幻灯片 19.2 法拉第电磁感应定律及其应用
高三总复习 选修3-2 z````x``x````k
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幻灯片 2一、感应电动势
1．感应电动势
在电磁感应现象中产生的电动势．产生感应电动势的那部分导体就相当于电源．导体的电阻相当于电源的内阻．
2．感应电流与感应电动势的关系遵守闭合电路欧姆定律，即I＝ .
3．感生电场与感生电动势、动生电动势
(1)感生电场：磁场变化时在周围空间激发出的电场
(2)感生电动势：由感生电场产生的感应电动势叫做感生电动势
(3)动生电动势：由于导体运动而产生的感应电动势叫做动生电动势．
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幻灯片 3
(4)感生电动势和动生电动势都属于感应电动势，但二者产生机理有所不同．
(5)在实际的感应电动势中，可能既有感生电动势，同时也有动生电动势．
3．感生电场与感生电动势、动生电动势
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幻灯片 4二、法拉第电磁感应定律
1．内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比
3.对法拉第电磁感应定律的理解
(1) 很大，/t可能很小，很小，/t可能很大，感应电动势的大小与/t有关，与、无直接关系。
（2）用公式E=nSB/t求感应电动势时，S为线圈在磁场范围内有效面积。
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幻灯片 53.对法拉第电磁感应定律的理解
(4)通过回路截面的电荷量q仅与n、和回路电阻R有关，与时间长短无关。推导如下：
(2)磁通量的变化常由B的变化或S的变化两种情况引起
①当仅由B的变化引起时，E=nS(B/t)。
②当仅由S的变化引起时，E=nB(S/t)。
(3)由E=n/t计算出的是t时间内的平均感应电动势。
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幻灯片 61．如图所示半径为r的n匝线圈套在边长为L的正方形abcd之外，匀强磁场局限在正方形区域内且垂直穿过正方形 面积．当磁感应强度以ΔB/Δt的变化率均匀变化时，线圈中产生感应电动势的大小是多少？ z````x``x````k
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幻灯片 72、[2010·石家庄模拟] 如图所示，两块水平放置的金属板相距为d，用导线将两极板与一个n匝线圈连接，若线圈置于竖直向下的变化磁场B中，则两板间一质量为m、电荷量为＋q的微粒恰能静止，则关于线圈中磁场的变化情况和磁通量的变化率，下列说法正确的是( )
A
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幻灯片 83、如图所示，导线全部为裸导线，半径为r的圆内有垂直于圆平面的匀强磁场，磁感应强度为B，一根长度大于2r的导线MN以速度v在圆环上无摩擦地自左端匀速滑到右端，电路的固定电阻为R，其余电阻不计，求MN从圆环的左端滑到右端的过程中电阻R上的电流的平均值和通过电阻R的电荷量．
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幻灯片 94、如图所示，面积为0.2 m2 的100匝线圈A处在磁场中，磁场方向垂直于线圈平面．磁感应强度随时间变化的规律是B＝(6－0.2t) T，已知电路中的R1＝4 Ω，R2＝6 Ω，电容C＝30 μF，线圈A的电阻不计，求：(1)闭合S后，通过R2的电流大小及方向；(2)闭合S一段时间后，再断开S.S断开后通过R2的电荷量是多少？
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幻灯片 10----
幻灯片 114．导体切割磁感线产生的电动势
E＝Blv
若v为瞬时速度，则E为相应的瞬时感应电动势，若v为平均速度，则E为平均感应电动势
公式中的L为有效切割长度，即导体与v垂直的方向上的投影长度．
二、法拉第电磁感应定律
（B、l、v相互垂直）
E=BLcdsinβv
若速度为v1,则E=2BRv
若速度为v2,则E=0
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幻灯片 12A
5、 如图所示，等腰三角形内分布有垂直于纸面向外的匀强磁场，它的底边在x轴上且长为2L，高为L.纸面内一边长为L的正方形导线框沿x轴正方向做匀速直线运动穿过匀强磁场区域，在t＝0时刻恰好位于图中所示的位置．以顺时针方向为导线框中电流的正方向，下面四幅图中能够正确表示电流—位移(I－x)关系的是 ( )
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幻灯片 136、如图所示，直角三角形导线框abc固定在匀强磁场中，ab是一段长为l1＝0.6 m、单位长度电阻为r＝3Ω/m的均匀导线，ac和bc的电阻可不计，bc长度为l2＝0.3 m．磁场的磁感应强度为B＝0.5 T，方向垂直纸面向里．现有一段长度为L＝0.3 m、单位长度电阻也为r＝3 Ω/m的均匀导体杆MN架在导线框上，开始时紧靠a点，然后沿ab方向以恒定速度v＝1.2 m/s向b端滑动，滑动中始终与bc平行并与导线框保持良好接触．
(1)导线框中有感应电流的时间是多少？
(2)当导体杆MN滑到ab中点时，导线bc中的电流是多少？方向如何？
