浙江鸭2019版高考物理大一轮复习第九章电磁感应交变电流第1讲楞次定律法拉第电磁感应定律课件.ppt
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1、第1讲 楞次定律 法拉第电磁感应定律,第九章 电磁感应 交变电流,考试标准,内容索引,过好双基关 回扣基础知识 训练基础题目,研透命题点 细研考纲和真题 分析突破命题点,课时作业 限时训练 练规范 练速度,过好双基关,一、电磁感应现象 1.磁通量 (1)公式: . 适用条件: 磁场. 磁感应强度的方向 S所在的平面. (2)几种常见引起磁通量变化的情形. B变化,S不变, . B不变,S变化, . B、S两者都变化, ,不能用BS来计算.,BS,匀强,垂直于,BS,BS,21,2.电磁感应现象 (1)产生感应电流的条件:穿过闭合回路的 发生变化. 特例:闭合电路的一部分导体在磁场内做 运动.
2、(2)电磁感应现象中的能量转化:发生电磁感应现象时,机械能或其他形式的能转化为 ,该过程遵循 .,磁通量,切割磁感线,电能,能量守恒定律,自测1 (多选)如图1所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框.在下列四种情况下,线框中不会产生感应电流的是 A.如图甲所示,保持线框平面始终与磁感线平行,线框在磁场中左右运动 B.如图乙所示,保持线框平面始终与磁感线平行,线框在磁场中上下运动 C.如图丙表示,线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动 D.如图丁所示,线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD转动,答案,图1,二、感应电流方向的判断 1.楞次定律 (1)内容:感应电流的磁场总要 引起感
3、应电流的 的变化. (2)适用范围:适用于一切回路 变化的情况. 2.右手定则 (1)内容:伸开右手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内;让 从掌心进入,并使拇指指向 的方向,这时四指所指的方向就是 的方向. (2)适用情况:导体 产生感应电流.,阻碍,磁通量,磁通量,磁感线,导线运动,感应电流,切割磁感线,自测2 (多选)如图2所示,匀强磁场垂直圆形线圈指向纸内,a、b、c、d为圆形线圈上等距离的四点,现用外力在上述四点将线圈拉成正方形,且线圈仍处在原先所在平面内,则在线圈发生形变的过程中 A.线圈中无感应电流 B.线圈中有感应电流 C.感应电流的方向为abcda D.感应
4、电流的方向为adcba,答案,图2,三、法拉第电磁感应定律 1.感应电动势 (1)感应电动势:在 中产生的电动势. (2)产生条件:穿过回路的 发生改变,与电路是否闭合无关. (3)方向判断:感应电动势的方向用 或 判断. 2.法拉第电磁感应定律 (1)内容:闭合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 ,其中n为线圈匝数.,电磁感应现象,磁通量,楞次定律,右手定则,磁通量的,变化率,自测3 (多选)将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中,关于线圈中产生的感应电动势和感应电流,下列表述正确的是 A.感应电动势的大小与线圈的匝数有关 B.穿过线圈的磁通量越大,感应电动
5、势越大 C.穿过线圈的磁通量变化越快,感应电动势越大 D.感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同,答案,四、导线切割磁感线时的感应电动势 导线切割磁感线时,可有以下三种情况:,Blv,五、自感和涡流 1.自感现象 由于通过导体自身的 而产生的电磁感应现象. 2.自感电动势 (1)定义:在 中产生的感应电动势. (2)表达式:E (3)自感系数L: 相关因素:与线圈的大小、形状、 以及是否有 等因素有关. 单位:亨利(H),1 mH H,1 H H.,电流发生变化,自感现象,匝数,铁芯,103,106,3.涡流 (1)定义:当线圈中的电流发生变化时,在它附近的导体中产生的像水中的旋涡一样的
