人教版高中物理选修3第2讲法拉第电磁感应定律自感涡流课件.ppt

1、选修选修3-2第九第九章章电电 磁磁 感感 应应第第2讲法拉第电磁感应定律自感涡流讲法拉第电磁感应定律自感涡流聚焦聚焦一个一个热点热点抓住抓住两个两个考点考点备选视频展台备选视频展台突破突破两个两个考向考向 随堂随堂基础演练基础演练第第2讲讲法拉第电磁法拉第电磁感应定律感应定律自感涡流自感涡流 1.法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律 2.自感、涡流自感、涡流 状元微博状元微博1.法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律En/t的应用的应用2.导体切割磁感线产生感应电动势的计算导体切割磁感线产生感应电动势的计算 命题热点命题热点14 电磁感应中的图象问题电磁感应中的图象问题 1.命题专家评述命题专

2、家评述 2.阅卷老师叮咛阅卷老师叮咛 易失分点易失分点 应对策略应对策略3.高考佐证高考佐证 预测预测1 预测预测2显示显示/隐藏隐藏 01抓住两个考点抓住两个考点【思维驱动思维驱动】(2011广东理综卷广东理综卷)将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势和感线圈平面与磁场方向垂直，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无关感应电动势的大小与线圈的匝数无关B穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大C穿

3、过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大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感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同 考纲点击考纲点击 1.1.法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律解析解析/显隐显隐 01抓住两个考点抓住两个考点【知识存盘知识存盘】1感应电动势感应电动势(1)概念概念:在在_中产生的电动势；中产生的电动势；(2)产生条件产生条件:穿过回路的穿过回路的_发生改变发生改变,与电路是否闭合与电路是否闭合_.(3)方向判断：感应电动势的方向用方向判断：感应电动势的方向用_或或_判断判断.电磁感应现象电磁感应现象磁通量磁通量无关无关楞次定律

4、楞次定律右手定则右手定则 01抓住两个考点抓住两个考点磁通量的变化率磁通量的变化率 闭合电路欧姆闭合电路欧姆 Blv【思维驱动思维驱动】01抓住两个考点抓住两个考点在如图所示的电路中，在如图所示的电路中，A1和和A2是两个相同的灯是两个相同的灯泡，线圈泡，线圈L的自感系数足够大，电阻可以忽略的自感系数足够大，电阻可以忽略不计下列说法中正确的是不计下列说法中正确的是()A合上开关合上开关S时，时，A2先亮，先亮，A1后亮，最后一样亮后亮，最后一样亮B断开开关断开开关S时，时，A1和和A2都要过一会儿才熄灭都要过一会儿才熄灭C断开开关断开开关S时，时，A2闪亮一下再熄灭闪亮一下再熄灭D断开开关断开

5、开关S时，流过时，流过A2的电流方向向右的电流方向向右 考纲点击考纲点击 2.2.自感、涡流自感、涡流解析解析合上开关合上开关S时，线圈时，线圈L中产生的自感电动势阻碍电流增大，中产生的自感电动势阻碍电流增大，并且阻碍作用逐渐变小直至为零，故并且阻碍作用逐渐变小直至为零，故A2先亮，先亮，A1后亮，最后一样后亮，最后一样亮选项亮选项A正确断开开关正确断开开关S时，线圈时，线圈L中产生的自感电动势阻碍中产生的自感电动势阻碍电流减小，因电路稳定时通过电流减小，因电路稳定时通过A1和和A2的电流大小相等，故断开开的电流大小相等，故断开开关关S时，时，A1和和A2都逐渐熄灭，流过都逐渐熄灭，流过A2的

6、电流方向向左选项的电流方向向左选项B正确，正确，C、D错误错误答案答案AB 解析解析/显隐显隐断断通通II 01抓住两个考点抓住两个考点1自感现象自感现象(1)概念：由于导体本身的概念：由于导体本身的_变化而产生的电磁感应现象称为自感变化而产生的电磁感应现象称为自感(2)自感电动势自感电动势定义：在自感现象中产生的感应电定义：在自感现象中产生的感应电动势叫做动势叫做_表达式：表达式：EL/t.(3)自感系数自感系数L相关因素：与线圈的相关因素：与线圈的大小大小、形状、形状、匝数匝数以及是否有铁芯以及是否有铁芯有关有关单位：亨利单位：亨利(H,1 mH_H，1H_H)2涡流涡流当线圈中的电流发生

