1、第28讲 法拉第电磁感应定律 自感,-2-,-3-,考点一,考点二,考点三,法拉第电磁感应定律的理解与应用 核心知识整合,-4-,考点一,考点二,考点三,4.通过回路截面的电荷量q仅与n、和回路电阻R有关,与时间长短无关。推导如下:q=It= 。,-5-,考点一,考点二,考点三,关键能力提升 命题点一 磁通量变化率中面积的理解,答案,解析,-6-,考点一,考点二,考点三,命题点二 B-t图象的理解 【例2】 (多选)矩形导线框abcd放在匀强磁场中,磁感线方向与线圈平面垂直,磁感应强度B随时间变化的图象如图所示,t=0时刻,磁感应强度的方向垂直纸面向里。若规定导线框中感应电流逆时针方向为正,安
2、培力方向取向上为正。则在04 s时间内,线框中的感应电流I、ab边所受安培力F随时间变化的图象正确的是( ),-7-,考点一,考点二,考点三,答案,解析,-8-,考点一,考点二,考点三,-9-,考点一,考点二,考点三,核心知识整合 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。 (2)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E=Blv= Bl2(速度等于中点位置的线速度 l)。,Blv,-10-,考点一,考点二,考点三,2.对公式E=Blv
3、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 =Bl 。 (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。 下表为常见切割情景中的有效长度。,-11-,考点一,考点二,考点三,-12-,考点一,考点二,考点三,-13-,考点一,考点二,考点三,(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-,考点一
4、,考点二,考点三,关键能力提升 命题点一 有效长度的理解,答案,解析,-15-,考点一,考点二,考点三,命题点二 线框切割 【例4】 如图所示,由均匀导线制成的,半径为R的圆环,以v的速度匀速进入一磁感应强度大小为B的匀强磁场。当圆环运动到图示位置(aOb=90)时,a、b两点的电势差为( ),思路点拨当线框在切割磁感线时,要分清内电路和外电路,切割磁感线的部分为等效电源,要结合闭合电路欧姆定律找到电源电动势和电势差的区别。,答案,解析,-16-,考点一,考点二,考点三,【例5】 (多选)如图所示,空间某区域内存在沿水平方向的匀强磁场,一正方形闭合金属线框自磁场上方某处释放后穿过磁场,整个过程
5、线框平面始终竖直,线框边长小于磁场区域上下宽度。以线框刚进入磁场时为计时起点,下列描述线框所受安培力F 随时间t变化关系的图中,可能正确的是( ),-17-,考点一,考点二,考点三,答案,解析,-18-,考点一,考点二,考点三,易错警示当导体框完全在匀强磁场中时,虽然在切割磁感线,但内部磁通量保持不变,此时只有感应电动势却没有感应电流,导体框不受安培力作用。,-19-,考点一,考点二,考点三,自感现象与涡流 核心知识整合 1.互感现象 (1)定义:两个相互靠近的线圈,当一个线圈中的电流发生变化时,它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势,这种现象叫互感。 (2)作用:利用互感现象可以
6、把 由一个线圈传递到另一个线圈,如变压器、收音机的磁性天线。,能量,-20-,考点一,考点二,考点三,2.自感现象 (1)概念:由于导体本身的 变化而产生的电磁感应现象称为自感。 (2)自感电动势 定义:在自感现象中产生的感应电动势叫作 。 表达式:E= 。 (3)自感系数L 相关因素:与线圈的 、形状、 以及是否有铁芯有关。 单位:亨利(H),1 mH= H,1 H= H。,电流,自感电动势,大小,匝数,10-3,10-6,-21-,考点一,考点二,考点三,3.涡流 (1)定义: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 ,这种电流像水的漩涡所以叫涡流。 (2)应用 涡流热效应的
7、应用,如 。 涡流磁效应的应用,如 。,感应电流,真空冶炼炉,探雷器,-22-,考点一,考点二,考点三,关键能力提升 命题点一 电感线圈对电路的影响 【例6】 (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( ),-23-,考点一,考点二,考点三,答案,解析,-24-,考点一,考点二,考点三,【例7】 (多选)如图所示是
