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,第,27,讲,PART 27,法拉第电场感应定律、自感和涡流,教材知识梳理,考点互动探究,教师备用习题,第27讲PART 27法拉第电场感应定律、自感和涡流教材知,一、法拉第电磁感应定律,1,.,感应电动势,(1),定义,:,在,中产生的电动势,.,(2),产生条件,:,穿过回路的,发生改变,与电路是否闭合无关,.,(3),方向判断,:,感应电动势的方向用,或,判断,.,2,.,法拉第电磁感应定律,(1),内容,:,感应电动势的大小跟穿过这一回路的,成正比,.,(2),公式,:,E=,.,教材知识梳理,电磁感应现象,磁通量,楞次定律,右手定则,磁通量的变化率,一、法拉第电磁感应定律教材知识梳理电磁感应现象磁通量楞次定律,二、自感和涡流,1,.,自感现象,(1),由于导体本身的电流发生变化时而产生的,现象,.,由于自感而产生的感应电动势叫作自感电动势,.,(2),自感电动势,E=,.,(3),自感系数,L,与线圈的大小、形状、圈数、是否有铁芯等有关,单位是,.,2,.,涡流,:,块状金属在磁场中运动,或者处在变化的磁场中,金属块内部会产生感应电流,这种电流在整块金属内部自成闭合回路,叫作,.,教材知识梳理,电磁感应,亨利,涡流,二、自感和涡流教材知识梳理电磁感应亨利涡流,教材知识梳理,【辨别明理】,(1),穿过线圈的磁通量变化越快,产生的感应电动势越大,.,(,),(2),线圈匝数,n,越多,磁通量越大,产生的感应电动势也越大,.,(,),(3),对于同一线圈,电流变化越快,线圈中的自感电动势越大,.,(,),(4),法拉第发现了电磁感应现象之后不久,他又利用电磁感应发明了世界上第一台发电机,法拉第圆盘发电机,如图,27,-,1,甲所示,.,图乙是这个,圆盘发电机的示意图,:,铜盘安装在水平的铜轴上,它的边缘,正好在两磁极之间,两块铜片,C,、,D,分别与转动轴和铜盘的,边缘接触,.,使铜盘转动,电阻,R,中就有电流通过,.,试说明圆盘,发电机的原理,.,图,27,-,1,教材知识梳理【辨别明理】(1)穿过线圈的磁通量变化越快,产生,教材知识梳理,(1)(),(2)(,),(3)(),(4),如图所示,圆盘中任意一根半径,CD,都在切割磁感线,此半径可以看成一个电源,根据右手定则可以判断,D,点的电势比,C,点高,也就是说,圆盘边缘上的电势比圆心电势高,在,C,、,D,之间接上用电器,转动的圆盘就,可以为用电器供电,.,教材知识梳理(1)()(2)()(3)(),考点一,法拉第电磁感应定律的理解和应用,考点互动探究,考点一法拉第电磁感应定律的理解和应用考点互动探究,考点互动探究,考点互动探究,考点互动探究,例,1,2015,重庆卷,图,27,-,2,为无线充电技术中使用的受电线圈示意图,线圈匝数为,n,面积为,S.,若在,t,1,到,t,2,时间内,匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈,其磁感应强度大小由,B,1,均匀增加到,B,2,则该段时间线圈两端,a,和,b,之间的电势差,a,-,b,(,),图,27,-,2,考点互动探究例1 2015重庆卷 图27-2为无,考点互动探究,答案,C,考点互动探究答案 C,考点互动探究,变式题,(,多选,),2018,沧州一中模拟,线圈所围的面积为,0,.,1 m,2,线圈电阻为,1,规定线圈中感应电流,I,的正方向从上往下看是顺时针方向,如图,27,-,3,甲所示,磁场的磁感应强度,B,随时间,t,的变化规律如图乙所示,则下列说法正确的是,(,),A,.,在,0,5 s,时间内,I,的最大值为,0,.,01 A,B,.,在第,4 s,末,I,的方向为逆时针,C,.,前,2 s,内,通过线圈某截面的总电荷量为,0,.,01 C,D,.,第,3 s,内,线圈的发热功率最大,图,27,-,3,考点互动探究变式题 (多选)2018沧州一中模拟,考点互动探究,答案,ABC,考点互动探究答案 ABC,考点互动探究,要点总结,考点互动探究 