2026版创新设计高考总复习物理(人教基础版)学生用-第2讲 法拉第电磁感应定律、自感和涡流

第2讲法拉第电磁感应定律、自感和涡流学习目标1.理解法拉第电磁感应定律,会应用E=nΔΦΔt进行有关计算。2.会计算导体切割磁感线产生的感应电动势。考点一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=。在国际单位制中,磁通量的单位是,感应电动势的单位是。

若闭合电路是一个匝数为n的线圈,则E=nΔΦΔt。感应电流I与感应电动势E的关系遵循闭合电路的欧姆定律:I3.磁通量变化的几种情况(1)B不变,S变化,则ΔΦΔt=B(2)B改变,S不变,则ΔΦΔt=Δ(3)B、S都变化,则ΔΦΔt判断正误(1)线圈匝数n越多,磁通量越大,产生的感应电动势也越大。()(2)线圈中磁通量变化越快,产生的感应电动势越大。()例1图为无线充电技术中使用的受电线圈示意图,线圈匝数为n,面积为S。若在t1到t2时间内,匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈,其磁感应强度大小由B1均匀增加到B2,则该段时间线圈两端a和b之间的电势差φa-φb()A.恒为nSB.从0均匀变化到nSC.恒为-nSD.从0均匀变化到-nS听课笔记

判断感应电路中电势高低的方法考点二导体切割磁感线产生感应电动势1.导线切割磁感线时的感应电动势(1)图甲导线垂直于磁场运动,B、l、v三者两两相互垂直,产生的感应电动势E=。

(2)图乙导线运动方向与导线本身垂直,但与磁感线方向夹角为θ,速度v可以分解为两个分量:平行于磁感线的分量v1=vcosθ,不切割磁感线,不产生感应电动势;垂直于磁感线的分量v2=vsinθ,产生的感应电动势为E=Blv2=。

2.E=Blv的几个特性正交性本公式要求磁场为匀强磁场,而且B、l、v三者互相垂直(如果不相互垂直,应取垂直分量进行计算)有效性公式E=Blv中的l为有效长度,即为。

如图,导体的有效长度分别为:图甲:l=

图乙:沿v方向运动时,l=

图丙:沿v1方向运动时,l=;沿v2方向运动时,l=

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,应注意速度间的相对关系3.导体转动切割磁感线如图,长为l的导体在垂直于匀强磁场(磁感应强度为B)的平面内,绕端点A以角速度ω匀速转动,当导体运动Δt时间后,转过的弧度θ=ωΔt,扫过的面积ΔS=12l2ωΔt,则AC两点间动生电动势为EAC=ΔΦΔt=BΔSΔt=12Bl2ω(或EAC=Blv=BlvA+例2如图所示,平行导轨间距为d,左端接一个电阻R。匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直于平行金属导轨所在的平面。金属棒与导轨的电阻均不计。当金属棒沿垂直于棒的方向以恒定的速度v在金属导轨上滑行时,金属棒与导轨的夹角为θ,则通过电阻R的电流是()A.BdvR B.BdvsinθR听课笔记

例3(多选)如图所示,abcd为水平放置的平行“”形光滑金属导轨,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。已知金属杆MN倾斜放置,与导轨成θ角,单位长度的电阻为r,保持金属杆以速度v沿平行于cd的方向滑动(金属杆滑动过程中与导轨接触良好)。则()A.电路中感应电动势的大小为BlvB.电路中感应电流的大小为BvC.金属杆所受安培力的大小为BD.金属杆的热功率为B听课笔记

例4(2024·湖南卷,4)如图,有一硬质导线Oabc,其中abc是半径为R的半圆弧,b为圆弧的中点,直线段Oa长为R且垂直于直径ac。该导线在纸面内绕O点逆时针转动,导线始终在垂直纸面向里的匀强磁场中。则O、a、b、c各点电势关系为()A.φO>φa>φb>φc B.φO<φa<φb<φc C.φO>φa>φb=φc D.φO<φa<φb=φc听课笔记

考点三自感现象1.概念:当一个线圈中的电流变化时,它所产生的变化的磁场在激发出感应电动势。这种现象称为自感。由于而产生的感应电动势叫作自感电动势。

2.自感电动势大小:E=LΔIΔt,其中L是自感系数,简称或,单位是,符号是3.自感系数大小:与线圈的、、,以及是否有等因素有关。

4.自感中“闪亮”、“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I1、I2:①若I2≤I1,灯泡逐渐变暗②若I2>I1,灯泡“闪亮”后逐渐变暗,两种情况下灯泡中电流方向均改变判断正误(1)在实际生活中,有的互感现象可以利用,有的互感现象是有害的。()(2)线圈自感电动势大小与自感系数L有关,反过来,L与自感电动势也有关。()(3)对于同一个线圈,电流变化越快,线圈中的自感电动势也越大。()例5(2023·北京卷,5)如图所示,L是自感系数很大、电阻很小的线圈,P、Q是两个相同的小灯泡,开始时,开关S处于闭合状态,P灯微亮,Q灯正常发光,断开开关()A.P与Q同时熄灭 B.P比Q先熄灭C.Q闪亮后再熄灭 D.P闪亮后再熄灭听课笔记

分析自感问题的三个技巧考点四涡流电磁阻尼和电磁驱动1.涡流现象(1)涡流:块状金属放在磁场中,或者让它在非均匀磁场中运动时,金属块内产生的漩涡状感应电流。

(2)产生原因:金属块内变化→感应电动势→感应电流。

2.电磁阻尼和电磁驱动的比较电磁阻尼电磁驱动相同点两者都是电磁感应现象,都遵循楞次定律,都是安培力阻碍引起感应电流的导体与磁场间的相对运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与导体运动方向相反,阻碍导体运动导体受安培力的方向与导体运动方向相同,推动导体运动能量转化导体克服安培力做功,其他形式能转化为电能,最终转化为内能由于电磁感应,磁场能转化为电能,通过安培力做功,电能转化为导体的机械能,而对外做功判断正误(1)涡流是由整块导体发生的电磁感应现象,不遵从法拉第电磁感应定律。()(2)通过增大铁芯材料的电阻率可以减小涡流。()(3)在电磁阻尼现象中的能量转化是导体克服安培力做功,把其他形式的能转化为电能,最终转化为内能。电磁阻尼体现了能量守恒定律。()例6(2024·湖北卷,1)《梦溪笔谈》中记录了一次罕见的雷击事件:房屋被雷击后,屋内的银饰、宝刀等金属熔化了,但是漆器、刀鞘等非金属却完好(原文为:有一木格,其中杂贮诸器,其漆器银扣者,银悉熔流在地,漆器曾不焦灼。有一宝刀,极坚钢,就刀室中熔为汁,而室亦俨然)。导致金属熔化而非金属完好的原因可能为()A.摩擦 B.声波 C.涡流 D.光照听课笔记

例7(2025·河北石家庄模拟)为了使在磁场中转动的绝缘轮快速停下来,小明同学设计了以下四种方案:图甲、乙中磁场方向与轮子的转轴平行,图甲中在