(配套教参)第十章 第2讲 法拉第电磁感应定律自感和涡流-【高考领航】2024高考物理大一轮复习教师用书word+课件PPT（新教材，人教版）

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．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，n为线圈匝数。 (3)感应电流与感应电动势的关系：遵守闭合电路的欧姆定律，即I＝。 2．导体切割磁感线的情形 (1)若B、l、v相互垂直，则E＝Blv。 (2)E＝Blvsin θ，θ为运动方向与磁感线方向的夹角。 (3)导体棒在磁场中转动：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(平均速度取中点位置线速度lω)。 二、自感和涡流 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作自感电动势。 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：当线圈中的电流发生变化时，在它附近的任何导体中都会产生像水的漩涡状的感应电流。 一、易混易错判断 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．线圈中的电流越大，自感系数也越大。(×) 5．磁场相对导体棒运动时，导体棒中也能产生感应电动势。(√) 6．对于同一线圈，电流变化越快，线圈中的自感电动势越大。(√) 二、经典小题速练 1.(鲁科版教材原题)(多选)有一种非接触式电源供应系统，这种系统基于电磁感应原理可无线传输电力。其工作原理可用两个左右相邻或上下相对的线圈来说明，如图所示。下列说法正确的是(　　) A.若线圈A中输入电流，则线圈B中会产生感应电动势 B.只有线圈A中输入变化的电流，线圈B中才会产生感应电动势 C.线圈A中电流越大，线圈B中感应电动势也越大 D.线圈A中电流变化越快，线圈B中感应电动势越大 解析：BD　根据感应电流产生的条件，若A线圈中输入恒定的电流，则A产生恒定的磁场，B中的磁通量不发生变化，则B线圈中就不会产生感应电动势，故A错误。若A线圈中输入变化的电流，根据法拉第电磁感应定律E＝n可得，B线圈中就会产生感应电动势，故B正确；根据法拉第电磁感应定律E＝n可得，电流变化越快，A线圈中电流产生的磁场变化越快，B线圈中感应电动势越大，故C错误，D正确。 2．(多选)高频焊接原理示意图如图所示，线圈通以高频交流电，金属工件的焊缝中就产生大量焦耳热，将焊缝熔化焊接，要使焊接处产生的热量较大，可采用(　　) A.增大交变电流的电压 B.增大交变电流的频率 C.增大焊接缝的接触电阻 D.减小焊接缝的接触电阻 解析：ABC　当增大交变电流的电压，则线圈中交流电流增大，那么磁通量变化率增大，因此产生感应电动势增大，感应电流也增大，那么焊接时产生的热量也增大，故A正确；高频焊接利用高频交变电流产生高频交变磁场，在焊接的金属工件中就产生感应电流，根据法拉第电磁感应定律分析可知，电流变化的频率越高，则磁通量变化频率越高，产生的感应电动势越大，感应电流越大，则焊缝处的温度升高得越快，产生热量较大，故B正确；在交变电压和频率相同的条件下，产生的感应电动势相同。增大接缝处的接触电阻，接触处电阻上的电压、功率分配越大，产生的热量就会越大，故C正确，D错误。 3.(人教版教材原题改编)如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一个水平放置的金属棒ab以水平初速度v0抛出，设整个运动过程中金属棒ab的取向不变，且不计空气阻力，则金属棒ab在运动过程中产生的感应电动势大小将(　　) A.越来越大　　　　　 B.越来越小 C.保持不变 D.无法确定 解析：C　金属棒做平抛运动，水平速度不变，且水平速度为金属棒垂直切割磁感线的速度，故感应电动势保持不变，选项C正确。 考点一　法拉第电磁感应定律的理解及应用(能力考点) 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，磁通量的变化量ΔΦ的大小没有必然联系。 (3)磁通量的变化率对应Φ-t图像上某点切线的斜率。 (4)通过回路横截面的电荷量q＝，仅与n、ΔΦ和回路电阻R有关，与时间长短无关。 2．磁通量发生变化的三种情况 (1)磁通量的变化是由面积变化引起的，ΔΦ＝BΔS，则E＝n。 (2)磁通量的变化是由磁场变化引起的，ΔΦ＝ΔBS，则E＝n，注意S为线圈在磁场中的有效面积。 (3)磁通量的变化是由于面积和磁场变化共同引起