（志鸿优化）2016年高三物理（广东专版）一轮复习配套（课件+检测）第九章 电磁感应 9.2

1、第二节 法拉第电磁感应定律 自感现象 第九章 第二节 法拉第电磁感应定律 自感现象 知识梳理 核心考点 学科素养 对应演练 知识梳理 二 一、法拉第电磁感应定律 1 . 法拉第电磁感应定律 ( 1 ) 定律内容 : 电路中感应电动势的大 小 , 跟穿过这一电路的 成正比。 ( 2 ) 公式 : 。 2 . 导体切割磁感线的情形 ( 1 ) 一般情况 : 若导体运动速度 v 和磁感线方向的夹角为 , 则 E= 。当导体运动速度 v 和磁感线方向垂直时 , 则 E= 。 ( 2 ) 导体棒在磁场中转动 : 导体棒以端点为轴 , 在匀强磁场中垂直于磁感线的平面内匀速转动所产生感应电动势E= = 平均速度等于中点位置的线速度12 。 磁通量的变化率 E = n B l v s i n B l v 12 第九章 第二节 法拉第电磁感应定律 自感现象 知识梳理 核心考点 学科素养 对应演练 知识梳理 二 二、自感和涡流 1 . 自感现象 当一个线圈中的电流发生变化时 , 它产生的变化的磁场不仅在邻近的电路中激发出感 应电动势 , 同样也在它本身激发出感应电动势 , 这种由于导体本身电流发生变化而产

2、生的电磁感应现象叫自感现象。 2 . 自感电动势 ( 1 ) 定义 :在 中产生的感应电动势。 ( 2 ) 表达式 : 。 ( 3 ) 自感系数 L 相关因素 : 与线圈的 、形状、 以及是否有铁芯有关。 单位 : 亨利 ( H ), 1 m H = H , 1 H = H 。 自感现象 E = L 长度 匝数 10 - 3 10 - 6 第九章 第二节 法拉第电磁感应定律 自感现象 知识梳理 核心考点 学科素养 对应演练 知识梳理 二 3 . 涡流 当线圈中的电流发生变化时 , 由于电磁感应 , 附近的任何导体中都会产生 , 这种电流像水的旋涡 , 所以叫涡流。 4 . 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 导体的运动。 5 . 电磁驱动 如果磁场相对于导体转动 , 在导体中会产生 使导体受到安培力而使导体运动起来。 感应电流 阻碍 感应电流 第九章 第二节 法拉第电磁感应定律 自感现象 知识梳理 核心考点 学科素养 对应演练 核心考点 点一 考点 二 考点 三 考点一法拉第电磁感应定律的理解和应用 1 . 磁通量、磁通量的变化量、磁通

3、量的变化率的区别 磁通量 磁通量变化量 磁通量变化率 磁通量越大 ,某时刻穿过磁场中某个面的磁感线条数越多 某段时间穿过某个面的末、初磁通量的差值 表述磁场中穿过某个面的磁通量变化快慢的物理量 大小计算 = B S , S 为与 B 垂直的面积 ,不垂直时 ,取 S 在与 B 垂直方向上的投影 = 2- 1, = B S 或 = S B t=B S t=S B 若穿过某个面有方向相反的磁场 , 则不能直接用 = B S ,应考虑相反方向的磁通量相互抵消以后 ,剩余的磁通量即为实际的磁通量 ,通常称为合磁通量 开始和转过 1 8 0 后平面都与磁场垂直 ,但穿过平面的磁通量是不同的 ,一正一负 , = 2 B S ,而不是零 既不表示磁通量的大小 ,也不表示变化的多少。在 - t 图象中 ,可用切线的斜率表示 线圈在磁场中绕垂直于 B 的轴匀速转动时 ,线圈平面与磁感线平行时 ,= 0 , 线圈平面与磁感线垂直时 , 最大 , 第九章 第二节 法拉第电磁感应定律 自感现象 知识梳理 核心考点 学科素养 对应演练 核心考点 点一 考点 二 考点 三 2 . 对法拉第电磁感应定律公式 E=

4、的理解 ( 1 ) 磁感应强度 B 不变 , 有效面积 S 变化时 , 则 = 2 - 1 =B S , 有E= ; ( 2 ) 磁感应强度 B 变化 , 磁感线穿过的有效面积 S 不变时 , 则穿过回路中的磁通量的变化量 = 2 - 1 = B S , 有 E= , S 为线圈在垂直于磁场方向的有效面积。 第九章 第二节 法拉第电磁感应定律 自感现象 知识梳理 核心考点 学科素养 对应演练 核心考点 点一 考点 二 考点 三 例 1 ( 多选 )( 2014 四川理综 , 6 ) 如图所示 , 不计电阻的光滑 U 形金属框水平放置 , 光滑、竖直玻璃挡板 H 、 P 固定在框上 , H 、 P 的间距很小。质量为 0 . 2 k g 的细金属杆 好无挤压地放在两挡板之间 , 与金属框接触良好并围成边长为 1 m 的正方形 , 其有效 电阻为 0 . 1 。此时在整个空间加方向与水平面成 30 角且与金属杆垂直的匀强磁场 , 磁感应强度随时间变化规律是 B= ( 0 . 4 - 0 . 2 t ) T , 图示磁场方向为正方向。框、挡板和杆不计形变。则 ( ) A . t= 1 s 时

