物理选修3-2学案第9章 第2课时.docVIP

第2课时　法拉第电磁感应定律　自感　涡流 导学目标 1.能用法拉第电磁感应定律、公式E＝Blv计算感应电动势.2.理解自感、涡流产生，并能分析实际应用． 一、法拉第电磁感应定律 [基础导引] 1．关于电磁感应，下述说法正确的是(　　) A．穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大 B．穿过线圈的磁通量为零，感应电动势一定为零 C．穿过线圈的磁通量变化越大，感应电动势越大 D．穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大 2．试计算下列几种情况下的感应电动势． (1)平动切割 ①如图1(a)，在磁感应强度为B的匀强磁场中，棒以速度v垂直切割磁感线时，感应电动势E＝________. 图1 ②如图(b)，在磁感应强度为B的匀强磁场中，棒运动的速度v与磁场的方向成θ角，此时的感应电动势为E＝________. (2)转动切割 如图(c)，在磁感应强度为B的匀强磁场中，长为l的导体棒绕一端为轴以角速度ω匀速 转动，此时产生的感应电动势E＝____________. (3)有效切割长度：即导体在与v垂直的方向上的投影长度．试分析图2中的有效切割长度． 图2 甲图中的有效切割长度为：____________；乙图中的有效切割长度为：________；丙图中的有效切割长度：沿v1的方向运动时为________；沿v2的方向运动时为______． [知识梳理] 1．感应电动势 (1)感应电动势：在________________中产生的电动势．产生感应电动势的那部分导体就相当于________，导体的电阻相当于____________． (2)感应电流与感应电动势的关系：遵循________________定律，即I＝________. 2．法拉第电磁感应定律 (1)法拉第电磁感应定律 ①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：E＝____________. (2)导体切割磁感线的情形 ①一般情况：运动速度v和磁感线方向夹角为θ，则E＝__________. ②常用情况：运动速度v和磁感线方向垂直，则E＝________. ③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方向匀速转动产生感应电动势E＝Bl＝____________(平均速度等于中点位置线速度lω)． 二、自感与涡流 [基础导引] 判断下列说法的正误 (1)线圈的自感系数跟线圈内电流的变化率成正比．(　　) (2)自感电动势阻碍电流的变化，但不能阻止电流的变化．(　　) (3)当导体中电流增大时，自感电动势的方向与原电流方向相反．(　　) (4)线圈中电流变化的越快，穿过线圈的磁通量越大．(　　) [知识梳理] 1．自感现象 (1)概念：由于导体本身的________变化而产生的电磁感应现象称为自感，由于自感而产生的感应电动势叫做________________． (2)表达式：E＝____________. (3)自感系数L ①相关因素：与线圈的________、形状、________以及是否有铁芯有关． ②单位：亨利(H,1 mH＝________ H,1 μH＝________ 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____________，这种电流像水中的旋涡所以叫涡流． (1)电磁阻尼：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到__________，安培力的方向总是________导体的相对运动． (2)电磁驱动：如果磁场相对于导体转动，在导体中会产生__________使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来． (3)电磁阻尼和电磁驱动的原理体现了____________的推广应用． 考点一　法拉第电磁感应定律的应用 考点解读 1．感应电动势的大小由穿过电路的磁通量的变化率和线圈的匝数共同决定，而与磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ的大小没有必然联系． 2．具体而言：当ΔΦ仅由B引起时，则E＝n；当ΔΦ仅由S引起时，则E＝n. 3．磁通量的变化率是Φ－t图象上某点切线的斜率． 典例剖析 例1　如图3(a)所示，一个电阻值为R，匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路．线圈的半径为r1, 在线圈中半径为r2的圆形区域存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图(b)所示．图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0. 导线的电阻不计．求0至t1时间内： 图3 (1)通过电阻R1上的电流大小和方向； (2)通过电阻R1上的电荷量q及电阻R1上产生的热量． 思维突破 1．公式E＝n是求解回路某段时间内平均电动势的最佳选择． 2．用公式E＝nS求感应电动势时，S为线圈在磁场范围内的有效面积． 3．通过回路截面的电荷量q仅与n、ΔΦ和回路电阻R