必修二第九章第2單元法拉第電磁感應(yīng)定律自感和渦流ppt課件

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電磁感應(yīng)現(xiàn)象,內(nèi)阻,閉合電路歐姆,,3．感生電場與感生電動勢、動生電動勢 (1)感生電場：磁場變化時在周圍空間激發(fā)出的 ． (2)感生電動勢：由 產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫做感 生電動勢． (3)動生電動勢：由于 而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫做 動生電動勢．,導(dǎo)體運動,電場,感生電場,(1)感生電動勢和動生電動勢都屬于感應(yīng)電動勢，但二者 產(chǎn)生機理有所不同． (2)在實際的感應(yīng)電動勢中，可能既有感生電動勢，同時 也有動生電動勢．,變化率,Blv,Blvsinθ,三、互感、自感和渦流 1．互感現(xiàn)象 兩個互相靠近的線圈，當(dāng)一個線圈中的電流變化時，它所產(chǎn)生的變化的 會在另一個線圈中產(chǎn)生 的現(xiàn)象．互感現(xiàn)象可以把 由一個線圈傳遞到另一個線圈，變壓器就是利用 現(xiàn)象制成的． 2．自感現(xiàn)象 由于線圈本身的 發(fā)生變化而在它本身激發(fā)出感應(yīng)電動 勢的現(xiàn)象．,磁場,感應(yīng)電動勢,能量,互感,電流,自感,大小,圈數(shù),10－3 10－6,水的旋渦,5．電磁阻尼 當(dāng)導(dǎo)體在磁場中運動時，感應(yīng)電流會使導(dǎo)體受到安培力，安培力的方向總是 導(dǎo)體的運動的現(xiàn)象． 6．電磁驅(qū)動 如果磁場相對于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動，在導(dǎo)體中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到 的作用， 使導(dǎo)體運動起來，這種作用稱為電磁驅(qū)動． 交流電動機就是利用 的原理制成的．,阻礙,安培力,安培力,電磁驅(qū)動,自感作用延緩了電路中電流的變化，使得在通電瞬間含電感的電路相當(dāng)于斷路；斷電時電感線圈相當(dāng)于一個電源，通過放電回路將儲存的能量釋放出來．,1．下列說法正確的是 ( ) A．線圈中磁通量變化越大，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢 一定越大 B．線圈中的磁通量越大，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一 定越大 C．線圈處在磁場越強的位置，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動 勢一定越大 D．線圈中磁通量變化得越快，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動 勢越大,答案：D,2．下列做法中可能產(chǎn)生渦流的是 ( ) A．把金屬塊放在勻強磁場中 B．讓金屬塊在勻強磁場中做勻速運動 C．讓金屬塊在勻強磁場中做變速運動 D．把金屬塊放在變化的磁場中,解析：渦流就是整個金屬塊中產(chǎn)生的感應(yīng)電流，所以產(chǎn)生渦流的條件就是在金屬塊中產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，即穿過金屬塊的磁通量發(fā)生變化，而A、B、C中磁通量不變化，所以A、B、C錯誤；把金屬塊放在變化的磁場中時，穿過金屬塊的磁通量發(fā)生了變化，有渦流產(chǎn)生，所以D正確．,答案：D,3.