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，人教版）

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)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)。 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=　　　　。  (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。  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] (2022·广东广州模拟)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