高考物理人教版選修3-2 9.2《楞次定律 自感現(xiàn)象》課件

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歡迎進(jìn)入物理課堂 1 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 1 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 在中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì) 產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體就相當(dāng)于 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 電源 閉合電路歐姆定律 2 法拉第電磁感應(yīng)定律 1 內(nèi)容 電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小 跟穿過(guò)這一電路的成正比 3 導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E 其中 為的夾角 磁通量的變化率 BLvsin 速度與磁場(chǎng)方向 3 互感一個(gè)線(xiàn)圈中電流變化 而在另一個(gè)線(xiàn)圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象 稱(chēng)為 互感現(xiàn)象產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 稱(chēng)為 4 自感 1 的電磁感應(yīng)現(xiàn)象 叫做自感現(xiàn)象 自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫 互感 互感電動(dòng)勢(shì) 導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生 自感電動(dòng)勢(shì) 正 正 3 線(xiàn)圈的自感系數(shù)與線(xiàn)圈的 等因素有關(guān) 實(shí)驗(yàn)表明 自感系數(shù)越大 另外 帶有鐵芯的線(xiàn)圈的自感系數(shù)比沒(méi)有鐵芯時(shí)得多 自感系數(shù)的單位是 符號(hào)為 更小的單位有 1H mH 1H H 大小 形狀 圈數(shù) 是否帶有鐵芯 線(xiàn)圈的橫截面積越大 線(xiàn)圈越長(zhǎng) 匝數(shù)越多 大 亨利 H 毫亨 mH 微亨 H 103 106 5 渦流 1 定義 當(dāng)線(xiàn)圈中的電流隨時(shí)間變化時(shí) 線(xiàn)圈附近的任何導(dǎo)體中都會(huì)產(chǎn)生 電流在導(dǎo)體內(nèi)很像水的旋渦 因此把它叫做渦電流 簡(jiǎn)稱(chēng)渦流 2 渦流的應(yīng)用 等 3 渦流的防止 為減小渦流 電動(dòng)機(jī) 變壓器鐵芯是用疊成的 而不采用整塊硅鋼鐵芯 感應(yīng)電流 自成閉合 真空冶煉爐 探雷器 安檢門(mén) 互相絕緣的薄硅鋼片 回路 案例1 2010 江蘇高考 一矩形線(xiàn)框置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 線(xiàn)框平面與磁場(chǎng)方向垂直 先保持線(xiàn)框的面積不變 將磁感應(yīng)強(qiáng)度在1s時(shí)間內(nèi)均勻地增大到原來(lái)的兩倍 接著保持增大后的磁感應(yīng)強(qiáng)度不變 在1s時(shí)間內(nèi) 再將線(xiàn)框的面積均勻地減小到原來(lái)的一半 先后兩個(gè)過(guò)程中 線(xiàn)框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的比值為 答案 B 即時(shí)鞏固1 有一面積為S 100cm2的金屬環(huán) 電阻為R 0 1 環(huán)中磁場(chǎng)變化規(guī)律如圖所示 且磁場(chǎng)方向垂直環(huán)面向里 在t1到t2時(shí)間內(nèi) 環(huán)中感應(yīng)電流的方向如何變化 通過(guò)金屬環(huán)的電荷量為多少 解析 1 由楞次定律 可以判斷金屬環(huán)中感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?