(2010·全國卷Ⅰ改編)某地的地磁場磁感應(yīng)強度的豎直分量 方向向下，大小為4.5×10－5T.一靈敏電壓表連接在當(dāng)?shù)厝牒：佣蔚膬砂?，河?00 m，該河段漲潮和落潮時有海水(視為導(dǎo)體)流過．設(shè)落潮時，海水自西向東流，流速為2 m/s.下列說法正確的是 ( ) ①電壓表記錄的電壓為5 mV ②電壓表記錄的電壓為9 mV ③河南岸的電勢較高 ④河北岸的電勢較高 A．①③ B．②③ C．①④ D．②④,解析：可以將海水視為垂直河岸方向放置的導(dǎo)體平動切割地磁場的磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，由E＝BLv＝9 mV，②正確；由右手定則可知，感應(yīng)電流方向由南向北，故河北岸的電勢較高，④正確．,答案： D,4．(2010·北京高考)在如圖9－2－1所示的電路中，兩個 相同的小燈泡L1和L2分別串聯(lián)一個帶鐵芯的電感線 圈L和一個滑動變阻器R.閉合開關(guān)S后，調(diào)整R，使L1 和L2發(fā)光的亮度一樣，此時流過兩個燈泡的電流均 為I.然后，斷開S.若t′時刻再閉合S，則在t′前后的 一小段時間內(nèi)，圖9－2－2正確反映流過L1的電流 i1、流過L2的電流i2隨時間t變化的圖象是 ( ),圖 9－2－1,圖 9－2－2,解析：由題中給出的電路可知，電路由L與L1和L2與R兩個支路并聯(lián)，在t′時刻，L1支路的電流因為有L的自感作用，所以i1由0逐漸增大，L2支路為純電阻電路，i2不存在逐漸增大的過程，所以選項B正確．,答案： B,5．如圖9－2－3所示，在豎直向下 的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中， 有兩根水平放置、相距L且足夠長 的平行金屬導(dǎo)軌AB、CD，在導(dǎo)軌 圖9－2－3 的A、C端連接一阻值為R的電阻，一根垂直于導(dǎo)軌放置的金屬棒ab，質(zhì)量為m，導(dǎo)軌和金屬棒的電阻及它們間的摩擦不計，若用恒力F水平向右拉棒ab使之運動，求金屬棒ab的最大速度．,解析：ab棒受恒力F作用向右加速運動產(chǎn)生感應(yīng)電流，ab棒在磁場中受安 培力F安，如右圖所示．隨著v↑→E↑→I↑→F安↑→F合↓→a↓，當(dāng)ab棒所受合力為零時，加速 度為零，速度最大．此時 F－F安＝0 ① F安＝BIL ②,對法拉第電磁感應(yīng)定律的理解,2．對公式的理解,如圖9－2－4所示，導(dǎo)線全部 為裸導(dǎo)線，半徑為r的圓內(nèi)有垂直于圓 平面的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B，一 根長度大于2r的導(dǎo)線MN以速度v在圓環(huán)上無摩擦地自左端勻速滑到右端，電路的固定電阻為R，其余電阻不計，求MN從圓環(huán)的左端滑到右端的過程中電阻R上的電流的平均值和通過電阻R的電荷量．,圖9－2－4,[思路點撥] 求電荷量要從電流的平均值來考慮．,[學(xué) 之 用],1．如圖9－2－5所示半徑為r的n 匝線圈套在邊長為L的正方形 abcd之外，勻強磁場局限在正 方形區(qū)域內(nèi)且垂直穿過正方形 圖9－2－5 面積．當(dāng)磁感應(yīng)強度以ΔB/Δt的變化率均勻變化時，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的大小是多少？,導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的計算,[師 之 說],1．導(dǎo)體平動切割磁感線 對于導(dǎo)體平動切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的計算式E＝Blv，應(yīng)從以下幾個方面理解和掌握． (1)正交性：本公式是在一定條件下得出的，除了磁場是勻 強磁場外，還需B、l、v三者相互垂直．