要点总结,考点二,导体棒切割磁感线引起的感应电动势,的计算,考点互动探究,例,2,如图,27,-,4,所示,abcd,为水平放置的平行,“,匚,”,形光滑金属导轨,间距为,l,导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场,磁感应强度大小为,B,导轨电阻不计,.,已知金属杆,MN,倾斜放置,与导轨成,角,单位长度的电阻为,r,保持金属杆以速度,v,沿平行,于,cd,的方向滑动,(,金属杆滑动过程中与导轨接触良,好,),则,(,),图,27,-,4,考点二导体棒切割磁感线引起的感应电动势的计算 考点互动探究,考点互动探究,考点互动探究,考点互动探究,答案,B,考点互动探究答案 B,考点互动探究,题根分析,分析导体棒切割磁感线产生的感应电动势时应注意,一是导体棒切割磁感线有平动切割和转动切割两种,二是要将其与根据法拉第电磁感应定律计算的感应电动势区别开,.,(1),E=Blv,的三个特性,正交性,:,本公式要求磁场为匀强,磁场,而且,B,、,l,、,v,三者互相垂直,.,有效性,:,公式中的,l,为导体棒切割磁感线的有效长度,.,图,27,-,5,中,导体棒的有效长度为,a,、,b,间的距离,.,图,27,-,5,考点互动探究 题根分析分析导体棒切割磁感线产生的感应电动势,考点互动探究,图,27,-,6,考点互动探究图27-6,考点互动探究,变式网络,考点互动探究 变式网络,考点互动探究,变式题,1,(,多选,),2016,全国卷,法拉第圆盘发电机的示意图如图,27,-,7,所示,.,铜圆盘安装在竖直的铜轴上,两铜片,P,、,Q,分别与圆盘的边缘和铜轴接触,.,圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场,B,中,.,圆盘旋转时,关于流过电阻,R,的电流,下列说法正确的是,(,),A,.,若圆盘转动的角速度恒定,则电流大小恒定,B,.,若从上向下看,圆盘顺时针转动,则电流沿,a,到,b,的方向流动,C,.,若圆盘转动方向不变,角速度大小发生变化,则电流方向可,能发生变化,D,.,若圆盘转动的角速度变为原来的,2,倍,则电流在,R,上的热功率也变为原来的,2,倍,图,27,-,7,考点互动探究变式题1 (多选)2016全国卷 法,考点互动探究,答案,AB,考点互动探究答案 AB,变式题,2,(,多选,),2018,浏阳模拟,如图,27,-,8,所示,一导线弯成直径为,d,的半圆形闭合回路,虚线,MN,右侧有磁感应强度为,B,的匀强磁场,方向垂直于回路所在的平面,回路以速度,v,向右匀速进入磁场,直径,CD,始终与,MN,垂直,.,从,D,点到达边界开始到,C,点进入磁场为止,下列说法中正确的是,(,),A,.,感应电流方向为逆时针方向,B,.CD,段直导线始终不受安培力,C,.,感应电动势的最大值,E=Bdv,考点互动探究,图,27,-,8,变式题2 (多选)2018浏阳模拟 如图27-8,考点互动探究,答案,AD,考点互动探究答案 AD,考点互动探究,变式题,3,如图,27,-,9,所示,两根光滑的平行长直金属导轨置于水平面内,导轨间距为,L,导轨左端接有阻值为,R,的电阻,质量为,m,的导体棒垂直跨接在导轨上,.,导轨和导体棒的电阻均不计,且接触良好,.,在导轨平面上有一矩形区域内存在着竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小为,B.,开始时,导体棒静止于磁场区域的右端,当磁场以速度,v,1,匀速向右移动时,导体棒随之开始运动,同时受到水平向左、大小为,f,的恒定阻力,并很快达到恒定速度,此时导体棒仍处于磁场区域内,.,(1),求导体棒所达到的恒定速度,v,2,;,考点互动探究变式题3 如图27-9所示,两根光滑的平行,考点互动探究,(2),为使导体棒能随磁场运动,阻力最大不能超过多少,?,图,27,-,9,考点互动探究(2)为使导体棒能随磁场运动,阻力最大不能超过多,考点互动探究,考点互动探究,考点三,涡流、自感现象的理解及应用,考点互动探究,1,.,规律比较,通电自感,断电自感,自感电路,考向一,通电自感与断电自感现象对比,考点三涡流、自感现象的理解及应用考点互动探究1.