92法拉第电磁感应定律-自感和涡流解析课件.ppt

1、运动的合成和分解的应用运动的合成和分解的应用1.小船渡河小船渡河鄂尔多斯一中物理组：赵春光鄂尔多斯一中物理组：赵春光第九章第九章 电磁感应电磁感应遵守闭合电路欧姆定律，遵守闭合电路欧姆定律，即：即：在在电磁感应现象电磁感应现象中产生的电动势。中产生的电动势。无论电路是否闭合，只要穿过电路的无论电路是否闭合，只要穿过电路的磁磁通量通量发生变化，电路中就一定有感应电动势。发生变化，电路中就一定有感应电动势。产生感应电动势的那部分导体就相当于产生感应电动势的那部分导体就相当于电源电源。导体的电阻相当于导体的电阻相当于电源内阻电源内阻，其中其中电流方电流方向由低电势指向高电势向由低电势指向高电势。EI

2、RrB减小减小B减小减小+-考点一：考点一：感应电动势感应电动势1.概念：概念：2.条件：条件：3.方向：方向：4.与感应电流的关系：与感应电流的关系：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的电路的磁通量变化率磁通量变化率成正比。成正比。2.公式：公式：(n为线圈的匝数为线圈的匝数)特别提醒：特别提醒：感应电动势的大小由穿过电路的磁感应电动势的大小由穿过电路的磁通量的变化率通量的变化率 和线圈的匝数和线圈的匝数n共同决定，而共同决定，而与磁通量与磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化量的大小没有必的大小没有必然联系。然联系。tEnt 用公式用公式 求感应电动势求

3、感应电动势时，时，S为线圈在磁场范围内的为线圈在磁场范围内的有效面积有效面积。BEnSt 通过通过回路截面的电荷量回路截面的电荷量q仅与仅与n、和回路电阻和回路电阻R有关，有关，与时间长短无关。与时间长短无关。_nnqItttRR 考点二：考点二：法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律1.内容：内容：考点二：考点二：法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律练练1.穿过闭合回路的磁通量穿过闭合回路的磁通量随时间随时间t变化的图象变化的图象分别如下图所示下列关于回路中产生的分别如下图所示下列关于回路中产生的感应电动势的论述中正确的是感应电动势的论述中正确的是()A图中，回路产生的感应电动势恒定不变图中，

4、回路产生的感应电动势恒定不变B图中，回路产生的感应电动势一直在变大图中，回路产生的感应电动势一直在变大C图中，回路在图中，回路在0t1时间内产生的感应电动时间内产生的感应电动势小于在势小于在t1t2时间内产生的感应电动势时间内产生的感应电动势D图中，回路产生的感应电动势先变小再变图中，回路产生的感应电动势先变小再变大大D练练2.如下图所示，三个相同的金属圆环内如下图所示，三个相同的金属圆环内存在不同的有界匀强磁场，虚线表示环的存在不同的有界匀强磁场，虚线表示环的某条直径已知所有磁场的磁感应强度随某条直径已知所有磁场的磁感应强度随时间变化的关系都满足时间变化的关系都满足Bkt，方向如图所，方向如

5、图所示测得示测得A环中感应电流强度为环中感应电流强度为I，则，则B环环和和C环内感应电流强度分别为环内感应电流强度分别为()AIBI，IC0 BIBI，IC2ICIB2I，IC2I DIB2I，IC0D练练3.如图所示是高频焊接原理示意图。线圈中通如图所示是高频焊接原理示意图。线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝产生大量热量，生感应电流，感应电流通过焊缝产生大量热量，将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少。以下说法正确的是分发热很少。以下说法正确的是()A

6、电流变化的频率越高，电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高得越快焊缝处的温度升高得越快B电流变化的频率越低，电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高得越快焊缝处的温度升高得越快C工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小处的电阻小D工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大处的电阻大AD练练4.一个由电阻均匀的导线绕制成的闭合线圈放一个由电阻均匀的导线绕制成的闭合线圈放在匀强磁场中，如图所示，线圈平面与磁场方向在匀强磁场中，如图所示，线圈平面与磁场方向成成60角，磁感应强度随时间均匀变化，用下列角，磁感应强度随时

7、间均匀变化，用下列哪种方法可使感应电流增加一倍哪种方法可使感应电流增加一倍()A把线圈匝数增加一倍把线圈匝数增加一倍B把线圈面积增加一倍把线圈面积增加一倍C把线圈半径增加一倍把线圈半径增加一倍D改变线圈与磁场方向的夹角改变线圈与磁场方向的夹角解析：设导线的电阻率为解析：设导线的电阻率为，横截面积为，横截面积为S0，线圈的半，线圈的半径为径为r，则，则:200sinsin22Bnn rS rEBttInrRRtSC练练5.(09年全国卷年全国卷）如图，匀强磁场的磁）如图，匀强磁场的磁感应强度方向垂直于纸面向里，大小随时感应强度方向垂直于纸面向里，大小随时间的变化率间的变化率B/t=k，k为负的常

