高考物理一轮复习 第九章 电磁感应 第2讲法拉第电磁感应定律 自感 涡流课件 教科选修32.ppt
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1、第第2 2讲法拉第电磁感应定律自感涡流讲法拉第电磁感应定律自感涡流2013届高考一轮物理复习课件选修届高考一轮物理复习课件选修3-2第九章第九章 电磁感应(教科版)电磁感应(教科版)2021/8/11 星期三1感应电动势感应电动势(1)概念:在概念:在_中产生的电动势;中产生的电动势;(2)产生条件:穿过回路的产生条件:穿过回路的_发生改变,与电路是否发生改变,与电路是否闭合闭合_(3)方向判断:感应电动势的方向用方向判断:感应电动势的方向用_或或_判断判断法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律(考纲要求考纲要求)1.电电磁感磁感应现应现象象磁通量磁通量无关无关楞次定律楞次定律右手定右手定则则2
2、021/8/11 星期三2法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律(1)内容:感应电动势的大小跟穿过这内容:感应电动势的大小跟穿过这一电路的一电路的_成正比成正比磁通量的磁通量的变变化率化率闭闭合合电电路欧姆路欧姆22021/8/11 星期三3导体切割磁感线时的感应电动势导体切割磁感线时的感应电动势(1)导体垂直切割磁感线时感应电动势可用导体垂直切割磁感线时感应电动势可用E _求出,求出,式中式中l为导体切割磁感线的有效长度为导体切割磁感线的有效长度(2)导体棒在磁场中转动时导体棒以端点为轴,在匀强磁导体棒在磁场中转动时导体棒以端点为轴,在匀强磁场中垂直于磁感线方向匀速转动产生感应电动势场中垂直于
3、磁感线方向匀速转动产生感应电动势3Blv2021/8/11 星期三4自感现象自感现象(1)概念:由于导体本身的概念:由于导体本身的_变化而产生的电磁感应变化而产生的电磁感应现象称为自感,由于自感而产生的感应电动势叫做现象称为自感,由于自感而产生的感应电动势叫做_(2)表达式:表达式:E_.(3)自感系数自感系数L相关因素:与线圈的相关因素:与线圈的_、形状、形状、_以及是否有以及是否有铁芯有关铁芯有关单位:亨利单位:亨利(H,1 mH _ H,1 H _ H)电电流流1自感自感电动势电动势大小大小匝数匝数103 106 自感、涡流自感、涡流(考纲要求考纲要求)2021/8/11 星期三5涡涡流
4、流当当线线圈中的圈中的电电流流发发生生变变化化时时,在它附近的任何,在它附近的任何导导体中都会体中都会产产生生_,这这种种电电流像水的漩流像水的漩涡涡所以叫所以叫涡涡流流电电磁感磁感应应的重要的重要应应用用(1)电电磁阻尼:当磁阻尼:当导导体在磁体在磁场场中运中运动时动时,感,感应电应电流会使流会使导导体体受到受到_,安培力的方向,安培力的方向总总是是_导导体的相体的相对对运运动动(2)电电磁磁驱动驱动:如果磁:如果磁场场相相对对于于导导体体转动转动,在,在导导体中会体中会产产生生_使使导导体受到安培力的作用,安培力使体受到安培力的作用,安培力使导导体运体运动动起起来来交流感交流感应电动应电动
5、机就是利用机就是利用_的原理工作的的原理工作的(3)电磁阻尼电磁阻尼和和电电磁磁驱动驱动的原理体的原理体现现了了_的推广的推广应应用用2感感应电应电流流阻碍阻碍感感应电应电流流电电磁磁驱动驱动楞次定律楞次定律安培力安培力2021/8/11 星期三62021/8/11 星期三72021/8/11 星期三8如如图图922所示,半径所示,半径为为r的金属的金属圆盘圆盘在垂直于在垂直于盘盘面的匀面的匀强强磁磁场场B中,中,绕绕O轴轴以角速度以角速度沿逆沿逆时针时针方向方向匀速匀速转动转动,则则通通过电过电阻阻R的的电电流的方向流的方向和大小是和大小是(金属金属圆盘圆盘的的电电阻不阻不计计)()图图92