(3)导体杆MN自a点滑到ab中点的过程中，回路中感应电动势的平均值为多少？
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幻灯片 14----
幻灯片 155．导体转动切割磁感线
当导体在垂直于磁场的平面内，绕一端以角速度ω匀速转动时，如图
二、法拉第电磁感应定律
7、一直升飞机停在南半球的地磁极上空。该处地磁场的方向竖直向上，磁感应强度为B。直升飞机螺旋桨叶片的长度为L，螺旋桨转动的频率为f，顺着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨按顺时针方向转动。螺旋桨叶片的近轴端为a，远轴端为b，如图所示。如果忽略a到转轴中心线的距离，用ε表示每个叶片中的感应电动势，则
A.ε=πfL2B，且a点电势低于b点电势
B.ε=2πfL2B，且a点电势低于b点电势
C.ε=πfL2B，且a点电势高于b点电势
D.ε=2πfL2B，且a点电势高于b点电势
√
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幻灯片 168、如图所示，一导体圆环位于纸面内，O为圆心．环内两个圆心角为90°的扇形区域内分别有匀强磁场，两磁场磁感应强度的大小相等，方向相反且均与纸面垂直．导体杆OM可绕O转动，M端通过滑动触点与圆环良好接触．在圆心和圆环间连有电阻R.杆OM以匀角速度ω逆时针转动，t＝0时恰好在图示位置．规定从a到b流经电阻R的电流方向为正，圆环和导体杆的电阻忽略不计，则杆从t＝0开始转动一周的过程中，电流随ωt变化的图象是图中的( )
C
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幻灯片 179、如图(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的圆形区域内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(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。
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幻灯片 18----
幻灯片 191．定义：
2．效果：
3．自感电动势
三．自感现象
自感电流总是阻碍线圈中原电流的变化
当自感电流是由原电流的增强引起时(如通电)，自感电流的方向与原电流方向相反；
当自感电流是由原电流的减少引起时(如断电)，自感电流的方向与原电流方向相同．
由于线圈本身的电流发生变化而在它本身激发出感应电动势的现象．
L为自感系数（单位：亨利H） ，由线圈本身的特性决定
线圈越粗、越长、匝数越密，它的自感系数就越大，
此外线圈中加入铁芯，自感系数也会增大；
自感电动势的大小取决于自感系数和线圈本身电流变化的快慢 ．
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幻灯片 20自感系数很大有时会产生危害：
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幻灯片 21四、自感现象的分析
1、通电自感
条件：A1、A2同规格，R＝RL，L较大
现象：在S闭合瞬间，灯A2立即亮起来，灯A1逐渐变亮，最终一样亮
能量转化情况：电能转化为磁场能
原因：由于开关闭合时，流过电感线圈的电流要增大，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
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幻灯片 22四、自感现象的分析
2、断电自感
条件：L很大(有铁芯)
现象：在开关S断开时，灯A渐渐熄灭或闪亮一下再熄灭
原因：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RLIA，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
（有电表电路注意反偏问题）
能量转化情况：磁场能转化为电能
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幻灯片 23理想线圈(无直流电阻的线圈)的三个状态:
通电瞬间状态:
通电稳定状态:
断电瞬间状态:
应把线圈看成断开；
可把理想线圈看成导线或被短路；
可视为一瞬间电流源(自感电动势源)，它可以使闭合电路产生电流．
RL=0
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幻灯片 2410．(2010·江苏高考)如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，电感L的电阻不计，电阻R的阻值大于灯泡D的阻值．在t＝0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在t＝t1时刻断开S.下列表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图象中，正确的是 ( )
B
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幻灯片 2511、在如图所示的电路中，a、b为两个完全相同的灯泡，L为自感线圈，E为电源，S为开关。关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序，下列说法正确的是 ( )
A.合上开关，a先亮，b后亮；断开开关，a、b同时熄灭
