第十章 基础课2.doc

基础镌2 肉拉第亀礙威应定律自戒涡流课前双基过关紧抓教材自主落实〕知识排查知识点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) 产牛条件：穿过回路的磁通量发牛改变,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：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=r^,其中斤为线圈匝数 E(3) 感应电流与感应电动势的关系：遵守闭合电路的欧週定律，即3. 导体切割磁感线的情形 (1)若〃、I、c相互垂直，则E=Blv2) 0〃B 时,E=0o知识点二自感、涡流1. 自感现象(1) 概念：由于导体本身的电注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做自感电动势1 表达式：E=L=O(3) 自感系数厶%1 相关因素：与线圈的大小、形状、匝数以及是否有铁芯有关1 单位：亨利(H), 1 mH=l() 3H, 1 hH=10~6Ho2 .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感应电流，这种电 流像水的漩涡所以叫涡流。

小题速练1. 思考判断(1) 0=0,晋不一定等于0)(2) 感应电动势E与线圈匝数n有关，所以A©、詈的大小均与线圈匝数有关 ()(3) 线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势越大)(4) 当导体在匀强磁场中垂直磁场方向运动时(运动方向和导体垂直)，感应电动势为 E=BLvo ( )(5) 磁场相对于导体棒运动时，导体棒中也可能产生感应屯动势)(6) 涡流就是自感)答案⑴丁⑵X⑶J⑷丁⑸ 丁 (6)X2. ［人教版选修3-2P2I第4题改编］如图1所示，纸面内有一矩形导体闭合线框 abed, ab边长大于be边长，置于垂一直纸面向里、边界为MN的匀强磁场外，线 框两次匀速地完全进入磁场，两次速度大小相同，方向均垂肓于MN第一次" 边平行MN进入磁场，线框上产生的热量为Q,通过线框导体横截面的电荷量 为第二次加边平行MN进入磁场，线框上产生的热量为幺，通过线框导体 横截面的屯荷量为0，贝9()IN! XA.Q]>Q2‘ q\=q：B・Q]〉02‘ q\>q2C・Qi = Q2，Q\=qiD・0]=02，91>Q2解析 设线框边长分别为d h,线框中产生的热量Q=I2Rt=(^)2R^=^^= l\ O由于Jb>lbc，所以Q1>Q2。

通过线框导体横截面的电荷量q = I'\t沪，故0=92,选项A正确答案A课堂互动搽究研透考点;;核心突破窪考应n法拉第电磁感应定律的理解和应用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詈共同决定,而与磁通量的大小、变化量A0的大小没有必然联系2)E=nAr的研究对象是一个回路，E=求得的电动势是整个回路的感应电动势\(b .(3) £=矿乔求的是&时间内的平均感应屯动势，在磁通量均匀变化时，瞬时值才等于平均值4) 磁通量的变化率普对应d>-t图线上某点切线的斜率2. 应用法拉第电磁感应定律的三种情况(1) 磁通量的变化由面积变化引起时,A0=B AS,则 E=川需(2) 磁通量的变化由磁场变化引起时，△0=AB S,则 E=点：?；(3) 磁通量的变化由而积和磁场变化共同引起时，则根据定义求，A0=O末一O初,…B2S2—BiS] / ABASE=n~~ArH ir~\F°【例1】(2016-北京理综，16)如图2所示，匀强磁场中有两个导体圆环a、b, 磁场方向与圆环所在平面垂直磁感应强度B随时间均匀增大两圆环半径之比为2： 1,圆环中产牛的感应电动势分别为E和不考虑两圆环间的相互影 响。

下列说法正确的是()图2A. & : Eb=4 : 1,感应电流均沿逆时针方向BE : Eh=4 : 1,感应电流均沿顺时针方向C. Ea : Eb=2 : 1,感应电流均沿逆时针方向D. Ea : Eb=2 : 1,感应电流均沿顺时针方向解析 由法拉第电磁感应定律得圆环中产生的电动势为£=警=兀/•普,则豊= / 4芳由楞次定律可知感应电流的方向均沿顺时针方向，选项B正确答案B易错警示应用电磁感应定律应注意的三个问题(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) 利用公式E=nS^求感应电动势时，S为线圈在磁场范围内的有效面积3) 通过回路截面的电荷量g仅与爪△①和回路电阻R有关，与时间长短无关， 与O是否均匀变化无关推导如下：0=/山=京 △/=七一考点导体切割磁感线产生感应电动势的计算1・导体切割磁感线产生感应电动势常见情况情景图X X X XX X f X XX X X瓷X X X XX X- XvXXXad1:111j1c .研究对象一段直导线(或等效成直导线)绕一端转动的一段导体棒绕与B垂直的轴转动的导线框表达式E=BLvsin 0E—cdE=NBSojsm cot2. 对平动切割应用注意点(1) 常用公式：若运动速度。