7、变化时，在它附近的任何导体中都会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产生_，这种电流像水的漩涡所以叫涡流，这种电流像水的漩涡所以叫涡流【知识存盘知识存盘】电流电流自感电动势自感电动势103106感应电流感应电流 01抓住两个考点抓住两个考点状元微博状元微博 01抓住两个考点抓住两个考点本栏内容本栏内容 结束结束02突破两个考向突破两个考向考向考向一法拉第电磁感应定律一法拉第电磁感应定律En/t的应用的应用【典例典例1】(2012课标，课标，19)如图所示如图所示,均匀磁场中有一由半圆弧均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框及其直径构成的导线框,半圆直径与磁场边缘重合；磁场

8、方向垂半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面直于半圆面(纸面纸面)向里向里,磁感应强度大小为磁感应强度大小为B0.使该线框从静止开使该线框从静止开始绕过圆心始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度、垂直于半圆面的轴以角速度匀速转动半周匀速转动半周,在线在线框中产生感应电流现使线框保持图中所示位置框中产生感应电流现使线框保持图中所示位置,磁感应强度大磁感应强度大小随时间线性变化为了产生与线框转动半周过程中同样大小小随时间线性变化为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率的大小应为的电流，磁感应强度随时间的变化率的大小应为().02突破两个考向突破两个考向转转 解析解

9、析审题导析审题导析1.此过程经过半个周期的时间，磁此过程经过半个周期的时间，磁感应强度不变感应强度不变,回路中垂直于磁场回路中垂直于磁场的磁通量变为零的磁通量变为零.2.两过程对比两过程对比,回路电阻相同回路电阻相同,若使若使感应电流相同感应电流相同,只需感应电动势相只需感应电动势相等即可等即可.02突破两个考向突破两个考向转转 原题原题决定感应电动势决定感应电动势E大小的因素大小的因素1E的大小决定于的大小决定于/t.2E的大小决定于线圈的匝数的大小决定于线圈的匝数特别提醒特别提醒(1)E的大小与的大小与、的大小无必然联系的大小无必然联系(2)0时，时，/t不一定为零不一定为零应用法拉第电磁

10、感应定律求解问题的一般解题步骤应用法拉第电磁感应定律求解问题的一般解题步骤1分析穿过闭合电路的磁场方向及磁通量的变化情况；分析穿过闭合电路的磁场方向及磁通量的变化情况；2利用楞次定律确定感应电流的方向；利用楞次定律确定感应电流的方向；3灵活选择法拉第电磁感应定律的不同表达形式列方程求解灵活选择法拉第电磁感应定律的不同表达形式列方程求解.02突破两个考向突破两个考向【借题发挥借题发挥】审题导析审题导析先确定两种方式下磁通量的变化量先确定两种方式下磁通量的变化量大小，再由法拉第电磁感应定律求大小，再由法拉第电磁感应定律求感应感应电动势感应感应电动势.02突破两个考向突破两个考向解析解析/显隐显隐【

11、变式跟踪变式跟踪1】一矩形线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场方一矩形线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直先保持线框的面积不变，将磁感应强度在向垂直先保持线框的面积不变，将磁感应强度在1 s时间内均时间内均匀地增大到原来的两倍接着保持增大后的磁感应强度不变，匀地增大到原来的两倍接着保持增大后的磁感应强度不变，在在1 s时间内，再将线框的面积均匀地减小到原来的一半先后时间内，再将线框的面积均匀地减小到原来的一半先后两个过程中，线框中感应电动势的比值为两个过程中，线框中感应电动势的比值为().A.B1 C 2 D4 02突破两个考向突破两个考向考向二导体切割磁感线产生感应电动势的计算考向二导体

12、切割磁感线产生感应电动势的计算 注意导线切割磁感线过程中有效长度的变化情况注意导线切割磁感线过程中有效长度的变化情况.转转 解析解析l02突破两个考向突破两个考向转转 原题原题理解理解EBlv的的“四性四性”1正交性：本公式是在一定条件下得出的，除磁场为匀强磁场正交性：本公式是在一定条件下得出的，除磁场为匀强磁场外，还需外，还需B、l、v三者互相垂直三者互相垂直2瞬时性：若瞬时性：若v为瞬时速度，则为瞬时速度，则E为相应的瞬时感应电动势为相应的瞬时感应电动势3有效性：公式中的有效性：公式中的l为导体切割磁感线的有效长度为导体切割磁感线的有效长度4相对性：相对性：EBlv中的速度中的速度v是导体

