物理第十章 电磁感应 28 法拉第电磁感应定律 自感

第第2828讲讲法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律自感自感-3-基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升法拉第电磁感应定律的理解与应用1.感应电动势(1)感应电动势: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。(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:闭合电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的_成正比。(2)公式:E=,其中n为线圈匝数。(3)感应电流与感应电动势的关系:遵循闭合电路定律,即电磁感应现象磁通量无关楞次定律 右手定则磁通量的变化率欧姆-4-基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升1.扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌。为了有效隔离外界振动对STM的扰动,在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板,并施加磁场来快速衰减其微小振动,如图所示。无扰动时,按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场;出现扰动后,对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是() 答案解析解析关闭装置的原理是利用电磁阻尼。当薄板进出磁场时产生感应电流,薄板受安培力,安培力总是阻碍导体相对磁场的运动,从而使薄板尽快停下来。选项中,B项无法有效阻碍上下振动,C项无法有效阻碍上下左右振动,D项无法有效阻碍上下振动。只有A项阻碍上下左右振动最有效。 答案解析关闭A-5-基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升2.小明同学设计了一个“电磁天平”,如图甲所示,等臂天平的左臂为挂盘,右臂挂有矩形线圈,两臂平衡。线圈的水平边长L=0.1m,竖直边长H=0.3m,匝数为N1。线圈的下边处于匀强磁场内,磁感应强度B0=1.0T,方向垂直线圈平面向里。线圈中通有可在02.0A范围内调节的电流I。挂盘放上待测物体后,调节线圈中电流使天平平衡,测出电流即可测得物体的质量。(重力加速度g取10m/s2)-6-基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升(1)为使电磁天平的量程达到0.5kg,线圈的匝数N1至少为多少?(2)进一步探究电磁感应现象,另选N2=100匝、形状相同的线圈,总电阻R=10。不接外电流,两臂平衡。如图乙所示,保持B0不变,在线圈上部另加垂直纸面向外的匀强磁场,且磁感应强度B随时间均匀变大,磁场区域宽度d=0.1m。当挂盘中放质量为0.01kg的物体时,天平平衡,求此时磁感应强度的变化率答案 (1)25匝(2)0.1T/s-7-基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升-8-基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升-9-基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升-10-基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升切割磁感线问题1.导体切割磁感线时的感应电动势(1)当B、l、v三者相互垂直时,部分导体切割磁感线产生的感应电动势的公式:E=。式中l为导体切割磁感线的有效长度。Blv -11-基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升2.对公式E=Blv的理解(1)正交性:该公式适用于匀强磁场,且B、l、v三者两两垂直,若三者中任意二者平行,则导体都不切割磁感线,E=0。(2)平均性:导体平动切割磁感线时,若v为平均速度,则E为平均感应电动势,即(3)瞬时性:若v为瞬时速度,则E为相应的瞬时感应电动势。(4)有效性:公式中的l为有效切割长度,即导体在与v垂直的方向上的投影长度。-12-基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升下表为常见切割情景中的有效长度。-13-基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升(5)相对性:E=Blv中的速度v是相对于磁场的速度,若磁场也运动时,应注意速度间的相对关系。-14-基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升D-15-基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升-16-基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升A-17-基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升1.计算感应电动势两个公式的比较 -18-基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升2.感应电动势的本质(1)感生电动势:变化的磁场产生感生电场,感生电场使自由电荷发生定向移动而产生的感应电动势。(2)动生电动势:导体运动切割磁感线,自由电荷在洛伦兹力的作用下发生定向移动而产生的感应电动势。-19-基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升自感现象与涡流1.自感现象:由于通过导体的发生变化而引起的电磁感应现象。2.自感电动势:自感现象中产生的电动势叫自感电动势。3.自感系数:由导体本身的特性决定,线圈越,单位长度上的匝数越,横截面积越,它的自感系数就越大;线圈中加入铁芯,自感系数也会。自感系数的单位是(H)。4.涡流:当线圈中的电流发生变化时,在它附近的任何导体中都会产生像水的旋涡状的。5.涡流的应用:真空冶炼炉、电磁炉、金属探测器等。6.互感现象:两个相互靠近的线圈中,一个线圈中的电流变化时,它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生的现象。互感典型应用:电流、电压互感器和变压器。电流长多大增大亨利感应电流感生电动势-20-基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升1.(多选)下图为新一代炊具电磁炉,无烟、无明火、无污染、不产生有害气体、无微波辐射、高效节能等是电磁炉的优势所在。电磁炉是利用电流通过线圈产生磁场,当磁场的磁感线通过含铁质锅底部时,即会产生涡流,使锅体本身自行高速发热,然后再加热锅内食物。下列相关说法正确的是()A.锅体中的涡流是由恒定的磁场产生的B.恒定磁场越强,电磁炉的加热效果越好C.锅体中的涡流是由变化的磁场产生的D.提高磁场变化的频率,可提高电磁炉的加热效果 答案解析解析关闭由电磁感应原理可知,锅体中的涡流是由变化的磁场产生的。提高磁场变化的频率,产生的感应电动势变大,可提高电磁炉的加热效果,C、D正确。 答案解析关闭CD-21-基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升2.(多选)如图甲所示的电路中,L为一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈,D1、D2是两个完全相同的灯泡,E是一内阻不计的电源。t=0时刻,闭合开关S,经过一段时间后,电路达到稳定,t1时刻断开开关S。I1、I2分别表示通过灯泡D1和D2的电流,规定图中箭头所示的方向为电流正方向,则图乙中能定性描述电流I随时间t变化关系的是() 答案解析解析关闭当S闭合时,D1、D2同时亮且通过的电流大小相等,但由于L的自感作用,D1被短路,I1逐渐减小到零,I2逐渐增大至稳定;当S再断开时,D2马上熄灭,D1与L组成回路,由于L的自感作用,D1慢慢熄灭,电流反向且减小。综上所述知A、C正确。 答案解析关闭AC-22-基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升1.通电自感和断电自感比较如下表 -23-基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升-24-基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升2.自感现象中自感线圈的作用理想自感线圈的特点可以总结为这样几句话:闭合瞬间,像断路;稳定时,像导线,断开时,像电源。对直流电阻不能忽略的线圈,稳定时像一个电阻。3.分析自感现象的两点注意(1)通过自感线圈中的电流不能发生突变,即通电过程中,电流是逐渐变大,断电过程中,电流是逐渐变小。(2)断电自感现象中灯泡是否“闪亮”问题的判断,在于对电流大小的分析,若断电后通过灯泡的电流比原来大,则灯泡先闪亮后再慢慢熄灭。