第十一章 第2讲 法拉第电磁感应定律 涡流、自感-【导与练】2024高考物理一轮复习高中总复习第1轮复习讲义（新教材，鲁科版）

第2讲　法拉第电磁感应定律　涡流、自感 一、法拉第电磁感应定律 1.感应电动势 (1)概念:在　　　　　　　　现象中产生的电动势。  (2)产生条件:穿过回路的　 　　　　　发生改变,与电路是否闭合　　　　。  (3)方向判断:感应电动势的方向用　　　　　　　　或　　　　　　　　判断。  2.法拉第电磁感应定律 (1)内容:电路中感应电动势的大小与穿过这一电路的　　　　　　　　　　　　　成正比。  (2)公式:E=n,其中n为　　　　　。  3.导体切割磁感线的情形 (1)垂直切割:E=　　　　。  (2)倾斜切割:E=　　　　　　,其中θ为v与B的夹角。   (3)旋转切割(以一端为轴):E=Bl2ω。 二、涡流、互感和自感 1.自感 (1)自感现象:由线圈自身的电流变化所产生的电磁感应现象。由自感而产生的感应电动势叫作自感电动势。 (2)自感电动势表达式:E=　。  (3)自感L ①相关因素:与线圈的　　　　、　　　　　　　　、　　　　、　　　　等因素有关。  ②单位:亨利(H),1 mH=　　　　H,1 μH=　　　　H。  2.涡流 (1)涡流:放在变化的磁场中的金属块,其内部产生的像　　　　一样的感应电流。  (2)产生原因:穿过金属块的　　　　　　发生变化→产生感应电动势→产生感应电流。  (3)涡流的利用:家用电磁炉的工作原理与　　　　有关。  (4)涡流的减少:各种电动机和变压器中,用涂有绝缘漆的硅钢片叠加成的铁芯,以减少涡流。 1.正误辨析 (1)公式E=Blv中的l是导体棒的总长度。(　　) (2)磁场相对导体棒运动时,导体棒中也可能产生感应电动势。(　　) (3)Φ=0,不一定等于0。(　　) (4)线圈匝数n越多,磁通量越大,产生的感应电动势也越大。(　　) 2.如图所示金属棒MN,金属棒中的自由电荷为电子。电子随着导体棒以速度v向右匀速运动,同时沿着导体棒以速度u匀速运动。下列说法正确的是(　　) A.电子受到的总洛伦兹力为evB B.电子受到的总洛伦兹力为euB C.非静电力是电子受到的沿棒方向的洛伦兹力,大小为evB D.非静电力是电子受到的沿棒方向的洛伦兹力,大小为euB 考点一　法拉第电磁感应定律的理解与应用 1.磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ、磁通量的变化率的比较。 物理量 磁通量Φ 磁通量的变化量ΔΦ 磁通量的变化率 意义 某时刻穿过某个面的磁感线的条数 某段时间内穿过某个面的磁通量变化多少 穿过某个面的磁通量变化的快慢 大小 Φ= BSsin θ (θ为磁感线与该面的夹角) ΔΦ=Φ2-Φ1 ①ΔΦ=B·ΔS ②ΔΦ=S·ΔB ③ΔΦ=B2S2-B1S1 ①= B· ②= S· ③= 2.法拉第电磁感应定律应用的三种情况。 产生原因 ΔΦ E 面积变化 ΔΦ=B·ΔS E=nB 磁场变化 ΔΦ=ΔB·S E=nS 面积和磁场 共同变化 ΔΦ=Φ末-Φ初 E=n 3.在有关图像问题中,磁通量的变化率是Φt图像上某点切线的斜率,利用斜率和线圈匝数可以确定该点感应电动势的大小。 [例1] [公式E=n的应用] (2022·广东卷,10)(多选)如图所示,水平地面(Oxy平面)下有一根平行于y轴且通有恒定电流I的长直导线。P、M和N为地面上的三点,P点位于导线正上方,MN平行于y轴,PN平行于x轴。一闭合的圆形金属线圈,圆心在P点,可沿不同方向以相同的速率做匀速直线运动,运动过程中线圈平面始终与地面平行。下列说法正确的有(　　) A.N点与M点的磁感应强度大小相等,方向相同 B.线圈沿PN方向运动时,穿过线圈的磁通量不变 C.线圈从P点开始竖直向上运动时,线圈中无感应电流 D.线圈从P到M过程的感应电动势与从P到N过程的感应电动势相等 [例2] [公式E=nS的应用](2022·河北卷,5)将一根绝缘硬质细导线顺次绕成如图所示的线圈,其中大圆面积为S1,小圆面积均为S2,垂直线圈平面方向有一随时间t变化的磁场,磁感应强度大小B=B0+kt,B0和k均为常量,则线圈中总的感应电动势大小为(　　) A.kS1 B.5kS2 C.k(S1-5S2) D.k(S1+5S2) [例3] [E=nB的应用]如图所示,在边长为a的正方形区域内有匀强磁场,磁感应强度为B,其方向 垂直纸面向外,一个边长也为a的正方形导线框架EFGH正好与上述磁场区域的边界重合。现使导线框以周期T绕其中心O点在纸面内匀速转动,经过导线框转到图中虚线位置,已知导线框的总电阻为R,则在这时间内(　　) A.因不知是顺时针转动还是逆时针转动,所以不能判断导线框中的感应电流方向 B.导线框中感应电流方向为E→F→G→H→E C.通过导线框中任一横截面的电荷量为 D.平均感应电动势大小