和磁感线方向垂直，则感应电动势E=BLvo 其中B、L、e三者两两垂直2) 有效长度：公式中的厶为有效切割长度，即导体在与垂直的方向上的投影 长度3) 相对性：E=BLv中的速度是相对于磁场的速度，若磁场也运动时，应注意 速度间的相对关系例2]如图3所示，在水平而内固定着U形光滑金屈导轨，轨道间距为50 cm, 金属导体棒"质量为0.1 kg,电阻为0.2Q,横放在导轨上，屯阻R的阻值是0.8 Q（导轨其余部分电阻不计）现加上竖直向下的磁感应强度为0.2 T的匀强磁场 用水平向右的恒力F=0.1 N拉动ab,使其从静止开始运动，则（）A. 导体棒ab开始运动后，屯阻/?中的电流方向是从P流向MB. 导体棒ab运动的最大速度为10 m/sC. 导体棒"开始运动后，a、b两点的电势差逐渐增加到IV后保持不变D. 导体棒必开始运动后任一时刻，F的功率总等于导体棒ab和电阻R的发热功 率之和解析 由右手定则可判断电阻/?中的感应电流方向是从M流向P, A错误；当 金属导体棒受力平衡时，其速度将达到最大值，由F=BIL, /=铲=營可得Fr2代入数据解得如=1（）m/s, B正确；感应电动势的最大值Em=l V, a、 〃两点的电势差为路端电压，最大值小于IV, C错误；在达到最大速度以前，F 所做的功一部分转化为内能，另一部分转化为导体棒的动能，D错误。

答案B【例3] （2016-全国卷II, 20）（多选）法拉第圆盘发电机的示意图如图4所示铜圆盘安装在竖肓的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触圆盘 处于方向竖直向上的匀强磁场B中圆盘旋转时，关于流过电阻R的电流，下 列说法正确的是（）A. 若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定B. 若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿d到“的方向流动C. 若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化D. 若圆盘转动的角速度变为原來的2倍，则电流在R上的热功率也变为原來的2 倍解析将圆盘看成无数辐条组成，它们都在切割磁感线从而产生感应电动势和感 应电流，根据右手定则可知圆盘上感应电流从边缘流向中心，则当圆盘顺时针(俯 视)转动时，流过电阻的电流方向从Q到4 B正确；由法拉第电磁感应定律得感 生电动势E=BLv=^BI}oj,丿=*7血恒定时，/大小恒定，①大小变化时，Ir2 j 4大小变化，方向不变，故A正确，C错误；由P=PR=4知，当〃丿变 为2倍时，P变为原来的4倍，D错误答案AB考点3|通电自感和断电自感涡流1. 自感现象的四大特点(1) 自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化。

2) 通过线圈中的电流不能发生突变，只能缓慢变化3) 电流稳定时，自感线圈就相当于普通导体4) 线圈的自感系数越大，自感现象越明显，自感电动势只是延缓了过程的进行, 但它不能使过程停止，更不能使过程反向2. 自感中“闪亮”与“不闪亮”问题与线圈串联的灯泡与线圈并联的灯泡电路图 ®™ —通电时电流逐渐增大，灯泡逐渐变亮电流突然增大，然后逐渐减小达到稳定断电时电流逐渐减小，灯泡逐渐变暗，电流方向不变电路中稳态电流为/］、【2：①若 日\，灯泡逐渐变暗；②若Qh， 灯泡闪亮后逐渐变暗两种情况灯 泡中电流方向均改变【例4】（多选）如图5所示的电路中，L为一个自感系数很大、直流电阻不计 的线圈，D］、D2是两个完全相同的灯泡，E是一内阻不计的屯源时刻， 闭合开关S,经过一段时间后，电路达到稳定，门时刻断开开关S厶、人分别表示通过灯泡D和D?的电流，规定图中箭头所示的方向为电流正方向，以下各图中能定性描述电流I随时间/变化关系的是（） 厂―sL 0D, E-~图5解析 当S闭合时，厶的自感作用会阻碍其中的电流变大，电流从D流过；当厶 的阻碍作用变小时，L中的电流变大，D|中的电流变小至零；D2中的电流为电 路总电流，电流流过D时，电路总电阻较大，电流较小，当D］中电流为零时， 电流流过厶与D2,总电阻变小，电流变大至稳定；当S再断开时，D2马上熄灭, D与厶组成回路，由于厶的自感作用，Di慢慢熄灭，电流反向且减小；综上所 述知选项A、C正确。

答案AC【例5】（多选）如图6所示，圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交 流电源，过了儿分钟，杯内的水沸腾起来若要缩短上述加热时间，下列措施可 行的有（）图6A. 增加线圈的匝数B. 提高交流电源的频率C. 将金属杯换为瓷杯D. 取走线圈中的铁芯解析 当电磁铁接通交流电源时，金属杯处在变化的磁场中产生涡电流发热，使 水温升高要缩短加热时间，需增大涡电流，即增大感应电动势或减小电阻增 加线圈匝数、提高交变电流的频率都是为了增大感应电动势瓷杯不能产生涡电 流，取走铁芯会导致磁性减弱所以选项A、B正确，C、D错误答案AB方法技巧分析自感现象的两点注意(1) 通过自感线圈中的电流不能发生突变，即通电过程中，电流逐渐变大；斷电 过程中，电流逐渐变小，此时线圈可等效为“电源”，该“电源"与其他电路元 件形成回路2) 断电自感现象中灯泡是否“闪亮”问题的判断，在于对电流大小的分析，若 断电后通过灯泡的电流比原来强，则灯泡先闪亮后再慢慢熄灭核心素养培养电磁阻尼与电磁驱动的比较——比较思维能力的培养电磁阻尼电磁驱动不同点成因由于导体在磁场中运动而产生感 应电流，从而使导体受到安培力由于磁场运动引起磁通量的变化而产生感应电流，从而使导体受到安培力效果安培力的方向•导体运动方向相反，阻碍导体运动导体受安培力的方向与导体运动。