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第28讲 法拉第电磁感应定律 自感,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,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,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=0.1 m,竖直边长H=0.3 m,匝数为N1。线圈的下边处于匀强磁场内,磁感应强度B0=1.0 T,方向垂直线圈平面向里。线圈中通有可在02.0 A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10 m/s2),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0.5 kg,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=0.1 m。当挂盘中放质量为0.01 kg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)0.1 T/s,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,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,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。,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。,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。,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,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,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,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,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。,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,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,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,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,基础夯实精准归纳,题组突破强化提升,核心剖析归纳提升,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。,
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