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高考物理详解详析法拉第电磁感应定律自感doc高中物理
高考物理详解详析法拉第电磁感应定律自感doc高中物理
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法拉第电磁感应定律自感一.区分物理量1、磁通量Φ――穿过某一面积的磁感线的条数2、磁通量的变化量△Φ=Φ2-Φ13、磁通量的变化率――单位时间内的磁通量的变化1、反映磁通量变化的快慢2、电动势的平均值二.法拉第电磁感应定律——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。这就是法拉第电磁感应定律。3、△Φ的产生方式:①改变B,②改变S,③、改变B和S的夹角三、推论RAB把AB向右移动一段距离,AB长L,速度v,匀强磁场B当B⊥L,L⊥v,B⊥v时有(电动势的平均值和瞬时值)推广:已知:B,L,ω求:E=?例题举例:【例1】如以下图,长L1宽L2的矩形线圈电阻为R,处于磁感应强度为B的匀强磁场边缘,线圈与磁感线垂直。求:将线圈以向右的速度v匀速拉出磁场的过程中,⑴拉力F大小;⑵拉力的功率P;⑶拉力做的功W;⑷线圈中产生的电热Q;⑸通过线圈某一截面的电荷量q。-7-/7\n解:⑴⑵FL1L2Bv⑶⑷⑸与v无关注意电热Q和电荷q的区别,其中与速度无关!(这个结论以后经常会遇到)。RabmL【例2】如图,竖直放置的U形导轨宽为L,上端串有电阻R(其余导体局部的电阻都忽略不计)。磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直于纸面向外。金属棒ab的质量为m,与导轨接触良好,不计摩擦。从静止释放后ab保持水平而下滑。试求ab下滑的最大速度vm解:释放瞬间ab只受重力,开场向下加速运动。随着速度的增大,感应电动势E、感应电流I、安培力F都随之增大,加速度随之减小。当F增大到F=mg时,加速度变为零,这时ab到达最大速度。由,可得baBL1L2【例3】如以下图,U形导线框固定在水平面上,右端放有质量为m的金属棒ab,ab与导轨间的动摩擦因数为μ,它们围成的矩形边长分别为L1、L2,回路的总电阻为R。从t=0时刻起,在竖直向上方向加一个随时间均匀变化的匀强磁场B=kt,(k>0)那么在t为多大时,金属棒开场移动?解:由=kL1L2可知,回路中感应电动势是恒定的,电流大小也是恒定的,但由于安培力-7-/7\nF=BIL∝B=kt∝t,随时间的增大,安培力将随之增大。当安培力增大到等于最大静摩擦力时,ab将开场向左移动。这时有:Badbc【例4】如以下图,水平面上固定有平行导轨,磁感应强度为B的匀强磁场方向竖直向下。同种合金做的导体棒ab、cd横截面积之比为2∶1,长度和导轨的宽均为L,ab的质量为m,电阻为r,开场时ab、cd都垂直于导轨静止,不计摩擦。给ab一个向右的瞬时冲量I,在以后的运动中,cd的最大速度vm、最大加速度am、产生的电热各是多少?解:给ab冲量后,ab获得速度向右运动,回路中产生感应电流,cd受安培力作用而加速,ab受安培力而减速;当两者速度相等时,都开场做匀速运动。所以开场时cd的加速度最大,最终cd的速度最大。全过程系统动能的损失都转化为电能,电能又转化为内能。由于ab、cd横截面积之比为2∶1,所以电阻之比为1∶2,根据Q=I2Rt∝R,所以cd上产生的电热应该是回路中产生的全部电热的2/3。又根据已知得ab的初速度为v1=I/m,因此有:,解得。最后的共同速度为vm=2I/3m,系统动能损失为ΔEK=I2/6m,其中cd上产生电热Q=I2/9m【例5】如以下图,空间存在垂直于纸面的均匀磁场,在半径为的圆形区域内部及外部,磁场方向相反,磁感应强度的大小均为B。一半径为,电阻为R的圆形导线环放置在纸面内,其圆心与圆形区域的中心重合。当内、外磁场同时由B均匀地减小到零的过程中,通过导线截面的电量____________。-7-/7\n解析:由题意知:,,由【例6】如以下图是一种测量通电螺线管中磁场的装置,把一个很小的测量线圈A放在待测处,线圈与测量电量的冲击电流计G串联,当用双刀双掷开关S使螺线管的电流反向时,测量线圈中就产生感应电动势,从而引起电荷的迁移,由表G测出电量Q,就可以算出线圈所在处的磁感应强度B。已知测量线圈共有N匝,直径为d,它和表G串联电路的总电阻为R,那么被测处的磁感强度B为多大?解析:当双刀双掷开关S使螺线管的电流反向时,测量线圈中就产生感应电动势,根据法拉第电磁感应定律可得:由欧姆定律得:由上述二式可得:四、自感现象1、自感——由于导体本身的电流变化而产生的电磁感应现象叫自感现象。