實際問題中當(dāng)它們不相互垂直時，應(yīng)取垂直的分量進(jìn)行計算，公式可為E＝Blvsinθ，θ為B與v方向間的夾角．,圖9－2－6,[關(guān)鍵一點] 在利用上述公式計算電動勢時，要特別注意：先判定屬于哪種情況，是否符合公式的使用條件．,在范圍足夠大，方向豎 直向下的勻強磁場中，B＝0.2 T， 有一水平放置的光滑框架，寬度為 L＝0.4 m，如圖9－2－8所示，框架 圖9－2－8 上放置一質(zhì)量為0.05 kg、電阻為1 Ω的金屬桿cd，框架電阻不計．若桿cd以恒定加速度a＝2 m/s2，由靜止開始做勻變速運動，求： (1)在5 s內(nèi)平均感應(yīng)電動勢是多少？ (2)第5 s末回路中的電流多大？ (3)第5 s末作用在桿cd上的水平外力多大？,[思路點撥] 解答本題時應(yīng)把握以下兩點： (1)分清求解感應(yīng)電動勢時用速度的平均值還是瞬時值． (2)求解第(3)問時合理應(yīng)用牛頓第二定律．,[答案] (1)0.4 V (2)0.8 A (3)0.164 N,在計算感應(yīng)電動勢時，要審清題意，看清題目要求的是平均感應(yīng)電動勢還是瞬時感應(yīng)電動勢，并正確地選用公式.,[學(xué) 之 用] 2．如圖9－2－9所示，一直導(dǎo)體棒質(zhì) 量為m、長為l、電阻為r，其兩端 放在位于水平面內(nèi)間距也為l的光 滑平行導(dǎo)軌上，并與之緊密接觸； 圖9－2－9 棒左側(cè)兩導(dǎo)軌之間連接一可控制的負(fù)載電阻(圖中未畫出)；導(dǎo)軌置于勻強磁場中，磁場的磁感應(yīng)強度大小為B，方向垂直于導(dǎo)軌所在平面．開始時，給導(dǎo)體棒一,個平行于導(dǎo)軌的初速度v0.在棒的運動速度由v0減小至v1的過程中，通過控制負(fù)載電阻的阻值使棒中的電流I保持恒定．導(dǎo)體棒一直在磁場中運動．若不計導(dǎo)軌電阻，求此過程中導(dǎo)體棒上感應(yīng)電動勢的平均值．,自感現(xiàn)象的分析,[師 之 說],[關(guān)鍵一點] (1)通電時線圈中產(chǎn)生的自感電動勢阻礙電流的增加，感應(yīng) 電流與原電流方向相反，此時含線圈L的支路相當(dāng)于斷開． (2)斷電時線圈中產(chǎn)生的自感電動勢阻礙線圈中電流的減少， 感應(yīng)電流與原電流方向相同，在與線圈串聯(lián)的回路中，線 圈相當(dāng)于電源，它提供的電流從原來的IL逐漸變?。鬟^ 燈A的電流方向與原來相反． (3)線圈的自感系數(shù)越大，現(xiàn)象越明顯．自感電動勢只是延緩 了過程的進(jìn)行，但它不能使過程停止，更不能使過程反向．,如圖9－2－10所示的電 路中，三個相同的燈泡a、b、c和 電感L1、L2與直流電源連接，電感 的電阻忽略不計．開關(guān)S從閉合狀 圖9－2－10 態(tài)突然斷開時，下列判斷正確的有 ( ) A．a(chǎn)先變亮，然后逐漸變暗 B．b先變亮，然后逐漸變暗 C．c先變亮，然后逐漸變暗 D．b、c都逐漸變亮,[思路點撥] 分析此類問題應(yīng)先明確原電流的方向，然后判斷自感電流的方向及大小變化．在斷開開關(guān)時還要看線圈和用電器能不能形成回路．,[解析] a、b、c三個燈泡相同，設(shè)S閉合時通過三個燈泡的電流均是I，則L1中的電流為2I，L2中的電流為I.在S斷開瞬間，L1中的電流由2I逐漸減小，L2的電流由I逐漸減小，L1、L2中的產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相同，故b、c兩燈的電流逐漸減小，即b、c兩燈逐漸變暗，B、C錯誤，D項錯誤； 兩個支路的電流匯集后為2I通過a燈，a燈電流由2I反向減弱，故a燈中的先變亮再逐漸變暗，即A正確．