答案 逆時(shí)針?lè)较? 01C 考點(diǎn)二導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)所產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算1 導(dǎo)體平動(dòng)切割磁感線(xiàn)所產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算 1 當(dāng)L v與B兩兩垂直 且導(dǎo)體上各點(diǎn)以相同的速率在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中切割磁感線(xiàn)時(shí) 產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為 E BLv 2 當(dāng)L B L v 而B(niǎo)與v成 夾角時(shí) 如圖甲所示 導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為 E BLvsin 甲乙 3 若導(dǎo)線(xiàn)是曲折的 則L應(yīng)是導(dǎo)線(xiàn)的有效切割長(zhǎng)度 即為導(dǎo)線(xiàn)兩端點(diǎn)在v B所決定平面的垂線(xiàn)上的投影長(zhǎng)度 如圖乙所示的3種情況 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相同 4 公式E BLv中 若v為一段時(shí)間內(nèi)的平均速度 則E為平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 若v為瞬時(shí)速度 則E為瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 案例2 2009 山東理綜 如圖所示 一導(dǎo)線(xiàn)彎成半徑為a的半圓形閉合回路 虛線(xiàn)MN右側(cè)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 方向垂直于回路所在的平面 回路以速度v向右勻速進(jìn)入磁場(chǎng) 直徑CD始終與MN垂直 從D點(diǎn)到達(dá)邊界開(kāi)始到C點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)為止 下列結(jié)論正確的是 A 感應(yīng)電流方向不變B CD段直導(dǎo)線(xiàn)始終不受安培力C 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值Em Bav 答案 A C D 即時(shí)鞏固2 2011 安徽理綜 如圖所示的區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 電阻為R 半徑為L(zhǎng) 圓心角為45 的扇形閉合導(dǎo)線(xiàn)框繞垂直于紙面的O軸以角速度 勻速轉(zhuǎn)動(dòng) O軸位于磁場(chǎng)邊界 則線(xiàn)框內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值為 A B C D 解析 扇形閉合導(dǎo)線(xiàn)框切割磁感線(xiàn)的有效長(zhǎng)度始終是半徑L 各點(diǎn)的平均速度 導(dǎo)線(xiàn)框進(jìn)磁場(chǎng)和出磁場(chǎng)時(shí)有感應(yīng)電流產(chǎn)生 由法拉第電磁感應(yīng)定律和有效值的定義有 可得 故D正確 A B C錯(cuò)誤 答案 D 案例3 半徑為a的圓形區(qū)域內(nèi)有均勻磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 0 2T 磁場(chǎng)方向垂直紙面向里 半徑為b的金屬圓環(huán)與磁場(chǎng)同心放置 磁場(chǎng)與環(huán)面垂直 其中a 0 4m b 0 6m 金屬圓環(huán)上分別接有燈L1 L2 兩燈的電阻均為R0 2 一金屬棒MN與金屬圓環(huán)接觸良好 棒與環(huán)的電阻均忽略不計(jì) 1 若棒以v0 5m s的速率在環(huán)上向右勻速滑動(dòng) 求棒滑過(guò)圓環(huán)直徑OO 的瞬間 如圖所示 MN中的電動(dòng)勢(shì)和流過(guò)燈L1的電流 2 撤去中間的金屬棒MN 將右面的半圓環(huán)OL2O 以O(shè)O 為軸向上翻轉(zhuǎn)90 若此時(shí)磁場(chǎng)隨時(shí)間均勻變化 其變化率為T(mén) s 求L1的功率 解析 1 棒通過(guò)圓環(huán)直徑時(shí)切割磁感線(xiàn)的有效長(zhǎng)度L 2a 棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E BLv B 2av0 0 2 0 8 5V 0 8V 當(dāng)不計(jì)棒和圓環(huán)的電阻時(shí) 