产生的电动势叫自感电动势。电流I变化时,自感电动势阻碍电流的变化(当I增加,自感电动势对抗I的增加,当I减小,自感电动势补充I的减小)2、原因——导体本身的电流变化,引起磁通量的变化3、自感电动势和自感系数①反映电流变化的快慢②自感系数L决定于线圈的自身(长度、截面积、匝数、铁芯)③自感电动势由L和I的变化率共同决定-7-/7\n④单位:亨利1H=103mH1mH=103μH自感现象只有在通过电路电流发生变化才会产生.在判断电路性质时,一般分析方法是:当流过线圈L的电流突然增大瞬间,我们可以把L看成一个阻值很大的电阻;当流经L的电流突然减小的瞬间,我们可以把L看作一个电源,它提供一个跟原电流同向的电流.图2电路中,当S断开时,我们只看到A灯闪亮了一下后熄灭,那么S断开时图1电路中就没有自感电流?能否看到明显的自感现象,不仅仅取决于自感电动势的大小,还取决于电路的构造.在图2电路中,我们预先在电路设计时取线圈的阻值远小于灯A的阻值,使S断开前,并联电路中的电流IL>>IR,S断开瞬间,虽然L中电流在减小,但这一电流全部流过A灯,仍比S断开前A灯的电流大得多,且延滞了一段时间,所以我们看到A灯闪亮一下后熄灭,对图1的电路,S断开瞬间也有自感电流,但它比断开前流过两灯的电流还小,就不会出现闪亮一下的现象.除线圈外,电路的其它局部是否存在自感现象?当电路中的电流发生变化时,电路中每一个组成局部,甚至连导线,都会产生自感电动势去阻碍电流的变化,只不过是线圈中产生的自感电动势比较大,其它局部产生的自感电动势非常小而已。2、自感现象的应用——日光灯(1)启动器:利用氖管的辉光放电,起自动把电路接通和断开的作用-7-/7\n(2)镇流器:在日光灯点燃时,利用自感现象,产生瞬时高压,在日光灯正常发光时,,利用自感现象,起降压限流作用。3、日光灯的工作原理图如下:图中A镇流器,其作用是在灯开场点燃时起产生瞬时高压的作用;在日光灯正常发光时起起降压限流作用.B是日光灯管,它的内壁涂有一层荧光粉,使其发出的光为柔和的白光;C是启动器,它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形触片组成.【例7】如以下图的电路中,A1和A2是完全相同的灯泡,线圈L的电阻可以忽略不计,以下说法中正确的选项是(A、D)A.合上开关S接通电路时,A2先亮A1后亮,最后一样亮B.合上开关S接通电路时,A1和A2始终一样亮C.断开开关S切断电路时,A2立即熄灭,A1过一会熄灭D.断开开关S切断电路时,A1和A2都要过一会才熄灭四、针对练习1.穿过一个单匝线圈的磁通量始终保持每秒钟减少2Wb,那么(AC)A.线圈中感应电动势每秒增加2VB.线圈中感应电动势每秒减少2VC.线圈中无感应电动势D.线圈中感应电动势保持不变2.如图,在匀强磁场中,有一接有电容器的导线回路,已知C=30μF,L1=5cm,L2=-7-/7\n8cm,磁场以5×10-2T/s的速率均匀增强,那么电容器C所带的电荷量C(-3.6N·s)4.如以下图,平行金属导轨间距为d,一端跨接电阻为R,匀强磁场磁感强度为B,方向垂直平行导轨平面,一根长金属棒与导轨成θ角放置,棒与导轨的电阻不计,当棒沿垂直棒的方向以恒定速度v在导轨上滑行时,通过电阻的电流是(A)A.Bdv/(Rsinθ)B.Bdv/RC.Bdvsinθ/RD.Bdvcosθ/R5.如以下图,圆环a和b的半径之比R1∶R2=2∶1,且是粗细相同,用同样材料的导线构成,连接两环导线的电阻不计,匀强磁场的磁感应强度始终以恒定的变化率变化,那么,当只有a环置于磁场中与只有b环置于磁场中的两种情况下,AB两点的电势差之比为多少?(2:1)7.如以下图,电阻R和电感线圈L的值都较大,电感线圈的电阻不计,A、B是两只完全相同的灯泡,当开关S闭合时 ,下面能发生的情况是DA.B比A先亮,然后B熄灭B.A比B先亮,然后A熄灭 C.A、B一起亮,然后A熄灭D.A、B一起亮,然后B熄灭w.w.w.k.s.5.u.c.o.mwww.ks5u.com-7-/7
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高考 - 二轮专题
发布时间:2022-08-25 22:46:07
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文章作者:U-336598
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