物理专题九 电磁感应 第2讲 法拉第电磁感应定律 自感和涡流

第2讲法拉第电磁感应定律 自感和涡流一、法拉第电磁感应定律1.磁通量变化率：表示磁通量变化的快慢，大小为t21t.2.法拉第电磁感应定律磁通量的变化率(1)内容：在电磁感应现象中，电路中感应电动势的大小跟_成正比.3.导体切割磁感线时产生的感应电动势导体棒切割磁感线时，可有以下三种情况：切割方式电动势表达式说明垂直切割E_导体棒与磁场方向垂直；磁场为匀强磁场倾斜切割EBlvsin 其中为v与B的夹角旋转切割(以一端为轴)EBl2Blv 【基础检测】1.将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是()A.感应电动势的大小与线圈的匝数无关B.穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大C.穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大D.感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同答案：C电磁感应 自感电流(3)自感系数 L有关因素：与线圈的_、_、_以及是否有铁芯有关.线圈越长，单位长度上线圈的匝数越多，横截面积越大，它的自感系数越_.线圈中插入铁芯，自感系数会增大很多.长短形状匝数大单位：亨利(H)，1 mH103 H，1 H106 H.(4)自感现象的应用和防止应用：如日光灯电路中的镇流器、振荡电路等.日光灯电路是由启动器、镇流器和灯管组成的._在日光灯启动时起到开关作用，正常工作时断开；镇流器的作用是在灯开始点亮时起_的作用，在日光灯正常发光时起_作用.防止：制作精密电阻时，采用_绕法，防止自感现象的发生，减小因自感而造成的误差.启动器产生瞬时高压降压限流双线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，叫做_.涡流【基础检测】2.如图 9-2-1 所示，A、B 两灯相同，L 是带铁芯的电阻可不计的线圈，下列说法中正确的是()A.开关 S 合上瞬间，A 灯先亮 B 灯后亮B.S 合上稳定后，A、B 同时亮着C.S 断开瞬间，A、B 同时熄灭D.S 断开瞬间，B 立即熄灭，A 闪亮一下再熄灭图 9-2-1解析：开关 S 闭合的瞬间，两灯同时获得电压，所以A、B 同时发光.由于线圈的电阻可以忽略，灯 A 逐渐被短路，流过 A 灯的电流逐渐减小最后熄灭，B 灯电流逐渐增大，故 A、B 错误；断开开关 S 的瞬间，B 灯的电流突然消失，立即熄灭，流过线圈的电流将要减小，产生自感电动势，相当电源，自感电流流过 A 灯，所以 A 灯突然闪亮一下再熄灭，故 C 错误，D 正确.答案：D考点 1 对法拉第电磁感应定律的理解 重点归纳1.磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率(续表)（续表）【考题题组】1(2016年北京卷)如图9-2-2所示，匀强磁场中有两个导体圆环a、b，磁场方向与圆环所在平面垂直磁感应强度B随时间均匀增大两圆环半径之比为21，圆环中产生的感应电动势分别为Ea和Eb，不考虑两圆环间的相互影响下列说法正确的是()图9-2-2AEaEb41，感应电流均沿逆时针方向BEaEb41，感应电流均沿顺时针方向CEaEb21，感应电流均沿逆时针方向DEaEb21，感应电流均沿顺时针方向考点 2 对自感现象的分析 重点归纳自感中“闪亮”与“不闪亮”问题项目与线圈串联的灯泡与线圈并联的灯泡电路图通电时电流逐渐增大，灯泡逐渐变亮电流突然增大，然后逐渐减小达到稳定断电时电流逐渐减小，灯泡逐渐变暗，电流方向不变电路中稳态电流为I1、I2：若I2I1，灯泡逐渐变暗；若I2I1，灯泡闪亮后逐渐变暗两种情况灯泡中电流方向均改变【考题题组】 2.(多选)如图923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，L1、L2是两个完全相同的电灯，E是内阻不计的电源.t0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分别表示通过电灯L1和L2中的电流，规定图中箭头所示方向为电流正方向，以下各图中能定性描述电流I随时间t变化关系的是() 图 9-2-3ABCD答案：AC 3.(多选)如图924甲、乙所示，电路中的电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，且小于灯泡A的电阻，接通S，使电路达到稳定，灯泡A发光，则() 甲 乙 图924A.在电路甲中，断开 S 后，A 将逐渐变暗B.在电路甲中，断开 S 后，A 将先变得更亮，然后才逐渐变暗C.在电路乙中，断开 S 后，A 将逐渐变暗D.在电路乙中，断开 S 后，A 将先变得更亮，然后才逐渐变暗解析：题图甲所示电路中，灯 A 和自感线圈 L 串联，电流相同，断开 S 时，线圈上产生自感电动势，阻碍原电流的减小，通过 R、A 形成回路，灯 A 逐渐变暗.题图乙所示电路中，电阻 R 和灯 A 串联，灯 A 和电阻 R 的总电阻大于线圈 L 的电阻，电流则小于线圈 L 中的电流，断开 S时，电源不给灯供电，而线圈 L 产生自感电动势阻碍电流的减小，通过 R、A 形成回路，灯 A 中电流比原来大，变得更亮，然后逐渐变暗.答案：AD方法导体切割磁感线产生的感应电动势的计算方法1.平动类型感应电动势的计算：EBlv.(1)该类型中导体平动切割磁感线.(2)正交性：B、l、v 相互垂直时公式成立.(3)有效性：式中的 l 为有效切割长度，即导体在垂直于 v 方向上的投影长度，如图 9-2-5 所示.图 9-2-5图9-2-6 例 1：(2016 年新课标卷)如图 9-2-7 所示，M 为半圆形导线框，圆心为 OM；N 是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为 ON；两导线框在同一竖直平面(纸面)内；两圆弧半径相等；过直线 OMON 的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面.现使线框 M、N 在 t0 时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面、且过 OM和ON 的轴，以相同的周期 T 逆时针匀速转动，则()图 9-2-7【触类旁通】(2017 年上海松江区期末)如图 9-2-9 所示，两根粗细均匀的金属杆 AB 和 CD 的长度均为 L，电阻均为 R，质量分别为 3m 和 m，用两根等长的、质量和电阻均不计的、不可伸长的柔软导线将它们连成闭合回路，悬跨在绝缘的、水平光滑的圆棒两侧，AB 和 CD 处于水平放置状态.在金属杆 AB 的下方有高度为 H 的水平匀强磁场，磁感应强度的大小为 B，方向与回路平面垂直，此时 CD 处于磁场中.现从静止开始释放金属杆 AB，经过一段时间(AB、CD 始终水平)，在 AB 即将进入磁场的上边界时，其加速度为零，此时金属杆 CD 还处于磁场中，在此过程中金属杆AB上产生的焦耳热为 Q.重力加速度为 g，试求：(1)金属杆 AB 即将进入磁场上边界时的速度 v1.(2)在此过程中金属杆 CD 移动的距离 h (3)设金属杆 AB 在磁场中运动的速度为v2，通过计算说明 v2大小的可能范围 图9-2-9和通过导线截面的电量 q.