法拉第电磁感应定律复习PPT教学课件

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即时应用
3．如图12－2－3所示，自感线圈的 电阻比灯泡的电阻R小得多，图中方框为 一直流电源，S一直合上时，灯泡正常发 光；S断开的瞬间，经过灯泡的电流方向 a→R→b，那么( )
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A．直流电源的左边为正极 B．直流电源的右边为正极 C．S一直合上时，φa>φb D．S断开的瞬间，φa>φb
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三、日光灯
1．启动器相当于一 个自动开关，当启动器
自动断开时，镇流器产 生自感电动势 ．(如图12 －2－1)
图12－2－1
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2．镇流器是一个 自感系数 很大的线圈， 其作用是：
(1)日光灯启动时，产生 瞬时高压 ． (2)日光灯正常发光时，可以 降压限流 ．
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一、感应电动势 E 与磁通量 Φ、磁通量
的变化量
ΔΦ
以及磁通量变化率ΔΦ之间 Δt
的关系 1．感应电动势 E 的大小决定于穿过电
路的磁通量的变化率ΔΦ，而与磁通量 Δt
Φ、磁通量的变化量 ΔΦ 的大小没有必
然联系．
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2．磁通量的变化率ΔΔΦt 是 Φ-t 图象上某点 切线的斜率． 3．若ΔΔΦt 恒定，则 E 不变．用 E＝nΔΔΦt 所 求的感应电动势为整个闭合电路的感应电 动势，而不是回路中某部分导体的电动势．
均感应电动势；而 E＝BLvsinθ 常
用来求瞬时感应电动势．但两公式
又是统一的，一般来说，公式 E＝
n
ΔΦ Δt
适用
于
磁
场变
化求
感
应
电
动
势，E＝BLvsinθ 适用于切割磁感
线求感应电动势．
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二、自感 1．自感现象：当导体中电流发生 变化时，导体本身就产生感应电动 势，这个电动势总是 阻碍 导体中原来 电流的 变化 ，这种由于导体本身电流 发生变化而产生的电磁感应现象叫自 感现象．
高频考点例析
【易误警示】 (1)导体棒切割磁 感线时产生的感应电动势E＝Blv中的v 为平均速度时，求得的是平均感应电 动势．
(2)要能够准确地判断出导体棒从 速度v0减小到v1的过程中做匀减速运 动，平均速度等于初末速度的平均 值，这是解决本题的突破口．
高频考点例析
题型三 公式E＝nΔΦ/Δt与E＝BLv的选用
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4．线圈的磁通量 Φ、磁通量变化量 ΔΦ 以 及磁通量变化率ΔΔΦt 都与线圈的匝数无关．
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特别提醒 ΔΦ叫磁通量的变化率，数值上等于单 Δt
匝线圈产生的感应电动势．公式 E＝nΔΔΦt 中的 n 为线圈匝数，并不是比例系数．
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即时应用
1.关于电路中感应电动势的大小，下列说法 正确的是( )
例3 如图12－2－6所示，半径为a的圆形区域
内有匀强磁场，磁感应强度B＝0.2 T，磁场方 向垂直纸面向里，半径为b的金属圆环与磁场 同心地放置，磁场与环面垂直，其中a＝0.4 m，b＝0.6 m．金属环上分别接有灯L1、L2，两 灯的电阻均为R0＝2 Ω.一金属棒MN与金属环接
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3．公式 E＝nΔΔΦt 和 E＝Blv 是统一的，前 者当 Δt→0 时，E 为瞬时值，后者 v 若代入 平均速度 v ，则求出的是平均值，只是一 般来说前者求平均感应电动势更方便，后 者求瞬时感应电动势更方便．
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特别提醒 1．对公式E＝BLv，要在理解的
基础上应用，不能随便代入数据．如 果B、L、v中
图12－2－3
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解析：选BD.S断开瞬间，由于加 在线圈和灯泡两端的电压立即消失， 通过线圈的电流减小，如果线圈为一 直导线时，电流会急剧减小至0，灯泡 也立即熄灭；但线圈在电流减小时， 会产生自感电动势，阻碍电流的急剧 减小，延迟电流变化的时间，线圈原 有的电流方向不改变，且通过与之串 联的灯泡，使灯泡的亮度逐渐
(2)E＝12BL2ω 的适用条件：导体棒绕一 个端点匀速转动垂直于磁感线切割， 而不是绕导体棒上中间的某点．
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(3)E＝nBSωsinωt的适用条件：线 框绕垂直于匀强磁场方向的一条轴从 中性面开始转动，与轴的位置无关， 与线框的形状无关．当从与中性面垂 直的位置开始计时时，公式变为E＝ nBSωcosωt.
(1)导线中感应电 流的大小；
(2)磁场对方框作 用力的大小随时间的 变化率．
图12－2－4
高频考点例析
【解析】 (1)导线框的感应电动势为 E＝ΔΔΦt ① ΔΦ＝12l2ΔB② 导线框中的电流为 I＝ER③ 式中 R 是导线框的电阻，根据电阻
率公式有 R＝ρ4Sl④
高频考点例析
联立①②③④式，将ΔΔtB＝k 代入得 I＝8kρlS.⑤
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2．自感电动势：在自感现象中产生的 感应电动势 E＝LΔΔIt，其中 L 叫自感系数，它 与线圈的 大小、形状、 圈数 以及是否有铁芯有关， 自感系数的单位是 亨利(H) ,1 mH＝10－3 H,1 μH＝ 10－6 H.
