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轮教学课件PPT（新教材，人教版）

第2讲　法拉第电磁感应定律　 涡流、自感 梳理必备知识 回归教材 一、法拉第电磁感应定律 1.感应电动势 (1)定义:在 中产生的电动势。 (2)产生:穿过回路的 发生改变,与电路是否闭合 。 (3)方向:感应电动势的方向判断可用楞次定律或 。 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 成正比。 (2)公式:E= ,其中n为线圈匝数。 (3)感应电流与感应电动势的关系:I= 。 ①有感应电动势,不一定有感应电流(电路不闭合)。 ②有感应电流,一定有感应电动势(电路闭合)。 电磁感应现象 磁通量 无关 右手定则 变化率 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= 。 二、自感、涡流 1.自感现象 (1)定义:由于导体本身的 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作 。 ②表达式:E= 。 Blv Blvsin θ 电流 自感电动势 (3)自感系数L。 ①影响因素:与线圈的大小、形状、 以及是否有 有关。 ②单位:国际单位制单位为亨利(H),1 mH= H,1 μH= H。 2.涡流 (1)定义:块状金属放在 磁场中,或在磁场中有相对运动时,金属块内产生的旋涡状感应电流。 (2)产生原因:金属块内 变化→感应电动势→感应电流。 匝数 铁芯 10-3 10-6 变化 磁通量 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。(　 　) × √ √ (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 C 提升关键能力 突破考点 考点一　法拉第电磁感应定律的理解与应用 2.法拉第电磁感应定律应用的三种情况。 AC 解析:由于水平地面下的导线为通有恒定电流I的长直导线,且平行于y轴,而MN也平行于y轴,所以N点与M点的磁感应强度大小相等,方向相同,选项A正确;由于PN平行于x轴,故线圈沿PN方向运动时,穿过线圈的磁通量始终变化,选项B错误;线圈从P点开始竖直向上运动时,穿过线圈的磁通量一直为零,磁通量不变,线圈中无感应电流,选项C正确;线圈从P到M过程和从P到N过程,线圈中磁通量变化量相同,而sPM>sPN,又速率相同,所以tPM>tPN,根据法拉第电磁感应定律可知,线圈从P到M过程产生的感应电动势小于从P到N过程产生的感应电动势,选项D错误。 D D (1)应用法拉第电磁感应定律解题的一般步骤。 ①分析穿过闭合电路的磁场方向及磁通量的变化情况。 ②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。 考点二　导体棒切割磁感线产生感应电动势的计算 1.平动切割 (1)公式E=Blv的理解。 适用 条件 ①磁场为匀强磁场; ②B、l、v三者互相垂直 有效性 公式中的l为导体棒切割磁感线的有效长度,如图中的有效切割长度均为ab 相对性 E=Blv中的速度v是导体棒相对磁场的速度。若磁场也在运动,应注意其相对速度 (2)当B与l、v垂直但l与v不垂直时:E=Blvsin θ,其中θ为v与l的夹角,如图甲所示。 [例4] [垂直切割情形] (2023·广东湛江模拟)如图所示竖直U形光滑轨道宽L=0.8 m置于垂直纸面向外的匀强磁场B中,磁感应强度B=5 T。质量为m=0.8 kg,电阻为r=2 Ω的导体棒ab与U形轨道接触良好,恰好可以匀速下滑,其中R=8 Ω,g取10 m/s2。下面说法正确的是(　 　) A.ab中的电流方向为a向b B.通过R电流大小为2 A C.ab两端的电压为4 V D.ab运动的速度为1 m/s B [例5] [倾斜切割情形] 如图所示,abcd为水平固定的足够长的“ ”形金属导轨,间距为L,导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场,磁感应强度大小为B,导轨电阻不计。足够长的金属棒MN倾斜放置,与导轨成夹角θ=30°,金属棒单位长度的电阻为r