6、. (2)涡流的应用 涡流热效应的应用,如 . 涡流磁效应的应用,如探雷器.,感应电流,真空冶炼炉,自测4 (多选)电磁炉为新一代炊具,无烟、无明火、无污染、不产生有害气体、无微波辐射、高效节能等是电磁炉的优势所在.电磁炉是利用电流通过线圈产生磁场,当磁场的磁感线通过含铁质锅底部时,即会产生无数小涡流,使锅体本身自行高速发热,然后再加热锅内食物.下列相关说法中正确的是 A.锅体中的涡流是由恒定的磁场产生的 B.恒定磁场越强,电磁炉的加热效果越好 C.锅体中的涡流是由变化的磁场产生的 D.提高磁场变化的频率,可提高电磁炉的加热效果,答案,研透命题点,命题点一 感应电流方向的判断,考向1 应用楞次
7、定律判断感应电流的方向,例1 (多选)下列各选项是验证楞次定律实验的示意图,竖直放置的线圈固定不动,将磁铁从线圈上方插入或拔出,线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流.各选项中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况,其中正确的是,答案,解析,解析 根据楞次定律可确定感应电流的方向:以C选项为例,当磁铁向下运动时: (1)闭合线圈原磁场的方向向上; (2)穿过闭合线圈的磁通量的变化增加; (3)感应电流产生的磁场方向向下; (4)利用安培定则判断感应电流的方向与图中箭头方向相同. 运用以上分析方法可知,C、D正确.,答案,解析,变式1 (多选)如图
8、3,两同心圆环A、B置于同一水平面上,其中B为均匀带负电绝缘环,A为导体环.当B绕轴心顺时针转动且转速增大时,下列说法正确的是 A.A中产生逆时针的感应电流 B.A中产生顺时针的感应电流 C.A具有收缩的趋势 D.A具有扩展的趋势,图3,解析 由题图可知,B为均匀带负电绝缘环,B中电流为逆时针方向,由右手螺旋定则可知,电流的磁场垂直纸面向外且逐渐增大;由楞次定律可知,磁场增大时,感应电流的磁场与原磁场的方向相反,所以感应电流的磁场的方向垂直纸面向里,A中感应电流的方向为顺时针方向,故A错误,B正确; B环外的磁场的方向与B环内的磁场的方向相反,当B环内的磁场增强时,A环具有面积扩展的趋势,故C
9、错误,D正确.,考向2 楞次定律推论的应用 楞次定律推论的应用技巧 1.线圈(回路)中磁通量变化时,阻碍原磁通量的变化应用“增反减同”的规律; 2.导体与磁体间有相对运动时,阻碍相对运动应用“来拒去留”的规律; 3.当回路可以形变时,感应电流可使线圈面积有扩大或缩小的趋势应用“增缩减扩”的规律; 4.自感现象中,感应电动势阻碍原电流的变化应用“增反减同”的规律.,答案,例2 (多选)如图4所示,光滑固定的金属导轨M、N水平放置,两根导体棒P、Q平行放置在导轨上,形成一个闭合回路,一条形磁铁从高处下落接近回路时 A.P、Q将相互靠拢 B.P、Q将相互远离 C.磁铁的加速度仍为g D.磁铁的加速度
10、小于g,图4,解析,解析 根据楞次定律的另一种表述感应电流的效果,总要反抗产生感应电流的原因.本题中“原因”是回路中磁通量的增加,归根结底是磁铁靠近回路,“效果”便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近.所以,P、Q将相互靠拢且磁铁的加速度小于g,应选A、D.,考向3 切割类感应电流方向的判断 例3 (多选)如图5所示,一个有界匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外.一个矩形闭合导线框abcd,沿纸面由位置1(左)匀速运动到位置2,则 A.导线框进入磁场时,感应电流方向为abcda B.导线框离开磁场时,感应电流方向为abcda C.导线框离开磁场时,受到的安培力方向水平向右 D.导线框进入磁场时,受到的
