第11章 第2节 法拉第电磁感应定律 自感 涡流(教参)-【名师导航】2024年高考物理一轮总复习(新教材新高考)广东专版

　法拉第电磁感应定律　自感　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．导体切割磁感线时的感应电动势 (1)E＝Blv。 (2)式中B、l、v相互垂直。当v∥B时，E＝0。 (3)l为导体切割磁感线的有效长度，示例如图： (4)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感应电动势E＝Bl＝Bl2ω(平均速度等于棒上中点位置的线速度ωl)。 二、自感 1．自感现象 (1)概念：由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，叫作自感现象。 (2)自感电动势：由于自感而产生的感应电动势。 自感电动势大小：E＝L。 2．自感系数 (1)概念：自感电动势与导体中电流的变化率成正比，比例系数则为自感系数，简称自感或电感。 (2)决定因素：自感系数I与线圈的形状、长短、匝数及有无铁芯有关。如果线圈内有铁芯，则自感系数L会比没有铁芯时大得多。 (3)单位：亨利(符号H)1 H＝1×103 mH＝1×106 μH。 (4)物理意义：表征线圈产生自感电动势本领大小的物理量。数值上等于通过线圈的电流在1 s内改变1 A时产生的自感电动势的大小。 三、涡流　电磁阻尼与电磁驱动 1．涡流 (1)定义：在变化的磁场中的导体内产生的感应电流，就像水中的漩涡，所以把它叫作涡电流，简称涡流。 (2)涡流的特点：a．涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵循法拉第电磁感应定律。b．磁场变化越快，导体的横截面积S越大，导体材料的电阻率越小，形成的涡流就越大。 (3)涡流的应用：涡流热效应的应用，如真空冶炼炉；涡流磁效应的应用，如探雷器、安检门。 (4)涡流的防止：电动机、变压器等设备中应防止铁芯中涡流过大而导致浪费能量，损坏电器。 2．电磁阻尼与电磁驱动 (1)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运动，这种现象称为电磁阻尼。 (2)电磁驱动：如果磁场相对于导体运动，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，这种作用常常称为电磁驱动。 一、易错易误辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)磁通量为零时，磁通量的变化率也为零。 (×) (2)磁通量的变化率越大，则感应电动势一定大。 (×) (3)感应电动势是标量但有方向，其方向可以利用楞次定律或右手定则来判断。 (√) (4)当电路是闭合回路时一定产生感应电动势。 (×) (5)导体切割磁感线时产生的电动势大小一定是E＝Blv。 (×) (6)电磁炉是利用涡流原理来工作的。 (√) 二、教材习题衍生 1．(粤教版选择性必修第二册改编)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，故B正确。] 2．(鲁科版选择必修第二册改编)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，电流立即消失，灯泡LA立即熄灭，故C正确，A、B、D错误。] 3．(人教版选择性必修第二册改编)(多选)下列四个图都与涡流有关，其中说法正确的是(　　) 图1 　　　图2　　　　图3　　　　图4 A．图1中电磁炉工作时在它的面板上产生涡流加热食物 B．图2金属探测器是利用被测金属中产生涡流来进行探测的 C．变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠合而成是为了减小涡流 D．真空冶炼炉所接交流电源的频率越高，相等时间内产生的热量越多 [答案]　BCD 法拉第电磁感应定律的应用　 1．法拉第电磁感应定律的理解 (1)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。 (2)磁通量的变化率对应Φ­t图线上某点切线的斜率。 2．应用法拉第