6、2答案答案D12021/8/11 星期三9在匀在匀强强磁磁场场中,有一个接有中,有一个接有电电容器容器的的单单匝匝导线导线回路,如回路,如图图923所示,所示,已知已知C30 F,L15 cm,L28 cm,磁磁场场以以5102 T/s的速率增加,的速率增加,则则()A电电容器上极板容器上极板带带正正电电,带电带电荷量荷量为为6105 CB电电容器上极板容器上极板带负电带负电,带电带电荷量荷量为为6105 CC电电容器上极板容器上极板带带正正电电,带电带电荷量荷量为为6109 CD电电容器上极板容器上极板带负电带负电,带电带电荷量荷量为为6109 C1图图9232021/8/11 星期三10解
7、析解析电容器两极板间的电势差电容器两极板间的电势差U等于感应电动势等于感应电动势E,由,由法拉第电磁感应定律,可得法拉第电磁感应定律,可得E L1L22104 V,电,电容器的带电荷量容器的带电荷量QCUCE6109 C,再由楞次定律,再由楞次定律可知上极板的电势高,带正电,可知上极板的电势高,带正电,C项正确项正确答案答案C2021/8/11 星期三11如如图图924所示所示为为一光滑一光滑轨轨道,其中道,其中MN部分部分为为一段一段对对称称的的圆圆弧,两弧,两侧侧的直的直导轨导轨与与圆圆弧相切,在弧相切,在MN部分有如部分有如图图所所示的匀示的匀强强磁磁场场,有一,有一较较小的金属小的金属
8、环环如如图图放置在放置在P点,金属点,金属环环由静止自由由静止自由释释放,放,经经很多次来回运很多次来回运动动后,下列判断正确的有后,下列判断正确的有()A金属金属环环仍能上升到与仍能上升到与P等高等高处处B金属金属环环最最终终将静止在最低点将静止在最低点C金属金属环环上升的最大高度与上升的最大高度与MN等高等高D金属金属环环上升的最大高度一直在上升的最大高度一直在变变小小3图图9242021/8/11 星期三12解析解析金属环在进入磁场以及穿出磁场的过程中,都将产金属环在进入磁场以及穿出磁场的过程中,都将产生涡流,机械能转化为内能,金属环的动能变小当金属生涡流,机械能转化为内能,金属环的动能
9、变小当金属环只在磁场中运动时,不再产生涡流,最后将在环只在磁场中运动时,不再产生涡流,最后将在MN之间之间来回运动,所以最后上升的最大高度与来回运动,所以最后上升的最大高度与MN等高等高答案答案C2021/8/11 星期三13闭闭合回路由合回路由电电阻阻R与与导线组导线组成,其内部磁成,其内部磁场场大小按大小按Bt图图变变化,方向如化,方向如图图925所示,所示,则则回路中回路中 ()A电电流方向流方向为顺时针为顺时针方向方向B电电流流强强度越来越大度越来越大C磁通量的磁通量的变变化率恒定不化率恒定不变变D产产生的感生的感应电动势应电动势越来越大越来越大4图图9252021/8/11 星期三1
10、4答案答案AC2021/8/11 星期三15考点一考点一法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律E En n 的应用的应用2021/8/11 星期三162021/8/11 星期三17如如图图926甲所示,一个甲所示,一个电电阻阻值为值为R,匝数,匝数为为n的的圆圆形金形金属属线线圈与阻圈与阻值为值为2R的的电电阻阻R1连连接成接成闭闭合回路,合回路,线线圈的半径圈的半径为为r1,在,在线线圈中半径圈中半径为为r2的的圆圆形区域内存在垂直于形区域内存在垂直于线线圈平圈平面向里的匀面向里的匀强强磁磁场场,磁感,磁感应应强强度度B随随时间时间t变变化的关系化的关系图线图线如如图图926乙所示,乙所示,图
11、线图线与横、与横、纵轴纵轴的截距分的截距分别为别为t0和和B0.导线导线的的电电阻不阻不计计,求,求0至至t1时间时间内,内,【典例【典例1】图图9262021/8/11 星期三18(1)通通过电过电阻阻R1上的上的电电流大小和方向;流大小和方向;(2)通通过电过电阻阻R1上的上的电电荷量荷量q及及电电阻阻R1上上产产生的生的热热量量2021/8/11 星期三19答案答案见解析见解析2021/8/11 星期三20(1)计算通过导线横截面的电荷量一定要用平均电流乘以时计算通过导线横截面的电荷量一定要用平均电流乘以时间间.2021/8/11 星期三21(2011广西二模广西二模)如如图图927所示
