候發(fā)生，電路穩(wěn)定后，線圈沒有自感電動(dòng)勢，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。答案B32/51考點(diǎn)三渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)(－/b)[關(guān)鍵點(diǎn)突破]1.渦流33/512.電磁阻尼與電磁驅(qū)動(dòng)比較

電磁阻尼電磁驅(qū)動(dòng)不一樣點(diǎn)成因因?yàn)閷?dǎo)體在磁場中運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而使導(dǎo)體受到安培力因?yàn)榇艌鲞\(yùn)動(dòng)引發(fā)磁通量改變而產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而使導(dǎo)體受到安培力效果安培力方向與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向相反，妨礙導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體受安培力方向與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向相同，推進(jìn)導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)能量轉(zhuǎn)化導(dǎo)體克服安培力做功，其它形式能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能因?yàn)殡姶鸥袘?yīng)，磁場能轉(zhuǎn)化為電能，經(jīng)過安培力做功，電能轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體機(jī)械能，而對外做功相同點(diǎn)二者都是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，都遵照楞次定律，都是安培力妨礙引發(fā)感應(yīng)電流導(dǎo)體與磁場間相對運(yùn)動(dòng)。34/51[典例剖析]【例1】

(多項(xiàng)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(shí)，待焊接金屬工件中就產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)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?yàn)楹缚p處電阻小D.工件上只有焊縫處溫度升得很高是因?yàn)楹缚p處電阻大

35/51答案AD36/51【例2】

(多項(xiàng)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(biāo)是(

)A.預(yù)防渦流而設(shè)計(jì)

B.利用渦流而設(shè)計(jì)C.起電磁阻尼作用

D.起電磁驅(qū)動(dòng)作用解析線圈通電后，在安培力作用下，發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，鋁框隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，并切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，就是渦流。渦流妨礙線圈轉(zhuǎn)動(dòng)，使線圈偏轉(zhuǎn)后盡快停下來，所以，這么做目標(biāo)是利用渦流來起電磁阻尼作用，B、C選項(xiàng)正確。答案BC37/51[針對訓(xùn)練]1.(多項(xiàng)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(nèi)水沸騰起來。若要縮短上述加熱時(shí)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(nèi)改變電流產(chǎn)生改變磁場，從而使金屬杯內(nèi)產(chǎn)生渦流把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使杯內(nèi)水升溫。交流電源頻率一定時(shí)，線圈產(chǎn)生磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度最大值Bm越大，杯內(nèi)磁通量改變就越快，產(chǎn)生渦流就越大，增加線圈匝數(shù)會(huì)使線圈產(chǎn)生磁場Bm增大，而取走線圈中鐵芯會(huì)使線圈產(chǎn)生磁場Bm減小，故A正確、D錯(cuò)誤；交流電源頻率增大，杯內(nèi)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(cuò)誤。答案AB39/512.如圖所表示，在光滑絕緣水平面上，有一鋁質(zhì)圓形金屬球以一定初速度經(jīng)過有界勻強(qiáng)磁場，則從球開始進(jìn)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(gè)過程勻速B.進(jìn)入磁場過程中球做減速運(yùn)動(dòng)，穿出過程做加速運(yùn)動(dòng)C.整個(gè)過程都做勻減速運(yùn)動(dòng)D.穿出時(shí)速度一定小于初速度

40/51解析小球在進(jìn)入和穿出磁場時(shí)都有渦流產(chǎn)生，要受到阻力，即電磁阻尼作用，所以穿出時(shí)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(gè)線圈abcd，磁鐵和線圈都能夠繞OO′轉(zhuǎn)動(dòng)，磁鐵如圖示方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈運(yùn)動(dòng)情況是(

)A.俯視，線圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速與磁鐵相同B.俯視，線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速與磁鐵相同C.線圈與磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同，但轉(zhuǎn)速小于磁鐵轉(zhuǎn)速D.線圈靜止不動(dòng)

42/51解析本題“原因”是磁鐵有相對線圈運(yùn)動(dòng)，“效果”便是線圈要妨礙二者相對運(yùn)動(dòng)，但線圈阻止不了磁鐵運(yùn)動(dòng)，線圈只好跟著磁鐵同向轉(zhuǎn)動(dòng)，但轉(zhuǎn)速小于磁鐵轉(zhuǎn)速，假如二者轉(zhuǎn)速相同，就沒有相對運(yùn)動(dòng)，線圈就不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，故選項(xiàng)C正確。答案C43/512.(多項(xiàng)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(jì)，D1和D2是兩個(gè)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(shí)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(shí)，兩燈都亮一下再慢慢熄滅D.K斷開時(shí)，D2馬上熄滅，D1亮一下再慢慢熄滅

44/51解析K閉合瞬間，因?yàn)榻?jīng)過線圈電流