5、 , 金属杆中感应电流方向从 C 到 D B . t= 3 s 时 , 金属杆中感应电流方向从 D 到 C C . t= 1 s 时 , 金属杆对挡板 P 的压力大小为 0 . 1 N D . t= 3 s 时 , 金属杆对挡板 H 的压力大小为 0 . 2 N 答案 解析 解析关闭 由楞次定律可知 , t= 1 s 、 t= 3 s 时 ,金属杆中感应电流方向均从 C 到 D ,选项 A 正确 ,选项 由法拉第电磁感应定律 ,得感应电动势 E= S s i n 30 = 0 . 1 V ,感应电流 I= 1 A , t= 1 s 时 ,金属杆受力如图甲所示 ,由平衡条件 ,得 F P =F A s i n 30 = B I L s i n 30 = ( 0 . 4 - 0 . 2 t ) T IL s i n 30 = 0 . 1 N ,选项 C 正确 ; t= 3 s 时 ,金属杆受力如图乙所示 ,由平衡条件 ,得 F H =F A s i n 30 =B 3 IL s i n 30 ,而 B 3 = 0 . 4 T - 0 . 2 3 T = - 0 . 2 T ,方向向左上方

6、,代入解得 F H = 0 . 1 N ,选项 D 错误。 答案解析关闭 九章 第二节 法拉第电磁感应定律 自感现象 知识梳理 核心考点 学科素养 对应演练 核心考点 点一 考点 二 考点 三 思路引导 根据磁感应强度瞬时值表达式可得哪些信息 ? 在不同时刻 , 金属杆的受力情况相同吗 ? 根据什么规 律求金属杆对挡板的压力 ? 提示 :根据磁感应强度瞬时值表达式可得磁感应强度变化率和任意时刻的磁感应强度。 提示 :在不同时刻 ,金属杆的受力情况不同 ;可根据平衡条件求金属杆对挡板的压力 第九章 第二节 法拉第电磁感应定律 自感现象 知识梳理 核心考点 学科素养 对应演练 核心考点 点一 考点 二 考点 三 规律总结 本题意在考查电磁感应中的感生电动势、电路的基本特点、法拉第电磁感应定律等知识点。 应用法拉第电磁感应定律的一般解题步骤 : ( 1 ) 分析穿过闭合电路的磁场方向及磁通量的变化情况。 ( 2 ) 利用楞次定律确定感应电流的方向。 ( 3 ) 灵活选择法拉第电磁感应定律的不同表达形式列方程求解。 用公式 E= 求感应电动势时 , S 为线圈在磁场范围内的有效面积 , 在 B

7、 - t 图象中为图线的斜率。 通过回路的电荷量 q 仅与 n 、 和回路电阻 R 有关 ,与变化过程所用 的时间长短无关 ,推导过程 : q= t= t= 。 第九章 第二节 法拉第电磁感应定律 自感现象 知识梳理 核心考点 学科素养 对应演练 核心考点 点一 考点二 考点 三 考点二单导体棒切割磁感线问题 1 . 公式 E= 与 E= Bl v s i n 的区别与联系 E = n B l v s i n 区别 研究 对象 闭合回路 回路中做切割磁感线运动的那部分导体 研究 内容 求的是 t 时间内的平均感应电动势 , ( 1 ) 若 v 为瞬时速度 ,则公式求的是瞬时感应电动势 ( 2 ) 若 v 为平均速度 ,则公式求的是平均感应电动势 适用 范围 对任何电路普遍适用 只适用于导体切割磁感线运动的情况 第九章 第二节 法拉第电磁感应定律 自感现象 知识梳理 核心考点 学科素养 对应演练 核心考点 点一 考点二 考点 三 E =n B l v s i n 联系 ( 1 ) E = B lv s i n 可由 E =n ( 2 ) E =n 当 t 0 时的 E 即为瞬时感应电动势

8、 ( 3 ) 当导体切割磁感线运动时用 E =B l v s i n 求 E 方便 ,当得知穿过回路的磁通量的变化情况时 ,用 E =n 比较方便 2 . 对公式 E= Bl v 的理解 ( 1 ) 正交性 : 该公式适用于匀强磁场 , 且 B 、 l 、 v 三者两两垂直 , 若三者中任意二者平行 , 则导体都不切割磁感线 , E= 0 。 ( 2 ) 平均性 : 导 体平动切割磁感线时 , 若 v 为平均速度 , 则 E 为平均感应电动势 , 即 = 。 ( 3 ) 瞬时性 :若 v 为瞬时速度 , 则 E 为相应的瞬时感应电动势。 第九章 第二节 法拉第电磁感应定律 自感现象 知识梳理 核心考点 学科素养 对应演练 核心考点 点一 考点二 考点 三 ( 4 ) 有效性 : 公式中的 l 为有效切割长度 ,即导体在与 v 垂直的方向上的投影长度。下表为常见切割情景中的有效长度。 情景 图示 有效长度说明 情景 1 有效长度为 l = CD s i n ( 容易出现有效长度 l = A B s i n 的错误 ) 情景 2 沿 有效长度为 l = M N 沿 有效长度为 l= 0 情景 3 沿 有效长度为 l= 2 R 沿 有效长度为 l= 0 沿 有

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