第十章 第2讲 法拉第电磁感应定律、自感和涡流（Word教参）-2022高考物理一轮复习【优化指导】高中总复习·第1轮（全国通用）

第2讲　法拉第电磁感应定律、自感和涡流 一、法拉第电磁感应定律 1．感应电动势 (1)概念：在电磁感应现象中产生的电动势． (2)产生条件：穿过回路的磁通量发生改变，与电路是否闭合无关． (3)方向判断：感应电动势的方向用楞次定律或右手定则判断． 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，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比． (2)公式：E＝n，其中n为线圈匝数． 3．导体切割磁感线的情形 (1)垂直切割：E＝Blv．(条件：①匀强磁场；②B、l、v两两垂直) (2)倾斜切割：E＝Blvsinθ，其中θ为v与B(或v与l)的夹角． (3)转动切割(以一端为轴)：E＝Bl2ω. [微点拨] (1)感应电动势的方向与电池的电动势方向一样，规定为在电源内部由负极指向正极． (2)注意区分磁通量、磁通量的变化量和磁通量的变化率． 二、自感、涡流 1．自感现象 (1)概念：由于导体本身的电流变化而产生的电磁感应现象称为自感． (2)自感电动势 ①定义：在自感现象中产生的感应电动势叫做自感电动势． ②表达式：E＝L． (3)自感系数L ①相关因素：与线圈的大小、形状、匝数以及是否有铁芯有关． ②单位：亨利(H)，1 mH＝10－3 H，1 μH＝10－6 H. 2．涡流 (1)涡流：当线圈中电流变化时，附近的任何导体(如金属块)中产生的旋涡状感应电流． (2)产生原因：金属块内磁通量变化→感应电动势→感应电流． 3．电磁阻尼 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相对运动． 4．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使导体受到安培力而使导体运动起来． [微点拨]　自感电动势的方向遵守楞次定律 (1)电流I增大时，E感与I同向； (2)电流I减小时，E感与I反向． 1．判断正误 (1)线圈中磁通量越大，产生的感应电动势越大．(　　) (2)线圈中磁通量变化越大，产生的感应电动势越大．(　　) (3)线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势越大．(　　) (4)自感电动势的方向与电流方向总是相反．(　　) (5)线圈中的电流越大，自感系数也越大．(　　) (6)对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈中的自感电动势越大．(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)√ 2．(粤教版选修3－2 P18T3改编)如图所示，半径为r的n匝线圈放在边长为L的正方形abcd之外，匀强磁场充满正方形区域并垂直穿过该区域，当磁场以的变化率变化时，线圈产生的感应电动势大小为(　　) A．0　　　　　　　　　 B．n·L2 C．n·πr2 D．n·r2 B　[由法拉第电磁感应定律可知线圈产生的自感电动势E＝n·L2.] 3．(鲁科版选修3－2 P33T1)在如图所示的电路中，LA为灯泡，S为开关，L为有铁芯的线圈．对于这样的电路，下列说法正确的是(　　) A．因为线圈L通电后会产生自感现象，所以S闭合后，灯泡LA中无电流通过 B．在S打开或闭合的瞬间，电路中都不会产生自感现象 C．当S闭合时，电路中会产生自感现象 D．在S闭合后再断开的瞬间，灯泡LA可能不立即熄灭 C　[S闭合瞬间，由于线圈产生自感电动势而阻碍通过灯泡LA的电流的增加，但阻碍不是阻止，S闭合后有电流通过LA；S断开瞬间，线圈产生自感电动势，因电路断开，所以没有感应电流，灯泡LA立即熄灭，故C正确．] 4．(多选)(沪科版选修3－2 P37T1改编)变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，这是因为(　　) A．增大涡流，提高变压器的效率 B．减小涡流，提高变压器的效率 C．增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量 D．增大铁芯中的电阻，以减小发热量 BD　[不使用整块硅钢而采用很薄的硅钢片，这样做的目的是增大铁芯中的电阻，阻断涡流回路，来减少电能转化成铁芯的内能，提高效率，故B、D正确，A、C错误．] 考点一　法拉第电磁感应定律的理解及应用 1．对法拉第电磁感应定律的理解 (1)公式E＝n求解的是一个回路中某段时间内的平均电动势，在磁通量均匀变化时，瞬时值才等于平均值． (2)感应电动势的大小由线圈的匝数和穿过线圈的磁通量的变化率共同决定，而与磁通量Φ的大小、变化量ΔΦ的大小没有必然联系． (3)磁通量的变化率对应Φ­t图线上某点切线的斜率． (4)通过回路截面的电荷量q＝，仅与n、ΔΦ和回路电阻R有关，与时间长短无关． 2．法拉第电磁感应定律的三种常用变形式 (1)当磁感应强度B不变，垂直于磁场的回路面积S发生变化，此时E＝nB； (2)当垂直于磁场的回路面积S不变，磁感应强度B发生变化，此时E＝nS，其中是B­t图象的斜率． (3)当磁感应强度B、垂直于磁场的回路面积S