8、量。用为负的常量。用电阻率为电阻率为、横截面积为、横截面积为S的硬导线做成一的硬导线做成一边长为边长为 l 的方框。将方框固定于纸面内，的方框。将方框固定于纸面内，其右半部位于磁场区域中求：其右半部位于磁场区域中求：导线中感应电流的大小；导线中感应电流的大小；磁场对方框作用力的大磁场对方框作用力的大小随时间的变化率。小随时间的变化率。(2)导线框所受磁场力的大小为导线框所受磁场力的大小为F=BIl，它随时间，它随时间的变化率为的变化率为：2 288FBklSk l SIll ktt 解析：解析：(1)(1)线框中产生的感应电动势：线框中产生的感应电动势：212BESl ktt4lRS8EklS

9、IR运动方向和磁感线方向垂直：运动方向和磁感线方向垂直：EBlv.2.导体切割磁感线产生的感应电动势导体切割磁感线产生的感应电动势运动方向和磁感线不垂直运动方向和磁感线不垂直EBlvsin；为导线运动方向跟为导线运动方向跟磁感线磁感线方向的夹角方向的夹角本公式是在一定条件下得出的，除了磁场是匀本公式是在一定条件下得出的，除了磁场是匀强磁场外，还需强磁场外，还需B、l、v三者相互垂直实际问题三者相互垂直实际问题中当它们不相互垂直时，应取垂直的分量进行计中当它们不相互垂直时，应取垂直的分量进行计算。算。应用公式应用公式 E=Blv 时应注意：时应注意：考点二：考点二：法拉第电磁感应定律法拉第电磁感

10、应定律公式中的公式中的l为有效切割长度。为有效切割长度。如图，棒的有效长度为如图，棒的有效长度为ab的弦长的弦长考点二：考点二：法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律导体平动切割磁感线时，若导体平动切割磁感线时，若v为平均速度，则为平均速度，则E为平均感应电动势；若为平均感应电动势；若v为瞬时速度，则为瞬时速度，则E为相应为相应的瞬时感应电动势。的瞬时感应电动势。EBlv中的速度中的速度v是相对于磁场的速度，若磁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。场也运动时，应注意速度间的相对关系。甲：甲：lcdsin(容易错认为容易错认为labsin)。vvvvabcd丙丙考点二：考点

11、二：法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律乙：沿乙：沿v1方向运动时，方向运动时，lMN；沿；沿v2方向运动时，方向运动时，l0。丙：丙：a、b、c、d四种情况的四种情况的 l 相同。相同。导体棒以棒上某点为轴在垂直磁场平面内匀速导体棒以棒上某点为轴在垂直磁场平面内匀速转动切割磁感线产生感应电动势：转动切割磁感线产生感应电动势：212EBl导体棒导体棒以端点以端点为轴为轴匀速转动：匀速转动：导体棒导体棒以棒中点以棒中点为轴为轴匀速转动：匀速转动：导体棒导体棒以棒中任以棒中任意点为轴意点为轴匀速转动：匀速转动：22121()2EBllOABOAB(AO或或BO两点的两点的电势差不为零。电势差不为零

12、。)218AOBOUUB l考点二：考点二：法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律E=0提示：提示：往往用来求往往用来求t时间内的平均感应时间内的平均感应电动势；而电动势；而EBlvsin常用来求瞬时感应电动势常用来求瞬时感应电动势.但两公式又是统一的，一般来说，公式但两公式又是统一的，一般来说，公式 适用于磁场变化求感应电动势，适用于磁场变化求感应电动势，EBlv 适用于切适用于切割磁感线求感应电动势。割磁感线求感应电动势。EntEnt拓展：拓展：若一个金属圆盘绕圆心匀若一个金属圆盘绕圆心匀速转动，边缘与圆心之间存在电速转动，边缘与圆心之间存在电势差：势差：OA212AOUB R特别提醒：特别

13、提醒：求通过回路的电量时必须求平均电动求通过回路的电量时必须求平均电动势，再求平均电流，然后求电量。势，再求平均电流，然后求电量。R考点二：考点二：法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律练练6.(2010全国全国卷卷)某地的地磁场磁感应强度的某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下，大小为竖直分量方向向下，大小为4.5105 T。一灵。一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸，河宽敏电压表连接在当地入海河段的两岸，河宽100 m，该河段涨潮和落潮时有海水，该河段涨潮和落潮时有海水(视为导体视为导体)流过。流过。设落潮时，海水自西向东流，流速为设落潮时，海水自西向东流，流速为2 m/s。下。下列说法正

14、确的是列说法正确的是()A电压表记录的电压为电压表记录的电压为5 mVB电压表记录的电压为电压表记录的电压为9 mVC河南岸的电势较高河南岸的电势较高 D河北岸的电势较高河北岸的电势较高BD练练7.如图所示，长为如图所示，长为 6 m 的导体的导体 AB 在磁感应强度在磁感应强度 B0.1T的匀强磁场中，以的匀强磁场中，以 AB 上的一点上的一点 O 为轴，为轴，沿着顺时针方向旋转角速度沿着顺时针方向旋转角速度=5rad/s，O 点距点距 A 端为端为 2m，求，求 AB的电势差。的电势差。_21422BOBOBOBOBoBOlEBlvBlBlV4BOBOBOUEV2112AOAOAOAOUE