12、,所示,边长为边长为a、电电阻阻为为R的正方形的正方形闭闭合合线线框框ABCD在匀在匀强强磁磁场场中中绕绕AB边边匀速匀速转动转动,磁感,磁感应应强强度度为为B,初始初始时时刻刻线线框所在平面与磁感框所在平面与磁感线线垂直,垂直,经过经过t时间时间后后转过转过120角,求:角,求:(1)线线框内感框内感应电应电流在流在t时间时间内的平均内的平均值值;(2)转过转过120角角时时感感应电动势应电动势的瞬的瞬时值时值;(3)设线设线框框电电阻阻为为R,则这则这一一过过程通程通过线过线框框导线导线截面的截面的电电荷荷量量【变式变式1】图图9272021/8/11 星期三222021/8/11 星期三
13、23对对于于导导体平体平动动切割磁感切割磁感线产线产生感生感应电动势应电动势的的计计算式算式EBlv,应应从以下几个方面理解和掌握从以下几个方面理解和掌握(1)公式使用条件公式使用条件:本公式是在一定条件下得出的,除了磁:本公式是在一定条件下得出的,除了磁场场是匀是匀强强磁磁场场外,外,还还需需B、l、v三者相互垂直三者相互垂直实际问题实际问题中当它中当它们们不相互垂直不相互垂直时时,应应取垂直的分量取垂直的分量进进行行计计算,公式算,公式可可为为EBlvsin,为为B与与v方向方向间间的的夹夹角角考点二考点二导体切割磁感线产生感应电动势的计算导体切割磁感线产生感应电动势的计算2021/8/1
14、1 星期三24(3)有效性有效性:公式中的:公式中的l为为有效切割有效切割长长度,即度,即导导体与体与v垂直的垂直的方向上的投影方向上的投影长长度度图图中有效中有效长长度分度分别为别为:甲甲图图:lcdsin;乙乙图图:沿:沿v1方向运方向运动时动时,lMN;沿;沿v2方向运方向运动时动时,l0.图图9282021/8/11 星期三25(4)相相对对性:性:EBlv中的速度中的速度v是相是相对对于磁于磁场场的速度,的速度,若磁若磁场场也运也运动动,应应注意速度注意速度间间的相的相对对关系关系2021/8/11 星期三26如如图图929所示,水平放置的三条光滑平行金属所示,水平放置的三条光滑平行
15、金属导轨导轨abc,相距均相距均为为d1 m,导轨导轨ac间间横跨一横跨一质质量量为为m1 kg的金属棒的金属棒MN,棒与,棒与导轨导轨始始终终良好接触,棒的良好接触,棒的电电阻阻r2,导轨导轨的的电电阻忽略不阻忽略不计计在在导轨导轨bc间间接一接一电电阻阻为为R2 的灯泡,的灯泡,导轨导轨ac间间接一理想接一理想电压电压表整个装置放在磁感表整个装置放在磁感应应强强度度B2T的匀的匀强强磁磁场场中,磁中,磁场场方向垂直方向垂直导轨导轨平面向下,平面向下,现对现对棒棒MN施加一水施加一水平向右的拉力平向右的拉力F,使棒从静止开始运,使棒从静止开始运动动,试试求:求:【典例典例2】图图929202
16、1/8/11 星期三27(1)若施加的水平恒力若施加的水平恒力F8 N,则则金属棒达到金属棒达到稳稳定定时时速度速度为为多少?多少?(2)若施加的水平外力功率恒定,棒达到若施加的水平外力功率恒定,棒达到稳稳定定时时速度速度为为1.5 m/s,则则此此时电压时电压表的表的读读数数为为多少?多少?(3)若施加的水平外力功率恒若施加的水平外力功率恒为为P20 W,经历经历t1 s时间时间,棒的速度达到棒的速度达到2 m/s,则则此此过过程中灯泡程中灯泡产产生的生的热热量是多少量是多少?解析解析(1)当当F与安培力平衡与安培力平衡时时,金属棒速度达到,金属棒速度达到稳稳定,定,设设稳稳定定时时速度大小
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