规律比较通,考点互动探究,器材规格,A,1,、,A,2,灯规格相同,R=R,L,L,较大,L,很大,(有铁芯),自感,现象,在,S闭合瞬间,A,2,灯立即亮起来,A,1,灯逐渐变亮,最终两灯一样亮,在开关,S断开时,A灯逐渐变暗直至熄灭,产生,原因,开关闭合时,流过电感线圈的电流迅速增大,线圈中产生自感电动势,阻碍电流的增大,流过A,1,灯的电流比流过,A,2,灯的电流增加得慢,断开开关,S时,流过线圈,L,的电流减小,自感电动势阻碍电流的减小,通过,L,的电流通过,A灯,A灯不会立即熄灭,若,R,L,I,A,则A灯熄灭前要闪亮一下,若,R,L,R,A,原来的电流,I,L,I,A,则A灯逐渐变暗直至熄灭,不会闪亮一下,考点互动探究器材规格A1、A2灯规格相同,R=RL,L较大,考点互动探究,例,3,2017,北京卷,图,27,-,10,甲和乙是教材中演示自感现象的两个电路图,L,1,和,L,2,为电感线圈,.,实验时,断开开关,S,1,瞬间,灯,A,1,突然闪亮,随后逐渐变暗,;,闭合开关,S,2,灯,A,2,逐渐变亮,而另一个相同的灯,A,3,立即变亮,最终,A,2,与,A,3,的亮度相同,.,下列说法正确的是,(,),A,.,图甲中,A,1,与,L,1,的电阻值相同,B,.,图甲中,闭合,S,1,电路稳定后,A,1,中,电流大于,L,1,中电流,C,.,图乙中,变阻器,R,与,L,2,的电阻值相同,D,.,图乙中,闭合,S,2,瞬间,L,2,中电流与变阻器,R,中电流相等,甲乙,图,27,-,10,考点互动探究例3 2017北京卷 图27-10甲,考点互动探究,答案,C,解析,分析图甲,断开开关,S,1,瞬间,A,1,突然闪亮,说明流经,A,1,的电流瞬间增大,从而得到,S,1,闭合,电路稳定时,A,1,中的电流小于,L,1,中的电流,选项,B,错误,.,由并联电路特点可知,A,1,的电阻值大于,L,1,的电阻值,选项,A,错误,.,分析图乙,开关,S,2,闭合后,灯,A,2,逐渐变亮,A,3,立即变亮,说明闭合,S,2,瞬间,A,2,与,A,3,中的电流不相等,那么,L,2,与,R,中的电流也不相等,选项,D,错误,.,最终,A,2,与,A,3,亮度相同,说明流经,A,2,与,A,3,的电流相同,由欧姆定律可知,R,与,L,2,的电阻值相等,选项,C,正确,.,考点互动探究答案 C解析 分析图甲,断开开关S1瞬间,考点互动探究,变式题,2018,江苏常州检测,如图,27,-,11,所示,电路中,A,、,B,是两个完全相同的灯泡,L,是一个自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈,C,是电容很大的电容器,.,当,S,闭合时,A,、,B,灯泡的发光情况是,(,),A,.,S,刚闭合后,A,亮一下又逐渐熄灭,B,逐渐变亮,B,.,S,刚闭合后,B,亮一下又逐渐变暗,A,逐渐变亮,C,.,S,闭合足够长时间后,A,和,B,一样亮,D,.,S,闭合足够长时间后,A,、,B,都熄灭,图,27,-,11,考点互动探究变式题 2018江苏常州检测 如图,考点互动探究,答案,A,考点互动探究答案 A,考点互动探究,例,4,(,多选,)1824,年,法国科学家阿拉果完成了著名的,“,圆盘实验,”,.,实验中将一铜圆盘水平放置,在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针,如图,27,-,12,所示,实验中发现,当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转,时,磁针也随着一起转动起来,但略有滞后,.,下列说法正确的是,(,),A,.,圆盘上产生了感应电动势,B,.,圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动,C,.,在圆盘转动的过程中,磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化,D,.,圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流,此电流产生的磁场导致磁针转动,考向二,对涡流的考查,图,27,-,12,考点互动探究例4(多选)1824年,法国科
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