15、BlV()()143ABABAOBOUVVV 解析：解析：BO段切割磁感线产生的感应段切割磁感线产生的感应电动势：电动势：同理可得：同理可得：练练8.放在绝缘水平面上的两条平行导轨放在绝缘水平面上的两条平行导轨MN和和PQ之间宽度为之间宽度为L，在，在MNQP间存在磁感应强度为间存在磁感应强度为B的的匀强磁场，匀强磁场，B的方向垂直于导轨平面，导轨左端的方向垂直于导轨平面，导轨左端接有阻值为接有阻值为R的电阻，其他部分电阻不计导轨的电阻，其他部分电阻不计导轨右端接一电容为右端接一电容为C的电容器，长为的电容器，长为2L的金属棒放的金属棒放在导轨上与导轨垂直且接触良好，其在导轨上与导轨垂直且接触

16、良好，其a端放在导轨端放在导轨PQ上现将金属棒以上现将金属棒以a端为轴，以角速度端为轴，以角速度沿导沿导轨平面顺时针旋转轨平面顺时针旋转90角，如图所示，解答下列角，如图所示，解答下列问题问题(设导轨长度比设导轨长度比2L长得多长得多)(1)电阻电阻R中流过的最大感应电流；中流过的最大感应电流；(2)通过电阻通过电阻R的总电量。的总电量。解析：解析：(1)从从ab棒以棒以a端为轴旋，直到端为轴旋，直到b端脱离导轨端脱离导轨的过程中，其感应电动势不断增大，对的过程中，其感应电动势不断增大，对C不断充不断充电，同时又与电，同时又与R构成回路，如图所示。构成回路，如图所示。R上的最大电压：上的最大电

17、压：通过通过R R的最大电流：的最大电流：2222mmUEBL vBLLBL均22mmEBLIRRab脱离导轨前通过脱离导轨前通过R的电量：的电量：_2_13322EB SBBLqItttLLRR tRRR ab棒转动到棒转动到d点时，电容哭器的带电量：点时，电容哭器的带电量：22CmqCUCEBLC 222332(2)22BLqqqBLCBLCRR总 由于通过导体由于通过导体自身的电流变化自身的电流变化而产而产生的电磁感应现象。生的电磁感应现象。2.自感电动势自感电动势定义定义:由导体自身电流变化所产生的感应电动势由导体自身电流变化所产生的感应电动势表达式：表达式：自感系数自感系数L相关因素

18、：与线圈的相关因素：与线圈的长短长短、横截面积、形状、横截面积、形状、匝数匝数以及是否有铁芯等有关以及是否有铁芯等有关。单位：亨利单位：亨利(H)，1mH10-3H，1H10-6H。IELt考点三：考点三：自感和涡流自感和涡流1.自感现象：自感现象：由楞次定律知，自感电动势总是阻碍原来导体中由楞次定律知，自感电动势总是阻碍原来导体中电流的变化。当回路中的电流的变化。当回路中的电流增加电流增加时，自感电动时，自感电动势和原来电流的方向势和原来电流的方向相反相反；当回路中的；当回路中的电流减小电流减小时，自感电动势和原来电流的方向时，自感电动势和原来电流的方向相同相同。自感对。自感对电路中的电流变

19、化有电路中的电流变化有延迟作用延迟作用，使电流不能，使电流不能突变突变。3.涡流：放在变化磁场中的金属块，由于穿过金涡流：放在变化磁场中的金属块，由于穿过金属块的属块的磁通量磁通量发生变化，在其内部产生像发生变化，在其内部产生像旋涡旋涡一一样的样的感应电流感应电流，这种电流叫做涡电流。简称涡流。，这种电流叫做涡电流。简称涡流。自感电动势的方向：自感电动势的方向：考点三：考点三：自感和涡流自感和涡流B练练9.在如图所示的电路中，在如图所示的电路中，A、B是相同的两个灯泡，是相同的两个灯泡，L是一是一个带铁芯的线圈，直流电阻可个带铁芯的线圈，直流电阻可不计。调节不计。调节R，电路稳定时两，电路稳定

20、时两灯都正常发光，则在开关合上灯都正常发光，则在开关合上和断开时和断开时()A.两灯同时点亮，同时熄灭两灯同时点亮，同时熄灭B.合上合上S时，时，B比比A先达到正常发光状态先达到正常发光状态C.断开断开S时，时，A、B两灯都不会立即熄灭，通过两灯都不会立即熄灭，通过A、B两灯的电流方向都与原来电流的方向相同两灯的电流方向都与原来电流的方向相同D.断开断开S时，时，A灯会突然闪亮一下后再熄灭灯会突然闪亮一下后再熄灭预习教程预习教程P170-174电磁感应定律的综合应用的内容电磁感应定律的综合应用的内容完成完成限时规范特训手册限时规范特训手册P317-318中第九章第中第九章第2单元的内容单元的内容作业：作业：再见再见