8、研究通电自感实验的电路图,L1、L2是两个规格相同的小灯泡,闭合开关调节电阻R,使两灯泡的亮度相同。调节可变电阻R1,使它们都正常发光,然后断开开关S。重新闭合开关S,则( ) A.闭合瞬间,L1立刻变亮,L2逐渐变亮 B.闭合瞬间,L2立刻变亮,L1逐渐变亮 C.稳定后,L和R两端电势差一定相同 D.稳定后,L1和L2两端电势差不相同,答案,解析,-25-,考点一,考点二,考点三,思路点拨自感现象的四大特点 1.自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化。 2.通过线圈中的电流不能发生突变,只能缓慢变化。 3.电流稳定时,自感线圈就相当于普通导体。 4.线圈的自感系数越大,自感现象越明显,自感电动
9、势只是延缓了过程的进行,但它不能使过程停止,更不能使过程反向。,-26-,考点一,考点二,考点三,命题点二 自感互感涡流现象的应用 【例8】 (多选)右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,-27-,考点一,
10、考点二,考点三,【例9】 金属探测器是用来探测金属的仪器,关于其工作原理,下列说法中正确的是( )A.探测器内的探测线圈会产生稳定的磁场 B.只有有磁性的金属物才会被探测器探测到 C.探测到金属物是因为金属物中产生了涡流 D.探测到金属物是因为探测器中产生了涡流,答案,解析,-28-,1,2,3,4,5,1.1823年,科拉顿做了这样一个实验,他将一个磁铁捅入连有灵敏电流计的螺旋线圈,来观察在线圈中是否有电流产生。在实验时,科拉顿为了排除磁铁移动时对灵敏电流计的影响,他通过很长的导线把连在螺旋线圈上的灵敏电流计放到另一间房里。他想,反正产生的电流应该是“稳定”的(当时科学界都认为利用磁场产生的
11、电流应该是“稳定”的),插入磁铁后,如果有电流,跑到另一间房里观察也来得及。就这样,科拉顿开始了实验,然而,无论他跑得多快,他看到的电流计指针都是指在“0”刻度的位置,科拉顿失败了,以下关于科拉顿实验的说法正确的是( ) A.螺旋线圈中磁通量没有改变 B.实验中没有感应电流 C.科拉顿的实验装置是错误的 D.科拉顿实验没有观察到感应电流是因为跑到另一间房观察时,电磁感应过程已结束,答案,解析,-29-,1,2,3,4,5,2.如图所示,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
12、环间的相互影响。下列说法正确的是( )A.EaEb=41,感应电流均沿逆时针方向 B.EaEb=41,感应电流均沿顺时针方向 C.EaEb=21,感应电流均沿逆时针方向 D.EaEb=21,感应电流均沿顺时针方向,答案,解析,-30-,1,2,3,4,5,3.用相同导线绕制的边长为L或2L的四个闭合导体框,以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场,如图所示。在每个线框进入磁场的过程中,M、N两点间的电压分别为Ua、Ub、Uc、Ud。下列判断正确的是( )A.UaUbUcUd B.UaUbUdUc C.Ua=UbUc=Ud D.UbUaUdUc,答案,解析,-31-,1,2,3,4,5,4.如图所示,线
13、圈L的自感系数很大,且其直流电阻可以忽略不计,电源电动势为E,内阻不计,L1、L2是两个完全相同的小灯泡,定值电阻R,开关S闭合和断开的过程中,灯泡L1、L2的亮度变化情况是(灯丝不会断)( )A.S断开,L1闪亮一下逐渐熄灭,L2逐渐熄灭 B.S断开,L1立即熄灭,L2亮一下才逐渐熄灭 C.S闭合,L1先亮且亮度不变,L2后亮且亮度逐渐变亮 D.S闭合,L1先亮后逐渐变暗,L2后亮且亮度逐渐变亮,答案,解析,-32-,1,2,3,4,5,5.电磁炉热效率高达90%,炉面无明火,无烟无废气,“火力”强劲,安全可靠。图示是描述电磁炉工作原理的示意图,下列说法正确的是( )A.当恒定电流通过线圈时,会产生恒定磁场,恒定磁场越强,电磁炉加热效果越好 B.电磁炉通电线圈加交流电后,在锅底产生涡流,进而发热工作 C.在锅和电磁炉中间放一纸板,则电磁炉不能起到加热作用 D.电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅,主要原因是这些材料的导热性能较差,答案,解析,
