适用于新教材2024版高考物理一轮总复习第11章电磁感应第2讲法拉第电磁感应定律及其应用课件

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一、法拉第电磁感应定律1.感应电动势(1)概念:在　电磁感应现象　中产生的电动势。 (2)产生条件:穿过回路的　磁通量　发生改变,与电路是否闭合　无关　。在电源内部由负极指向正极(3)方向判断:感应电动势的方向用　楞次定律　或　右手定则　判断。 
3.导体切割磁感线的情形v是导体相对磁场的速度
(2)线圈匝数n越多,磁通量越大,产生的感应电动势也越大。(　×　)(3)公式E=Blv中的l是导体棒的总长度。(　×　)(4)磁场相对导体棒运动时,导体棒中也可能产生感应电动势。(　√　)
二、自感、涡流1.自感现象(1)概念:由于导体本身的　电流　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作　自感电动势　。 
(3)自感系数L①相关因素:与线圈的　大小　、形状、　匝数　以及是否有铁芯有关。 ②单位:亨利(H),1 mH=　10-3　 H,1 μH=　10-6　 H。 
2.涡流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 感应电流 ,这种电流看起来像水的漩涡,所以叫涡流。 3.电磁阻尼导体在磁场中运动时,感应电流会使导体受到安培力,安培力的方向总是　阻碍　导体的运动。 4.电磁驱动如果磁场相对于导体转动,在导体中会产生　感应电流　使导体受到安培力而运动起来。 易错辨析·判一判(5)线圈中的电流越大,自感系数也越大。(　×　)(6)对于同一线圈,当电流变化越快时,线圈中的自感电动势越大。(　√　)
2.法拉第电磁感应定律应用的三种情况
3.在有关图像问题中,磁通量的变化率 是Φ-t图像上某点切线的斜率,利用斜率和线圈匝数可以确定该点感应电动势的大小。
典例1.(多选)空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场,其边界如图甲中虚线MN所示。一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为S,将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内,圆心O在MN上。t=0时磁感应强度的方向如图甲所示;磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示。则在t=0到t=t1的时间间隔内(　　)A.圆环所受安培力的方向始终不变B.圆环中的感应电流始终沿顺时针方向
思维点拨 (1)根据楞次定律判定感应电流方向,但要注意若由此盲目认为安培力方向始终不变,易错选。(2)根据感应电动势E=S有效 计算电动势,然后根据闭合电路欧姆定律计算电流,但要注意S有效为圆环回路在磁场中的有效面积,而不是圆环回路的面积。答案 BC
解析 根据楞次定律可知,圆环中的感应电流始终沿顺时针方向,B正确。从0到t1,电流方向未变,磁场方向改变,根据左手定则,安培力方向必定改变,A错误。
对点演练1.(多选)(2023天津模拟)将一段导线绕成如图甲所示的闭合回路,并固定在水平面内。回路的ab边置于磁感应强度大小为B1、方向竖直向下的匀强磁场Ⅰ中;回路的圆环区域内有竖直方向的磁场Ⅱ,以竖直向下为磁场Ⅱ的正方向,其磁感应强度B随时间t变化的图像如图乙所示。导线的总电阻为R,圆环面积为S,ab边长为L,
则下列说法正确的是(　　)
2.如图甲所示,正方形硬质金属框abcd放置在磁场中,金属框平面与磁场方向垂直。磁感应强度B随时间t变化规律如图乙所示。在0~0.2 s与0.2~0.6 s的时间内(　　)A.通过金属框的电荷量之比为2∶1B.金属框中电流的电功率之比为4∶1C.金属框中产生的焦耳热之比为4∶1D.金属框ab边受到的安培力方向相同答案 B
导体棒切割磁感线时,可有以下三种情况
典例2.如图所示,abcd为水平放置的U形光滑金属导轨,ab与cd的间距为l,导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场,磁感应强度大小为B,导轨电阻不计,金属杆MN倾斜放置,与导轨成θ角,单位长度的电阻为r。保持金属杆以速度v沿平行于cd的方向滑动(金属杆滑动过程中与导轨接触良好),则(　　)
思维点拨 根据E=BLv,L是有效的切割长度,求解感应电动势。根据闭合电路欧姆定律求感应电流的大小。由F=BIL求安培力,由功率公式求解金属杆的热功率。答案 B
对点演练3.(2020浙江卷)如图所示,固定在水平面上的半径为r的金属圆环内存在方向竖直向上,磁感应强度大小为B的匀强磁场。长为l的金属棒,一端与圆环接触良好,另一端固定在竖直导电转轴OO'上,随轴以角速度ω匀速转动。在圆环的A点和电刷间接有阻值为R的电阻和电容为C、板间距为d的平行板电容器,有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态。已知重力加速度为g,不计其他电阻和摩擦,
下列说法正确的是(　　)
4.(多选)(2021广东卷)如图所示,水平放置足够长光滑金属导轨abc和de,ab与de平行,bc是以O为圆心的圆弧导轨。圆弧be左侧和扇形Obc内有方向如图的匀强磁场。金属杆OP的O端与e点用导线相接,P端与圆弧bc接触良好。初始时,可滑动的金属杆MN静止在平行导轨上。若杆OP绕O点在匀强磁场区域内从b到c匀速转动时,回路中始终有电流,则此过程中,下列说法正确的有(　　)A.杆OP产生的感应电动势恒定B.杆OP受到的安培力不变C.杆MN做匀加速直线运动D.杆MN中的电流逐渐减小答案 AD
解析 杆OP产生的感应电动势E= BL2ω是恒定的,选项A正确;杆OP开始转动后,回路中产生电流,杆MN因为受安培力也开始运动切割磁感线,杆MN中也产生了与杆OP中相反的感应电动势,导致杆MN和杆OP中的电流变小,杆OP受到的安培力变小,选项B错误,D正确;因为杆MN中的电流变小,受到的安培力也变小,杆MN做的是加速度减小的加速运动,选项C错误。
通电自感和断电自感的比较
典例3.图甲和图乙是教材中演示自感现象的两个电路图,L1和L2为电感线圈,A1、A2和A3为规格相同的灯泡。实验时,断开开关S1瞬间,灯A1突然闪亮,随后逐渐变暗;闭合开关S2,灯A2逐渐变亮,而另一个相同的灯A3立即变亮,最终A2与A3的亮度相同。下列说法正确的是(　　)A.图甲中,A1与L1的电阻值相同B.图甲中,闭合S1,电路稳定后,A1中电流大于L1中电流C.图乙中,变阻器R与L2的电阻值相同D.图乙中,闭合S2瞬间,L2中电流与变阻器R中电流相等
思维点拨 线圈在电路中发生自感现象,根据楞次定律可知,感应电流要“阻碍”使原磁场变化的电流的变化。电流突然增大时,会感应出逐渐减小的反向电流,使电流逐渐增大;电流突然减小时,会感应出逐渐减小的同向电流,使电流逐渐减小。答案 C解析 题图甲中,S1断开的瞬间,灯A1闪亮,故稳定时IL1>IA1,又由于RL1和RA1两端电压相等,故电阻RL1