物理第十章 電磁感應(yīng) 28 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感

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1、第第2828講講法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律自感自感-3-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升法拉第電磁感應(yīng)定律的理解與應(yīng)用1.感應(yīng)電動勢(1)感應(yīng)電動勢:在中產(chǎn)生的電動勢。(2)產(chǎn)生條件:穿過回路的發(fā)生改變,與電路是否閉合。(3)方向判斷:感應(yīng)電動勢的方向用或判斷。2.法拉第電磁感應(yīng)定律(1)內(nèi)容:閉合電路中感應(yīng)電動勢的大小,跟穿過這一電路的_成正比。(2)公式:E=,其中n為線圈匝數(shù)。(3)感應(yīng)電流與感應(yīng)電動勢的關(guān)系:遵循閉合電路定律,即電磁感應(yīng)現(xiàn)象磁通量無關(guān)楞次定律 右手定則磁通量的變化率歐姆-4-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升1.掃描隧道顯微鏡(S

2、TM)可用來探測樣品表面原子尺度上的形貌。為了有效隔離外界振動對STM的擾動,在圓底盤周邊沿其徑向?qū)ΨQ地安裝若干對紫銅薄板,并施加磁場來快速衰減其微小振動,如圖所示。無擾動時(shí),按下列四種方案對紫銅薄板施加恒磁場;出現(xiàn)擾動后,對于紫銅薄板上下及左右振動的衰減最有效的方案是() 答案解析解析關(guān)閉裝置的原理是利用電磁阻尼。當(dāng)薄板進(jìn)出磁場時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流,薄板受安培力,安培力總是阻礙導(dǎo)體相對磁場的運(yùn)動,從而使薄板盡快停下來。選項(xiàng)中,B項(xiàng)無法有效阻礙上下振動,C項(xiàng)無法有效阻礙上下左右振動,D項(xiàng)無法有效阻礙上下振動。只有A項(xiàng)阻礙上下左右振動最有效。 答案解析關(guān)閉A-5-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖

3、析歸納提升2.小明同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)“電磁天平”,如圖甲所示,等臂天平的左臂為掛盤,右臂掛有矩形線圈,兩臂平衡。線圈的水平邊長L=0.1m,豎直邊長H=0.3m,匝數(shù)為N1。線圈的下邊處于勻強(qiáng)磁場內(nèi),磁感應(yīng)強(qiáng)度B0=1.0T,方向垂直線圈平面向里。線圈中通有可在02.0A范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的電流I。掛盤放上待測物體后,調(diào)節(jié)線圈中電流使天平平衡,測出電流即可測得物體的質(zhì)量。(重力加速度g取10m/s2)-6-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升(1)為使電磁天平的量程達(dá)到0.5kg,線圈的匝數(shù)N1至少為多少?(2)進(jìn)一步探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象,另選N2=100匝、形狀相同的線圈,總電阻R=10。不接外

4、電流,兩臂平衡。如圖乙所示,保持B0不變,在線圈上部另加垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場,且磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻變大,磁場區(qū)域?qū)挾萪=0.1m。當(dāng)掛盤中放質(zhì)量為0.01kg的物體時(shí),天平平衡,求此時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率答案 (1)25匝(2)0.1T/s-7-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升-8-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升-9-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升-10-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升切割磁感線問題1.導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動勢(1)當(dāng)B、l、v三者相互垂直時(shí),部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的公式:E=。式中l(wèi)為導(dǎo)

5、體切割磁感線的有效長度。Blv -11-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升2.對公式E=Blv的理解(1)正交性:該公式適用于勻強(qiáng)磁場,且B、l、v三者兩兩垂直,若三者中任意二者平行,則導(dǎo)體都不切割磁感線,E=0。(2)平均性:導(dǎo)體平動切割磁感線時(shí),若v為平均速度,則E為平均感應(yīng)電動勢,即(3)瞬時(shí)性:若v為瞬時(shí)速度,則E為相應(yīng)的瞬時(shí)感應(yīng)電動勢。(4)有效性:公式中的l為有效切割長度,即導(dǎo)體在與v垂直的方向上的投影長度。-12-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升下表為常見切割情景中的有效長度。-13-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升(5)相對性:E=

6、Blv中的速度v是相對于磁場的速度,若磁場也運(yùn)動時(shí),應(yīng)注意速度間的相對關(guān)系。-14-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升D-15-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升-16-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升A-17-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升1.計(jì)算感應(yīng)電動勢兩個(gè)公式的比較 -18-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升2.感應(yīng)電動勢的本質(zhì)(1)感生電動勢:變化的磁場產(chǎn)生感生電場,感生電場使自由電荷發(fā)生定向移動而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。(2)動生電動勢:導(dǎo)體運(yùn)動切割磁感線,自由電荷在洛倫茲力的作用下發(fā)生定向移動而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢

