广东专版：高考物理一轮总复习教学课件【第十三章 电磁感应】第二单元 法拉第电磁感应定律、自感、涡流.ppt

(1)感应电动势 在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势．产生感应电动势的那部分导体相当于电源．只要穿过回路的磁通量发生改变，即使回路不闭合，在回路中仍产生感应电动势．如图13－2－1和图13－2－2所示． (2)感应电动势与感应电流 感应电流的大小是由感应电动势和闭合回路的 共同决定．三者大小关系遵守闭合电路欧姆定律，即 . (1)内容 电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的 成正比． (2)公式 ，n为线圈匝数． (1)公式：E＝BLv (2)公式的几点说明： ①上式仅适用于导体各点以相同速度在匀强磁场中切割磁感线的情况，且L、v与B两两垂直． ②当L⊥B，L⊥v，而v与B成θ夹角时， 如右图13－2－3所示， 导体切割磁感线产生的 感应电动势大小为 . ③若导线是曲折的，则L应是导线的 切割长度，即导线两端点在v、B所决定平面的垂线上的 ．如图13－2－4所示的三种情况下感应电动势相同． ④公式E＝BLv中，若v为一段时间内的平均速度，则E为平均感应电动势，若v为 速度，则E为瞬时感应电动势． (1)自感现象：由于 的电流发生变化而产生的电磁感应现象． (2)自感电动势：①自感电动势的方向：自感电动势总阻碍导体中原来电流的变化，即当电流增大时，自感电动势阻碍电流增大(这时I感与I原反向)；当电流减小时，自感电动势阻碍电流减小(这时I感与I原同向)；自感电动势总是起着 电流变化的作用．②自感电动势的大小：E自＝nΔΦ/Δt＝LΔI/Δt (3)自感系数L：①大小：线圈的长度越长、线圈的面积越大，单位长度的匝数越多，线圈的自感系数越大，线圈有铁芯比无铁芯时自感系数大得多． ②单位：亨利(符号H)，1 H＝103 mH＝106μH. ③物理意义：描述线圈产生自感电动势本领大小的物理量，数值上等于通过线圈的电流在1 s内改变了1 A时产生的自感电动势的大小． (4)自感现象的应用——日光灯． ①日光灯主要由 组成； ②日光灯的工作原理； ③镇流器的作用：启动时产生 高压(达500～600 V)，正常发光时，降压 (100～120 V)，保证日光灯正常工作． (1)涡流现象：在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象． (2)影响涡流大小的因素：导体的 越长，交变磁场的 越高，涡流就越大． (3)涡流现象的应用：电磁炉(灶)，涡流加热，涡流制动，涡流探测等． (4)在生产和生活中，有时要避免涡流效应，减少能耗． 如图13－2－5所示，固定在水平桌面上的金属框架cdef处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab搁在框架上，可无摩擦地滑动．此时abed构成一个边长为L的正方形，棒的电阻为r，其余部分电阻不计，开始时磁感应强度为B0. (2)在上述(1)的情况中，棒始终保持静止，当t＝t1时，垂直于棒的水平拉力为多少？ (3)若从t＝0时刻起，磁感应强度逐渐减小，当棒以恒定速度v向右做匀速运动时，可使棒中不产生感应电流，则磁感应强度怎样随时间变化？(写出B与t的关系式) 如图13－2－7所示，长为L的金属导轨弯成一圆环，导线的两端接在电容为C的平行板电容器上，P、Q为电容器的两个极板，磁场垂直于环面向里，磁感应强度以B＝B0＋kt(k＞0)随时间变化．t＝0时，P、Q两板电势相等，两板间的距离远小于环的半径，经时间t后，电容器的P板 (　　) 如图13－2－8所示，长度为l的金属杆ab，a端为固定转轴，在磁感应强度为B的匀强磁场中，在垂直于B的平面内按顺时针方向以角速度ω做匀速转动，试求金属杆中产生的感应电动势大小． [解析]　解法1：金属杆ab做切割磁感线运动时，杆上各点的线速度大小不相同，因此以杆上各点速度的平均值进行计算，当ab匀速转动时，a端速度为零，b端速度为ωl.杆上从a到b各点的速度大小与各点的回转半径成正比，所以ab杆的平均切割速度为： 如图13－2－10所示，在磁感应强度B＝2 T的匀强磁场中，有一个半径r＝0.5 m的金属圆环，圆环所在平面与磁感线垂直．OA是一个金属棒，它沿着顺时针方向以20 rad/s的角速度绕圆心O匀速转动，且A端始终与圆环相接触．OA棒的电阻R＝0.1 Ω，图中定值电阻R1＝100 Ω，R2＝4.9 Ω，电容器的电容C＝100 pF，圆环和连接导线的电阻忽略不计，则： (1)电容器的带电荷量是多少？哪个极板带正电？ (2)电路中消耗的电功率是多少？ 根据右手定则，感应电流的方向由O→A，但导体棒切割磁感线相当于电源，在电源内部电流从电势低处流向电势高处，故A点电势高于O点电势．又由于电容器极板上与A点相接即为正极，电容器上极板带正电． (2)电路中消耗的电功率 P消＝I2(R＋R2)＝5 W [答