13、相对磁场的速度，若磁场也是导体相对磁场的速度，若磁场也在运动，应注意速度间的相对关系在运动，应注意速度间的相对关系 02突破两个考向突破两个考向【借题发挥借题发挥】02突破两个考向突破两个考向转转 解析解析审题视角审题视角1.注意运动导体的有注意运动导体的有效长度效长度.2.可考虑应用闭合电可考虑应用闭合电路欧姆定律路欧姆定律.3.可从能量守恒定律可从能量守恒定律角度解答问题角度解答问题.4.应用电磁感应现象应用电磁感应现象中电荷量的求法中电荷量的求法.vvE02突破两个考向突破两个考向转转 原题原题本栏内容本栏内容 结束结束命题专家评述命题专家评述考情分析：考情分析：2012年，在全国各地高

14、考试卷中电磁感应中的图象问题共考年，在全国各地高考试卷中电磁感应中的图象问题共考查了查了4处，其中图象的选择处，其中图象的选择2处；给定图象分析相关的物理量处；给定图象分析相关的物理量1处；由给定的电磁感应过程画图象处；由给定的电磁感应过程画图象1处处高考题型：高考题型：主要是选择题，也有计算题，作图题主要是选择题，也有计算题，作图题常考类型：常考类型：1由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象；由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象；2由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量量.03聚焦一个热点聚焦一个热点命题热点命题热点14 电磁

15、感应中的图象问题电磁感应中的图象问题 阅卷老师叮咛阅卷老师叮咛03聚焦一个热点聚焦一个热点u易失分点易失分点1由于疏忽把物理量的正负判断错误；由于疏忽把物理量的正负判断错误；2把物理量的关系分析错误；把物理量的关系分析错误；3忽视了图象的横轴表示的物理量而错选忽视了图象的横轴表示的物理量而错选,如有些题目横轴表示如有些题目横轴表示位移位移x,仍当作时间仍当作时间t导致出错导致出错.u应对策略应对策略1.电磁感应图象问题的规范求解的关键电磁感应图象问题的规范求解的关键弄清初始条件，正、负方向的对应，变化范围，所研究物理量弄清初始条件，正、负方向的对应，变化范围，所研究物理量的函数表达式，进出磁场

16、的转折点是解题的关键的函数表达式，进出磁场的转折点是解题的关键 03聚焦一个热点聚焦一个热点2.一般解题步骤一般解题步骤(1)明确图象的种类，即是明确图象的种类，即是B-t图还是图还是-t图，或者是图，或者是E-t图、图、I-t图等图等(2)分析电磁感应的具体过程判断对应的图象是否分段，共分几分析电磁感应的具体过程判断对应的图象是否分段，共分几段段(3)用右手定则或楞次定律确定感应电流的方向用右手定则或楞次定律确定感应电流的方向(4)结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿定律等规律写出结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿定律等规律写出函数关系式函数关系式(5)根据函数关系式，进行数学分析根据

17、函数关系式，进行数学分析(6)画图象或判断图象画图象或判断图象.(2012福建理综，福建理综，18)如图所示，一圆如图所示，一圆形闭合铜环由高处从静止开始下落，穿过一根竖形闭合铜环由高处从静止开始下落，穿过一根竖直悬挂的条形磁铁，铜环的中心轴线与条形磁铁直悬挂的条形磁铁，铜环的中心轴线与条形磁铁的中轴线始终保持重合若取磁铁中心的中轴线始终保持重合若取磁铁中心O为坐标为坐标原点，建立竖直向下为正方向的原点，建立竖直向下为正方向的x轴，则下图中轴，则下图中最能正确反映环中感应电流最能正确反映环中感应电流i随环心位置坐标随环心位置坐标x变变化的关系图象是化的关系图象是()03聚焦一个热点聚焦一个热点