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名师点拨 名师点拨：自感作用延缓了电路
中电流的变化，使得在通电瞬间含电 感的电路相当于断路；断电时电感线 圈相当于一个电源，通过放电回路将 储存的能量释放出来．
(2)导线框所受磁场的作用力的大小为 F＝BIl⑥ 它随时间的变化率为
高频考点例析
ΔΔFt ＝IlΔΔBt ⑦ 由⑤⑦式得
ΔΔFt ＝k82lρ2S.
【答案】
klS (1) 8ρ
k2l2S (2) 8ρ
高频考点例析
题型二 公式E＝BLv的应用
例2 如图12－2－5，一直导体棒质量为
m、长为l、电阻为r，其两端放在位于水 平面内间距也为l的光滑平行导轨上，并
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(2)在阻碍电流增大的过程中本身储 存了磁场能，而在阻碍电流减小的过程 中，又把储存的磁场能释放出来．
(3)当流过自感线圈的电流不变时， 线圈仅起导线(或电阻)的作用．
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2．自感电动势的方向 (1)如果导体中原来的电流是增大 的，自感电动势就要阻碍原来电流的 增大，即感应电流的方向与原电流方 向相反． (2)如果导体中原来的电流是减小 的，自感电动势就要阻碍原来电流的 减小，即感应电流的方向与原电流的 方向相同．
与之密接；棒左侧两导轨之间连接一可 控制的负载电阻(图中未画出)；导轨置 于匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小
为B，方向垂直
高频考点例析
于导轨所在平面．开始时，给导体棒 一个平行于导轨的初速度v0.在棒的运 动速度由v0减小至v1的过程中，通过控 制负载电阻的阻值使棒中的电流I保持 恒定．导体棒一直在磁场中运动．若 不计导轨电阻，求此过程中导体棒上 感应电动势的平均值．
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3．通电自感和断电自感的对比
通电自感
断电自感
电路图
器材要 求
A1、A2同规格， R＝RL，L较大
L很大(有铁芯)， RL≪RA
在S闭合瞬间，A2灯立即 在开关S断开时，灯A
现象 亮起来，A1灯逐渐变 突然闪亮一下后再渐渐
亮，最终一样亮
熄灭
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原因
由于开关闭合时，流 过电感线圈的电流迅 速增大，使线圈产生 自感电动势，阻碍了 电流的增大，使流过 灯A1的电流比流过灯 A2的电流增加得慢
线圈的四个边均不切割磁感线，感应电
动势为零，A
错
B
对；从
0
到 π 时刻的 2ω
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过程中穿过线圈的磁通量的变化是
BLD，所用时间为2πω，这段时间内感应
电动势的平均值为 E ＝ΔΔΦt ＝2ωBπLD，D
对；q＝
I·t＝Eຫໍສະໝຸດ Rt＝ΔRΦ＝BLRD，C
正确．
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三、对自感现象的进一步理解 1．自感线圈的作用 (1)使线圈中的电流渐变而不突 变，即电流从一个值变化到另一个值 总需要一定的时间．
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二、电动势的两种求法 1．E＝nΔΔΦt 求的是回路中 Δt 时间内的 平均电动势． 2．E＝Blv既能求导体做切割磁感 线运动的平均电动势，也能求瞬时电 动势．v为平均速度时，E为平均电动 势；v为瞬时速度时，E为瞬时电动 势，其中l为有效长度．
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(1)E＝Blv的适用条件：导体棒平 动垂直切割磁感线，当速度v与磁感线 B不垂直时，要求出垂直于磁感线的速 度分量．
任意两个量平行，则导体在磁场 中运动时不切割磁感线，E＝0.
2．若导线是曲线，则L应是导 线的有效长度，即当导线垂直切割磁 感线时，导致两端点的连线在垂直于 v方向上的投影长度．
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特别提醒 3．整个回路中感应电动势为零
时，其回路中某段导体的感应电动势 不一定为零．
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即时应用
2．如图12－2－2所示，矩形线圈 abcd的边长分别是ab＝L，ad＝D，总 电阻为R.线圈与磁感应强度为B的匀强 磁场平行，线圈以ab边为轴作角速度 为ω的匀速转动，下列说法正确的是 (从图示位置开始计时)( )
S断开时，线圈L产生自感
电动势，阻碍了电流的减
小，使电流继续存在一段
时间；灯A中电流反向不 会立即熄灭．若RL<RA， 原来的IL>IA，则A灯熄灭 前要闪亮一下．若
RL≥RA，原来的电流 IL≤IA，则灯A逐渐熄灭不 再闪亮一下
能量转 化情况
电能转化为磁场能
磁场能转化为电能
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特别提醒 1.通电时线圈产生的自感电动势
(2)E＝BLvsinθ，θ为运动方向与磁 感线方向的夹角．
(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的 感应电动势 为 E＝BL v ＝ 12BL2ω. (平均速度取中点 位置线速度12Lω)