B.合上开关，b先亮，a后亮；断开开关,a先熄灭，b后熄灭
C.合上开关，b先亮，a后亮；断开开关，a、b同时熄灭
D.合上开关，a、b同时亮；断开开关，b先熄灭，a后熄灭
C
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幻灯片 2612．(2011·徐州模拟)如图所示，A、B、C是相同的白炽灯，L是自感系数很大、电阻很小的自感线圈．现将S闭合，下面说法正确的是( )
A．B、C灯同时亮，A灯后亮
B．A、B、C灯同时亮，然后A灯逐渐变暗，最后熄灭
C．A灯一直不亮，只有B灯和C灯亮
D．A、B、C灯同时亮，并且亮暗没有变化
B
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幻灯片 2713、如图所示的电路中，三个相同的灯泡a、b、c和电感L1、L2与直流电源连接，电感的电阻忽略不计．开关S从闭合状 态突然断开时，下列判断正确的有 ( )
A．a先变亮，然后逐渐变暗
B．b先变亮，然后逐渐变暗
C．c先变亮，然后逐渐变暗
D．b、c都逐渐变亮
A
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幻灯片 28[解析] a、b、c三个灯泡相同，设S闭合时通过三个灯泡的电流均是I，则L1中的电流为2I，L2中的电流为I.在S断开瞬间，L1中的电流由2I逐渐减小，L2的电流由I逐渐减小，L1、L2中的产生的感应电流方向相同，故b、c两灯的电流逐渐减小，即b、c两灯逐渐变暗，B、C错误，D项错误；
两个支路的电流汇集后为2I通过a灯，a灯电流由2I反向减弱，故a灯中的先变亮再逐渐变暗，即A正确．
[答案] A
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幻灯片 29五、互感
两个互相靠近的线圈，当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势的现象．
变压器就是利用互感现象制成的
互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈，线圈并不需要相连
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幻灯片 30 当线圈中的电流发生变化时，在它附近的任何导体中都
会产生像水的旋涡状的感应电流．
六．涡流
～
1.金属块中的涡流也要产生热量,如果金属的电阻率小，则涡流很强，产生的热量也很多。
2.增大铁芯材料的电阻率,常用的材料是硅钢，用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。
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幻灯片 313.应用
(1)真空冶炼炉，高频焊接
电源
焊
接
处
待焊接元件
线圈导线
(2)电磁灶
(3) 金属探测器、安检门
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幻灯片 32 当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是阻碍导体的运动的现象．
4．电磁阻尼
微安表的表头在运输时应该把两个接线柱连在一起
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幻灯片 335．电磁驱动
如果磁场相对于导体转动，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来，这种作用称为电磁驱动．
交流电动机就是利用电磁驱动的原理制成的．
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幻灯片 3414．下列做法中可能产生涡流的是 ( )
A．把金属块放在匀强磁场中
B．让金属块在匀强磁场中做匀速运动
C．让金属块在匀强磁场中做变速运动
D．把金属块放在变化的磁场中
D
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幻灯片 35七、日光灯
日光灯结构：
日光灯管
镇流器
启动器
电容能使使动、静触片分离时不产生电火花，以免烧坏触点
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幻灯片 36七.日光灯
1.日光灯管的构造和工作原理
①日光灯管：它要使管内汞蒸气导电才能发光，激发气体导电所需的电压比220V的电源电压大得多. 点燃后正常发光时电阻变得很小只允许通过不大的电流，电流过强就会烧毁灯管，这时又要使加在它上的电压小于电源电压.
②启动器：是一个充有氖气的小玻璃泡.里面装上两个电极，一个固定不动的静触片和一个用双金属片制成的U形触片.其作用是：利用氖管的辉光放电，自动把电路接通和断开
③.镇流器：点燃时起产生瞬时高压的作用；在日光灯正常发光时起降压限流的作用.
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幻灯片 37C
15、如图所示是日光灯的构造示意图.若按图示的电路连接.关于日光灯发光的情况下列叙述中正确的是（ ）
A. S1接通，S2、S3断开，日光灯就能正常发光
B. S1、S2接通，S3断开，日光灯就能正常发光
C. S3断开，接通S1、S2后，再断开S2，日光灯就能正常发光
D. 当日光灯正常发光后，再接通S3日光灯仍能正常发光
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