18、转转 解析解析审题视角审题视角1.明确条形磁明确条形磁铁磁场分布情铁磁场分布情况况.2.分析铜环下分析铜环下落过程中速度落过程中速度变化情况变化情况.3.判断磁通量判断磁通量变化，确定感变化，确定感应电动势及感应电动势及感应电流变化应电流变化.注：也可使用注：也可使用微元法判断或微元法判断或者使用极端分者使用极端分析粗略判定析粗略判定.高考佐证高考佐证 03聚焦一个热点聚焦一个热点转转 原题原题解析解析闭合铜环在下落过程中穿过铜环的磁场方向始终向上，闭合铜环在下落过程中穿过铜环的磁场方向始终向上，磁通量先增加后减少，由楞次定律可判断感应电流的方向要发磁通量先增加后减少，由楞次定律可判断感应电流

19、的方向要发生变化，生变化，D项错误；项错误；因穿过闭合铜环的磁通量的变化率不是均匀变化，所以感应电因穿过闭合铜环的磁通量的变化率不是均匀变化，所以感应电流随流随x的变化关系不可能是线性关系，的变化关系不可能是线性关系，A项错误；项错误；铜环由静止开始下落，速度较小，所以穿过铜环的磁通量的变铜环由静止开始下落，速度较小，所以穿过铜环的磁通量的变化率较小，产生的感应电流的最大值较小，过化率较小，产生的感应电流的最大值较小，过O点后，铜环的点后，铜环的速度增大，磁通量的变化率较大，所以感应电流的反向最大值速度增大，磁通量的变化率较大，所以感应电流的反向最大值大于正向最大值，故大于正向最大值，故B项正

20、确，项正确，C项错误项错误答案答案B03聚焦一个热点聚焦一个热点【预测预测1】如图所示，一带铁芯线圈置于竖直悬挂的闭合铝框如图所示，一带铁芯线圈置于竖直悬挂的闭合铝框右侧，与线圈相连的导线右侧，与线圈相连的导线abcd内有水平向里变化的磁场下内有水平向里变化的磁场下列哪种变化磁场可使铝框向左偏离列哪种变化磁场可使铝框向左偏离()解析解析/显隐显隐03聚焦一个热点聚焦一个热点【预测预测2】某学生设计了一个验证法某学生设计了一个验证法拉第电磁感应定律的实验，实验装置拉第电磁感应定律的实验，实验装置如图甲所示在大线圈如图甲所示在大线圈中放置一个中放置一个小线圈小线圈，大线圈，大线圈与多功能电源连与多

21、功能电源连接多功能电源输入到大线圈接多功能电源输入到大线圈的电的电流流i1的周期为的周期为T，且按图乙所示的规律，且按图乙所示的规律变化，电流变化，电流i1将在大线圈将在大线圈的内部产的内部产生变化的磁场，该磁场磁感应强度生变化的磁场，该磁场磁感应强度B与线圈中电流与线圈中电流i1的关系为的关系为Bki1(其中其中k为常数为常数)小线圈小线圈与电流传感器连与电流传感器连接，并可通过计算机处理数据后绘制接，并可通过计算机处理数据后绘制出小线圈出小线圈中感应电流中感应电流i2随时间随时间t变化变化的图象若仅将多功能电源输出电流的图象若仅将多功能电源输出电流变化的频率适当增大，则下图所示各变化的频率

22、适当增大，则下图所示各图象中可能正确反映图象中可能正确反映i2t图象变化的图象变化的是是(下图中分别以实线和虚线表示调下图中分别以实线和虚线表示调整前、后的整前、后的i2t图象图象)()解析解析/显隐显隐D解析解析由题图乙知电流由题图乙知电流i1随时间线性变化，再由随时间线性变化，再由Bki1知磁场也随时间线知磁场也随时间线性变化，则通过线圈性变化，则通过线圈的磁通量也随时间线性的磁通量也随时间线性变化，线圈变化，线圈中产生恒中产生恒定的电动势与感应电流，定的电动势与感应电流，A、B皆错误当频率加皆错误当频率加大后，磁通量变化率加大后，磁通量变化率加大，产生的感应电动势大，产生的感应电动势与感应电流加大，与感应电流加大，C错误，错误，D正确正确答案答案D 本栏内容本栏内容 结束结束完成创新设计完成创新设计 05活页规范训练活页规范训练本讲内容结束