第2讲 法拉第电磁感应定律 自感 涡流(2015)

第2讲法拉第电磁感应定律自感涡流1.感应电动势(1)概念：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．电磁感应现象磁通量无关楞次定律右手定则热点一法拉第电磁感应定律的应用2．法拉第电磁感应定律(1)内容：感应电动势的大小跟穿过这一电路的_________________成正比．(2)公式：E＝n，其中n为线圈匝数．磁通量的变化率ΔΦΔt(3)说明：闭合电路欧姆ER＋r(4)感应电流与感应电动势的关系：遵守____________定律，即I＝_________.a.E＝n是普适规律，一般计算平均电动势b.E的大小与Φ、ΔΦ的大小无必然联系.c.磁感应强度B不变，回路面积发生变化E＝nB回路面积不变，磁感应强度发生变化E＝nS其中是B－t图象的斜率，S为线圈在磁场中有效面积ΔΦΔt1．(单选)(2011广东)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2．(单选)如图(a)所示，圆形线圈M的匝数为50匝，它的两个端点a、b与理想电压表相连，线圈中磁场方向如图，线圈中磁通量的变化规律如图(b)所示，则ab两点的电势高低与电压表读数为A．φa＞φb,20VB．φa＞φb,10VC．φa＜φb,20VD．φa＜φb,10V3．(单选)如图所示，虚线框内存在均匀变化的匀强磁场，三个电阻的阻值之比R1∶R2∶R3＝1∶2∶3，电路中导线的电阻不计．当S1、S2闭合，S3断开时，闭合回路中感应电流为I；当S2、S3闭合，S1断开时，闭合回路时感应电流为5I；当S1、S3闭合，S2断开时，闭合回路中感应电流为()．A．0B．3IC．6ID．7I1．公式E＝Blv的使用条件(1)匀强磁场．(2)B、l、v三者相互垂直．2．E＝Blv的“四性”(1)正交性：本公式是在一定条件下得出的，除磁场为匀强磁场外，还需B、l、v三者互相垂直．(2)瞬时性：若v为瞬时速度，则E为相应的瞬时感应电动势．热点二导体切割磁感线产生感应电动势的计算(3)有效性：公式中的L为导体切割磁感线的有效长度．如图中，棒的有效长度为ab间的距离．(4)相对性：E＝Blv中的速度v是导体相对磁场的速度，若磁场也在运动，应注意速度间的相对关系．4．(单选)如图所示，平行金属导轨间距为d，一端跨接电阻为R，匀强磁场磁感强度为B，方向垂直平行导轨平面，一根长金属棒与导轨成θ角放置，棒与导轨的电阻不计，当棒沿垂直棒的方向以恒定速度v在导轨上滑行时，通过电阻的电流是（）A．Bdv/RB．Bdvsinθ/RC．Bdvcosθ/RD．Bdv/(Rsinθ)5．(单选)如图水平桌面上固定有一半径为R的金属细圆环，环面水平，圆环每单位长度的电阻为r，空间有一匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向竖直向下；一长度为2R、电阻可忽略的导体棒置于圆环左侧并与环相切，切点为棒的中点．棒在拉力的作用下以恒定加速度a从静止开始向右运动，运动过程中棒与圆环接触良好．下列说法正确的是()．A．拉力的大小在运动过程中保持不变B．棒通过整个圆环所用的时间为2R/aC．棒经过环心时流过棒的电流为B2aR/πrD．棒经过环心时所受安培力的大小为8B2R2aR/πr6．如图所示，磁感强度B=0.2T的匀强磁场中有一折成30°角的金属导轨aob，导轨平面垂直磁场方向。一条直线MN垂直ob方向放置在轨道上并接触良好。当MN以v=4m/s从导轨O点开始向右平动时，若所有导线单位长度的电阻r。求：1）经过时间t后，闭合回路感应电动势瞬时值和平均值；2）证明：电路中电流I不变反思总结感应电动势两个公式的比较公式E＝nΔΦΔtE＝Blv导体一个回路一段导体适用普遍适用导体切割磁感线意义常用于求平均电动势既可求平均值也可求瞬时值联系本质上是统一的．后者是前者的一种特殊情况．但是，当导体做切割磁感线运动时，用E＝Blv求E比较方便；当穿过电路的磁通量发生变化时，用E＝nΔΦΔt求E比较方便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热点三导体转动切割磁感线产生感应电动势的计算适用条件是导体棒绕一个端点垂直于磁感线匀速转动切割，而不是绕导体棒的中间的某点．221BLVBLE7．(单选)（2012新课标理综卷）如图，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合;磁场方向垂直于半圆面（纸面）向里，磁感应强度大小为B0．使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流。现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化。为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率的大小应为（）tBA．B．C．D．8.金属棒长为l，电阻为r，绕o点以角速度ω做匀速圆周运动，a点与金属圆环光滑接触，如图所示，图中定值电阻的阻值为R，圆环电阻不计，求Uoa。自感、涡流(考纲要求Ⅰ)1.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①定义：在自感现象中产生的感应电动势叫做________________.②表达式：E＝__________.电流自感电动势LΔIΔt(3)自感系数L①相关因素：与线圈的_____、形状、______以及是否有铁芯有关．②单位：亨利(H)，1mH＝______H,1μH＝_____H.大小匝数10－310－62．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．3．自感中“闪亮”与“不闪亮”问题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、I2：①若I2≤I1，灯泡逐渐变暗；②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.4．涡流感应电流1．(多选)如图所示是研究通电自感实验的电路图，A1、A2是两个规格相同的小灯泡，闭合电键调节电阻R，使两个灯泡的亮度相同，调节可变电阻R1，使它们都正常发光，然后断开电键S.重新闭合电键S，则()．A．闭合瞬间，A1立刻变亮，A2逐渐变亮B．闭合瞬间，A2立刻变亮，A1逐渐变亮C．稳定后，L和R两端电势差一定相同D．稳定后，A1和A2两端电势差不相同2．(多选)如图所示的电路中，L为一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，D1、D2是两个完全相同的电灯，E是内阻不计的电源．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分别表示通过电灯D1和D2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()．3．(单选)如图所示，线圈L的自感系数很大，且其电阻可以忽略不计，L1、L2是两个完全相同的小灯泡，随着开关S闭合和断开的过程中，L1、L2的亮度变化情况（）A．S闭合，L1亮度不变，L2亮度逐渐变亮，最后两灯一样亮；S断开，L2立即不亮，L1逐渐变亮B．S闭合，L1亮度不变，L2很亮；S断开，L1、L2立即不亮C．S闭合，L1、L2同时亮，而后L1逐渐熄灭，L2亮度不变；S断开，L2立即不亮，L1亮一下才灭D．S闭合，L1、L2同时亮，而后L1逐渐熄灭，L2逐渐变得更亮；S断开，L2立即熄灭，L1亮一下才灭