（江苏专用）2020版高考物理总复习第九章电磁感应第2讲法拉第电磁感应定律自感涡流教案

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1、第2讲　法拉第电磁感应定律　自感　涡流知识排查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)产生条件：穿过回路的磁通量发生改变，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＝n，其中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＝。3.导体切割磁感线的情形(1)若B、l、v相互垂直，则E＝Blv。(2)v∥B时，E＝0。自感、涡流1.自感现象(1)概念：由于导体本身的电流

2、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。②表达式：E＝L。(3)自感系数L①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)，1mH＝10－3H，1μH＝10－6H。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)Φ＝0，不一定等于0。(　　)(2)感应电动势E与线圈匝数n有关，所以Φ、ΔΦ、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

3、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＝BLv。(　　)(5)磁场相对于导体棒运动时，导体棒中也可能产生感应电动势。(　　)(6)涡流就是自感。(　　)答案　(1)√　(2)×　(3)√　(4)√　(5)√　(6)×2.[人教版选修3－2P21第4题改编]如图1所示，纸面内有一矩形导体闭合线框abcd，ab边长大于bc边长，置于垂直纸面向里、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，方向均垂直于MN。第一次ab边平行MN进入磁场，线框上产生的热量为Q1，通过线框导体横截面的电荷量为q1；第二次bc边平行MN进入磁场，线框上

4、产生的热量为Q2，通过线框导体横截面的电荷量为q2，则(　　)图1A.Q1＞Q2，q1＝q2　　B.Q1＞Q2，q1＞q2C.Q1＝Q2，q1＝q2D.Q1＝Q2，q1＞q2解析　设线框边长分别为l1、l2，线框中产生的热量Q＝I2Rt＝()2R·＝＝l1。由于lab＞lbc，所以Q1＞Q2。通过线框导体横截面的电荷量q＝·Δt＝·Δt＝＝，故q1＝q2，选项A正确。答案A　　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共同决定，而与磁通量Φ的大小、变化量ΔΦ的大小没有必然联系。(2)E＝n的研

5、究对象是一个回路，E＝n求得的电动势是整个回路的感应电动势。(3)E＝n求的是Δt时间内的平均感应电动势，在磁通量均匀变化时，瞬时值才等于平均值。(4)磁通量的变化率对应Φ－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，ΔΦ＝B·ΔS，则E＝n；(2)磁通量的变化由磁场变化引起时，ΔΦ＝ΔB·S，则E＝n；(3)磁通量的变化由面积和磁场变化共同引起时，则根据定义求，ΔΦ＝Φ末－Φ初，E＝n≠n。【例1】　(2018·常州市高三第一次模拟)(多选)如图2所示，半径为2r的弹性螺旋线圈内有垂直纸面向外的圆形匀强磁场区域，磁

6、场区域的半径为r，已知弹性螺旋线圈的电阻为R，线圈与磁场区域共圆心，则以下说法中正确的是(　　)图2A.保持磁场不变，线圈的半径由2r变到3r的过程中，有顺时针方向的电流B.保持磁场不变，线圈的半径由2r变到0.5r的过程中，有逆时针方向的电流C.保持半径不变，使磁场随时间按B＝kt变化，线圈中的电流为D.保持半径不变，使磁场随时间按B＝kt变化，线圈中的电流为解析　保持磁场不变，线圈的半径由2r变到3r的过程中，穿过线圈的磁通量没有变化，没有感应电流，A项错误；保持磁场不变，线圈的半径由2r变到0.5r的过程中，穿过线圈的磁通量减小，有感应电流，根据楞次定律判断感应

7、电流方向为逆时针，B项正确；保持半径不变，磁场随时间按照B＝kt变化，根据法拉第电磁感应解得感应电动势为E＝＝kπr2，所以根据闭合电路的欧姆定律有I＝，C项正确，D项错误。答案　BC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q仅与n、ΔФ和回路电阻R有关，与时间长短无关，与Φ是否均匀变化无关。推导如下：q＝Δt＝Δt＝。　导体切割磁感线产生感应电动势的计算1.导体切割