11、安培力方向水平向左,图5,答案,解析,解析 导线框进入磁场时,cd边切割磁感线,由右手定则可知,电流方向沿adcba,由左手定则可知cd边受到的安培力方向向左;导线框离开磁场时,ab边处于磁场中且在做切割磁感线运动,同样用右手定则和左手定则可以判断电流的方向为abcda,安培力的方向仍然向左,故选项B、D正确.,命题点二 法拉第电磁感应定律的理解及应用,求感应电动势大小的五种类型及对应解法,4.平动切割型:EBlv(B、l、v三者垂直) (1)l为导体切割磁感线的有效长度. (2)v为导体相对磁场的速度.,例4 (多选)如图6所示,先后以速度v1和v2匀速把一矩形线圈拉出有界匀强磁场区域,已知
12、v12v2,则在先后两种情况下 A.线圈中的感应电流之比I1I221 B.线圈中的感应电流之比I1I212 C.线圈中产生的焦耳热之比Q1Q221 D.通过线圈某截面的电荷量之比q1q212,图6,答案,解析,解析 由题意v12v2,根据EBLv可知,感应电动势之比E1E2v1v221,则感应电流之比I1I2E1E221,故A正确,B错误;,变式2 (多选)穿过一个电阻为1 的单匝闭合线圈的磁通量始终是每秒钟均匀地减少4 Wb,则 A.线圈中感应电动势一定是每秒减少4 V B.线圈中感应电动势一定是4 V C.线圈中感应电流一定是每秒减少4 A D.线圈中感应电流一定是4 A,答案,解析,变式
13、3 (多选)用一根横截面积为S、电阻率为的硬质导线做成一个半径为r的圆环,ab为圆环的一条直径.如图7所示,在ab的左侧存在一个均匀变化的匀强磁场,磁场垂直圆环所在平面,磁感应强度大小随时间的变化率 k(k0).则 A.圆环中产生沿逆时针方向的感应电流 B.圆环具有扩张的趋势 C.圆环中感应电流的大小为 D.图中a、b两点间的电势差的绝对值为,答案,解析,图7,解析 k0,磁通量均匀减少,根据楞次定律可知,圆环中产生沿顺时针方向的感应电流,选项A错误; 圆环在磁场中的部分,受到向外的安培力,所以有扩张的趋势,选项B正确;,拓展点1 导体棒切割产生的感应电动势的计算 例5 (多选)如图8所示,P
14、N与QM两平行金属导轨相距1 m,电阻不计,两端分别接有电阻R1和R2,且R16 ,ab杆的电阻为2 ,在导轨上可无摩擦地滑动,垂直穿过导轨平面的匀强磁场的磁感应强度为1 T.现ab以恒定速度v3 m/s匀速向右移动,这时ab杆上消耗的电功率与R1、R2消耗的电功率之和相等.则 A.R26 B.R1上消耗的电功率为0.375 W C.a、b间电压为3 V D.拉ab杆水平向右的拉力为0.75 N,答案,解析,图8,解析 如图,ab杆切割磁感线产生感应电动势,由于ab杆上消耗的电功率与R1、R2消耗的电功率之和相等,则内、外电阻相等, 2,解得R23 ,因此A错误;,ab杆所受安培力FBIl0.
15、75 N,ab杆匀速移动,因此拉力大小为0.75 N,D正确.,拓展点2 圆盘转动切割产生的感应电动势的计算 例6 (多选)如图9所示为法拉第圆盘发电机.半径为r的导体圆盘绕竖直轴以角速度旋转,匀强磁场B竖直向上,电刷a与圆盘表面接触,接触点距圆心为 ,电刷b与圆盘边缘接触,两电刷间接有阻值为R的电阻,忽略圆盘电阻与接触电阻,则 A.ab两点间的电势差为 B.通过电阻R的电流强度为 C.通过电阻R的电流方向为从上到下 D.圆盘在ab连线上所受的安培力与ab连线垂直,与转向相反,答案,图9,命题点三 电磁感应中的图象问题,1.解决图象问题的一般步骤 (1)明确图象的种类,即是Bt图还是t图,或者
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