7、。-19-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升自感現(xiàn)象與渦流1.自感現(xiàn)象:由于通過導(dǎo)體的發(fā)生變化而引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。2.自感電動勢:自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫自感電動勢。3.自感系數(shù):由導(dǎo)體本身的特性決定,線圈越,單位長度上的匝數(shù)越,橫截面積越,它的自感系數(shù)就越大;線圈中加入鐵芯,自感系數(shù)也會。自感系數(shù)的單位是(H)。4.渦流:當(dāng)線圈中的電流發(fā)生變化時(shí),在它附近的任何導(dǎo)體中都會產(chǎn)生像水的旋渦狀的。5.渦流的應(yīng)用:真空冶煉爐、電磁爐、金屬探測器等。6.互感現(xiàn)象:兩個(gè)相互靠近的線圈中,一個(gè)線圈中的電流變化時(shí),它所產(chǎn)生的變化的磁場會在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生的現(xiàn)象?；ジ械湫蛻?yīng)用:電流、電壓互感器

8、和變壓器。電流長多大增大亨利感應(yīng)電流感生電動勢-20-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升1.(多選)下圖為新一代炊具電磁爐,無煙、無明火、無污染、不產(chǎn)生有害氣體、無微波輻射、高效節(jié)能等是電磁爐的優(yōu)勢所在。電磁爐是利用電流通過線圈產(chǎn)生磁場,當(dāng)磁場的磁感線通過含鐵質(zhì)鍋底部時(shí),即會產(chǎn)生渦流,使鍋體本身自行高速發(fā)熱,然后再加熱鍋內(nèi)食物。下列相關(guān)說法正確的是()A.鍋體中的渦流是由恒定的磁場產(chǎn)生的B.恒定磁場越強(qiáng),電磁爐的加熱效果越好C.鍋體中的渦流是由變化的磁場產(chǎn)生的D.提高磁場變化的頻率,可提高電磁爐的加熱效果 答案解析解析關(guān)閉由電磁感應(yīng)原理可知,鍋體中的渦流是由變化的磁場產(chǎn)生的。提高

9、磁場變化的頻率,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢變大,可提高電磁爐的加熱效果,C、D正確。 答案解析關(guān)閉CD-21-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升2.(多選)如圖甲所示的電路中,L為一個(gè)自感系數(shù)很大、直流電阻不計(jì)的線圈,D1、D2是兩個(gè)完全相同的燈泡,E是一內(nèi)阻不計(jì)的電源。t=0時(shí)刻,閉合開關(guān)S,經(jīng)過一段時(shí)間后,電路達(dá)到穩(wěn)定,t1時(shí)刻斷開開關(guān)S。I1、I2分別表示通過燈泡D1和D2的電流,規(guī)定圖中箭頭所示的方向?yàn)殡娏髡较?則圖乙中能定性描述電流I隨時(shí)間t變化關(guān)系的是() 答案解析解析關(guān)閉當(dāng)S閉合時(shí),D1、D2同時(shí)亮且通過的電流大小相等,但由于L的自感作用,D1被短路,I1逐漸減小到零,I2

10、逐漸增大至穩(wěn)定;當(dāng)S再斷開時(shí),D2馬上熄滅,D1與L組成回路,由于L的自感作用,D1慢慢熄滅,電流反向且減小。綜上所述知A、C正確。 答案解析關(guān)閉AC-22-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升1.通電自感和斷電自感比較如下表 -23-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升-24-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升2.自感現(xiàn)象中自感線圈的作用理想自感線圈的特點(diǎn)可以總結(jié)為這樣幾句話:閉合瞬間,像斷路;穩(wěn)定時(shí),像導(dǎo)線,斷開時(shí),像電源。對直流電阻不能忽略的線圈,穩(wěn)定時(shí)像一個(gè)電阻。3.分析自感現(xiàn)象的兩點(diǎn)注意(1)通過自感線圈中的電流不能發(fā)生突變,即通電過程中,電流是逐漸變大,斷電過程中,電流是逐漸變小。(2)斷電自感現(xiàn)象中燈泡是否“閃亮”問題的判斷,在于對電流大小的分析,若斷電后通過燈泡的電流比原來大,則燈泡先閃亮后再慢慢熄滅。