,[答案] A,解決此類問題的關(guān)鍵： (1)無論是通電自感還是斷電自感，都是阻礙引起自感 電流的變化． (2)當(dāng)電路中有電感時，若電路中的電流發(fā)生變化，電 感的作用總是阻礙電流的變化．純電感線圈在電流穩(wěn)定時相當(dāng)于一根短路導(dǎo)線，非純電感線圈在電流穩(wěn)定時相當(dāng)于一個定值電阻.,3．(2010·江蘇高考)如圖9－2－ 11所示的電路中，電源的電 動勢為E，內(nèi)阻為r，電感L的 電阻不計，電阻R的阻值大于 圖9－2－11 燈泡D的阻值．在t＝0時刻閉合開關(guān)S，經(jīng)過一段時間 后，在t＝t1時刻斷開S.下列表示A、B兩點間電壓UAB 隨時間t變化的圖象中，正確的是 ( ),[學(xué)之用],圖9－2－12,答案：B,1．(2010·新課標(biāo)全國卷)如圖9－2－13 所示，兩個端面半徑同為R的圓柱 形鐵芯同軸水平放置，相對的端面 之間有一縫隙，鐵芯上繞導(dǎo)線并與 電源連接，在縫隙中形成一勻強磁 圖9－2－13 場．一銅質(zhì)細(xì)直棒ab水平置于縫隙中，且與圓柱軸線等高、垂直．讓銅棒從靜止開始自由下落，銅棒下落距離為0.2R時銅棒中電動勢大小為E1，下落距離為0.8R時電動勢大小為E2.忽略渦流損耗和邊緣效應(yīng)．關(guān)于E1、E2的大小和銅棒離開磁場前兩端的極性，下列判斷正確的是 ( ),A．E1E2，a端為正 B．E1E2，b端為正 C．E1E2，a端為正 D．E1E2，b端為正,答案：D,2.(2011·寧德模擬)在水平桌面上，一個面積為S的圓形金屬 框置于勻強磁場中，線框平面與磁場垂直，磁感應(yīng)強度 B1隨時間t的變化關(guān)系如圖9－2－14甲所示，0～1 s內(nèi)磁場 方向垂直線框平面向下．圓形金屬框與兩根水平的平行金 屬導(dǎo)軌相連接，導(dǎo)軌上放置一根導(dǎo)體棒，導(dǎo)體棒的長為 L、電阻為R，且與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)體棒處于另一勻強磁 場B2中，如圖乙所示．若導(dǎo)體棒始終保持靜止，則其所受 的靜摩擦力f隨時間變化的圖象是圖9－2－15中的(設(shè)向右 的方向為靜摩擦力的正方向) ( ),解析：由圖甲可知在0～1 s內(nèi)磁感應(yīng)強度均勻增大，產(chǎn)生穩(wěn)恒感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律可判斷感應(yīng)電流的方向為逆時針；由左手定則可知，導(dǎo)體棒受到的安培力的方向是水平向左，導(dǎo)體棒靜止不動，靜摩擦力方向水平向右，為正方向．同理，分析以后幾秒內(nèi)靜摩擦力的方向，從而得出f－t圖象為B圖．,答案：B,3．(2011·徐州模擬)如圖9－2－16所示， A、B、C是相同的白熾燈，L是自感 系數(shù)很大、電阻很小的自感線圈． 現(xiàn)將S閉合，下面說法正確的是( ) 圖9－2－16 A．B、C燈同時亮，A燈后亮 B．A、B、C燈同時亮，然后A燈逐漸變暗，最后熄滅 C．A燈一直不亮，只有B燈和C燈亮 D．A、B、C燈同時亮，并且亮暗沒有變化,解析：由于線圈的自感系數(shù)很大，在開關(guān)閉合瞬間線圈的阻礙作用很大，線圈中電流為零，所以電流通過A和B、C支路，三燈同時亮；隨著L中的電流增大，A中電流逐漸減??；由于線圈L的電阻很小，電路達(dá)到穩(wěn)定時線圈短路，燈泡A中電流為零，最后熄滅，故B項正確．,答案：B,點擊此圖片進(jìn)入課下提知能,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,