直徑OO 兩端的電壓U E 0 8V 通過(guò)燈L1的電流為 2 右半圓環(huán)上翻90 后 穿過(guò)回路的磁場(chǎng)有效面積為原來(lái)的一半 S a2 磁場(chǎng)變化時(shí)回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為由于L1 L2兩燈相同 圓環(huán)電阻不計(jì) 所以每個(gè)燈的電壓均為L(zhǎng)1的功率為 答案 1 0 8V0 4A 2 1 28 10 2W 即時(shí)鞏固3 如圖 金屬桿ab放在光滑的水平金屬導(dǎo)軌上 與導(dǎo)軌組成閉合矩形電路 長(zhǎng)l1 0 8m 寬l2 0 5m 回路總電阻R 0 2 回路處在豎直向上的磁場(chǎng)中 金屬桿用水平繩通過(guò)定滑輪連接質(zhì)量M 0 04kg的木塊 磁感應(yīng)強(qiáng)度從B0 1T開(kāi)始隨時(shí)間均勻增強(qiáng) 5s末木塊將離開(kāi)水平面 不計(jì)一切摩擦 g取10m s2 求回路中的電流 答案 0 4A 考點(diǎn)三自感現(xiàn)象及互感現(xiàn)象1 通電自感和斷電自感的比較 2 互感兩個(gè)線(xiàn)圈之間未經(jīng)導(dǎo)線(xiàn)連接 但當(dāng)一個(gè)線(xiàn)圈中的電流變化時(shí) 它所產(chǎn)生的變化的磁場(chǎng)會(huì)在另一個(gè)線(xiàn)圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 這種現(xiàn)象稱(chēng)為互感 互感過(guò)程中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為互感電動(dòng)勢(shì) 互感現(xiàn)象是變壓器的工作基礎(chǔ) 在電子電路中 互感現(xiàn)象會(huì)影響電路的正常工作 應(yīng)設(shè)法減小電路間的互感 案例4 2010 北京理綜 在如圖所示的電路中 兩個(gè)相同的小燈泡L1和L2分別串聯(lián)一個(gè)帶鐵芯的電感線(xiàn)圈L和一個(gè)滑動(dòng)變阻器R 閉合開(kāi)關(guān)S后 調(diào)整R 使L1和L2發(fā)光的亮度一樣 此時(shí)流過(guò)兩個(gè)燈泡的電流均為I 然后 斷開(kāi)S 若t 時(shí)刻再閉合S 則在t 前后的一小段時(shí)間內(nèi) 正確反映流過(guò)L1的電流i1 流過(guò)L2的電流i2隨時(shí)間t變化的圖象是 解析 電路圖如下圖所示 t 時(shí)刻閉合S 則由于線(xiàn)圈L的自感作用 通過(guò)小燈泡L1的電流i1從零逐漸增加 直到達(dá)到穩(wěn)定值I 故小燈泡L1的電流變化為B圖象所示 而燈L2所在支路沒(méi)有上述現(xiàn)象 S一閉合 電流i2就為穩(wěn)定值I 故圖象C D均錯(cuò) 答案 B 即時(shí)鞏固4 2011 北京理綜 某同學(xué)為了驗(yàn)證斷電自感現(xiàn)象 自己找來(lái)帶鐵心的線(xiàn)圈L 小燈泡A 開(kāi)關(guān)S和電池組E 用導(dǎo)線(xiàn)將它們連接成如圖所示的電路 檢查電路后 閉合開(kāi)關(guān)S 小燈泡發(fā)光 再斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S 小燈泡僅有不顯著的延時(shí)熄滅現(xiàn)象 雖經(jīng)多次重復(fù) 仍未見(jiàn)老師演示時(shí)出現(xiàn)的小燈泡閃亮現(xiàn)象 他冥思苦想找不出原因 你認(rèn)為最有可能造成小燈泡未閃亮的原因是 A 電源的內(nèi)阻較大B 小燈泡電阻偏大C 線(xiàn)圈電阻偏大D 線(xiàn)圈的自感系數(shù)較大 解析 由自感規(guī)律可知在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的瞬間造成燈泡閃亮以及延時(shí)的原因是在線(xiàn)圈中產(chǎn)生了與原電流同向的自感電流且大于穩(wěn)定時(shí)通過(guò)燈泡的原電流 由圖可知燈泡和線(xiàn)圈構(gòu)成閉合的自感回路 與電源無(wú)關(guān) 故A錯(cuò) 造成不閃亮的原因是自感電流不大于穩(wěn)定時(shí)通過(guò)燈泡的原電流 當(dāng)線(xiàn)圈電阻小于燈泡電阻時(shí)才會(huì)出現(xiàn)閃亮現(xiàn)象 故B錯(cuò) C正確 自感系數(shù)越大 則產(chǎn)生的自感電流越大 燈泡更亮 故D錯(cuò) 答案 C 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全