第二单元 法拉第电磁感应定律及应用1

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1、第十二章电磁感应第二单元法拉第电磁感应定律及应用高考要求：1、法拉第电磁感应定律。2、自感现象和自感系数。3、电磁感应现象的综合应用。一、法拉第电磁感应定律1、内容：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。即E＝nΔФ/Δt2、说明：1）在电磁感应中，E＝nΔФ/Δt是普遍适用公式，不论导体回路是否闭合都适用，一般只用来求感应电动势的大小，方向由楞次定律或右手定则确定。2）用E＝nΔФ/Δt求出的感应电动势一般是平均值，只有当Δt→0时，求出感应电动势才为瞬时值，若随时间均匀变化，则E＝nΔФ/Δt为定值3）E的大小与ΔФ/Δt有关，与Ф和ΔФ没有必然关系。3、

2、磁通量Ф、磁通量的变化量ΔФ、磁通量变化率ΔФ/Δt比较：1）磁通量Ф是状态量，是闭合回路在某时刻（某位置）穿过回路的磁感线条数，当磁场与回路平面垂直时，Ф＝BS。磁通量的变化量ΔФ是过程量，是表示回路从某一时刻变化到另一时刻的磁通量的增量，即ΔФ＝Ф2－Ф1。磁通量变化率ΔФ/Δt表示磁通量的变化快慢，即单位时间内磁通量的变化。2）Ф大，ΔФ不一定大，ΔФ/Δt也不一定大；反过来ΔФ/Δt大时，Ф和ΔФ也不一定就大。即三者的大小没有必然的关系。4、导体在磁场中做切割磁感线运动1）平动切割：当导体的运动方向与导体本身垂直，但跟磁感线有一个θ角在匀强磁场中平动切割磁感线时，产生感应电动

3、势大小为：E＝BLvsinθ。此式一般用以计算感应电动势的瞬时值，但若v为某段时间内的平均速度，则E＝BLvsinθ是这段时间内的平均感应电动势。其中L为导体有效切割磁感线长度。2）转动切割：线圈绕垂直于磁感应强度B方向的转轴转动时，产生的感应电动势为：E＝Emsinωt＝nBSmsinωt。3）扫动切割：长为L的导体棒在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动时，棒上产生的感应电动势：①以中心点为轴时E＝0；②以端点为轴时E＝BL2ω/2；③以任意点为轴时E＝Bω(L12－L22)/2。二、自感现象及自感电动势1、自感现象：由于导体本身电流发生变化而产生的电磁感应现象叫自感现象

4、。2、自感电动势：在自感现象中产生的感应电动势叫自感电动势。自感电动势的大小可由法拉第电磁感应定律计算。3、自感电流：自感现象中产生的电流叫自感电流。自感电流总是阻碍导体中原电流的变化，当自感电流是由于原电流的增加引起时，自感电流的方向与原电流方向相反；当自感电流是由于原电流的减少引起时，自感受电流的方向与原电流的方向相同。可记为“电流增反减同”。三、日光灯的工作原理：日光灯由灯管、镇流器、启动器等构成。镇流器是一个带铁芯的线圈，日光灯的启动便是自感现象的应用，日光灯启动时，镇流器可产生瞬时高压，使灯管中气体放电发光，日光灯正常发光时，镇流器起降压限流作用，保证日光灯正常工作。四、电

5、磁感应中的常见题型1、15高三物理讲义：赵春光第十二章电磁感应电磁感应现象中的电路问题：将产生感应电动势部分电路当作电源，作出等效电路图，用直流电路知识求解。要注意产生感应电动势的相当于电源的那部分电路是否有电阻（电源内阻）。1、q＝ΔФ/R的分析与应用：在电磁感应现象中，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会产生感应电流，设在Δt时间内通过导线裁面的电荷量为q，则根据电流定义式I＝q/Δt及法拉第电磁感应定律E＝nΔФ/Δt，得q＝IΔt＝（E/R）Δt＝（nΔФ/RΔt）Δt＝nΔФ/R如果闭合电路是一个单匝线圈（n＝1），则q＝ΔФ/R。上式中n为线圈的匝数，ΔФ为磁

6、通量的变化量，R为闭合电路的总电阻。2、用能量观点解电磁感应问题：求解回路（或线圈）中因电磁感应而产生的焦耳热问题，如果直接用Q＝I2Rt求解，往往会碰到：①解答复杂；②电流I为变化量；③时间无法确定等问题。利用能量观点求解往往比较简单。例如：如右图所示，足够长的光滑金属框竖直放置，框宽L＝0.5m，框电阻不计，匀强磁场磁感应强度为B＝1T，方向与框面垂L直，金属棒MN电阻为1Ω、质量m＝0.1kg，无初速度地释MN放并与框保持接触良好地竖直下落，从释放到达最大速度的过程中通过棒某一截面的电量为2C。求此过程中回路产生的电能。（空气阻力不计，g＝10m/s2）解：通过导体横截面电荷量

7、q＝ΔФ/R＝BΔS/R＝BhL/R∴h＝Rq/BL＝4m又∵速度达最大时a＝0。mg＝BIL∴I＝mg/BL＝2A而I＝BLv/R，∴v＝IR/BL＝4m/s下落过程中重力势能向电热能和动能转换∴Q＝mgh－mv2/2＝3.2J3、关于电磁感应的图象问题：在电磁感应现象中，各物理量的变化规律可用图象表示，如B－t、Ф－t、e－t、i－t、v－t、F－t等图象。在解题时要：①正确识别图象的物理意义。②分析清楚图象所反映的物理过程。典型例题：例1、如图所示，