第2講　法拉第電磁感應(yīng)定律　自感　渦流

第2講法拉第電磁感應(yīng)定律自感渦流一、法拉第電磁感應(yīng)定律1．感應(yīng)電動勢(1)定義：在______________中產(chǎn)生的電動勢。(2)產(chǎn)生：穿過回路的________發(fā)生改變，與電路是否閉合_____。(3)方向：感應(yīng)電動勢的方向判斷可用：①楞次定律；②__________。2．法拉第電磁感應(yīng)定律(1)內(nèi)容：閉合電路中感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的_______成正比。電磁感應(yīng)現(xiàn)象磁通量無關(guān)右手定則變化率感應(yīng)電流感應(yīng)電動勢Blv0電流自感電動勢大小匝數(shù)10－310－62．渦流(1)定義：塊狀金屬放在_____磁場中，或在磁場中有相對運動時，金屬塊內(nèi)產(chǎn)生的旋渦狀__________。(2)產(chǎn)生原因：金屬塊內(nèi)________變化→感應(yīng)電動勢→感應(yīng)電流。變化感應(yīng)電流磁通量情景創(chuàng)設(shè)

1．如圖甲所示，線圈兩端a、b與一電阻R相連，線圈內(nèi)有垂直于線圈平面向里的磁場，t＝0時刻起，穿過線圈的磁通量按圖乙所示的規(guī)律變化。2．如圖所示為法拉第圓盤發(fā)電機(jī)的實物及原理圖。微點判斷

(1)線圈中磁通量越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大。

()(2)線圈中磁通量變化越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大。

()(3)線圈中磁通量變化越快，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大。

()(4)自感電動勢的方向與電流方向總是相反。

()(5)線圈中的電流越大，自感系數(shù)也越大。

()(6)對于同一線圈，當(dāng)電流變化越快時，線圈中的自感電動勢越大。

()(7)電磁阻尼和電磁驅(qū)動中的安培力總是起阻力作用。

()××√××√×答案：BC答案：D

答案：(1)0.12V

(2)0.2A(電流方向見解析圖)(3)0.1C答案：AC提能點(二)導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢(題點精研)1．平動切割(1)公式E＝Blv的理解適用條件(1)磁場為勻強(qiáng)磁場(2)B、l、v三者互相垂直有效性公式中的l為導(dǎo)體棒切割磁感線的有效長度，如圖中的有效切割長度均為ab相對性E＝Blv中的速度v是導(dǎo)體棒相對磁場的速度。若磁場也在運動，應(yīng)注意其相對速度[考法全析]考法(一)平動切割[例1]

(多選)兩條平行虛線間存在一勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與紙面垂直。邊長為0.1m、總電阻為0.005Ω的正方形導(dǎo)線框abcd位于紙面內(nèi)，cd邊與磁場邊界平行，如圖(a)所示。已知導(dǎo)線框一直向右做勻速直線運動，cd邊于t＝0時刻進(jìn)入磁場。線框中感應(yīng)電動勢隨時間變化的圖線如圖(b)所示(感應(yīng)電流的方向為順時針時，感應(yīng)電動勢取正)。下列說法正確的是 (

)A．磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.5TB．導(dǎo)線框運動速度的大小為0.5m/sC．磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向外D．在t＝0.4s至t＝0.6s這段時間內(nèi)，導(dǎo)線框所受的安培力大小為0.1N[答案]

BC答案：AC答案：AD[答案]

B答案：AC

答案：A提能點(三)自感和渦流(題點精研)考法(一)自感現(xiàn)象分析[例1]圖甲和圖乙是演示自感現(xiàn)象的兩個電路圖，L1和L2為電感線圈。實驗時，斷開開關(guān)S1瞬間，燈A1突然閃亮，隨后逐漸變暗；閉合開關(guān)S2，燈A2逐漸變亮，而另一個相同的燈A3立即變亮，最終A2與A3的亮度相同。下列說法正確的是

(

)A．圖甲中，A1與L1的電阻值相同B．圖甲中，閉合S1，電路穩(wěn)定后，A1中電流大于L1中電流C．圖乙中，變阻器R與L2的電阻值相同D．圖乙中，閉合S2瞬間，L2中電流與變阻器R中電流相等[解析]

題圖甲中，穩(wěn)定時通過A1的電流記為I1，通過L1的電流記為IL。S1斷開瞬間，A1突然變亮，可知IL>I1，因此A1和L1電阻不相等，所以A、B錯誤；題圖乙中，閉合S2時，由于自感作用，通過L2與A2的電流I2會逐漸增大，而通過R與A3的電流I3立即變大，因此電流不相等，所以D錯誤；由于最終A2與A3亮度相同，所以兩支路電流I相同，根據(jù)部分電路歐姆定律，兩支路電壓U與電流I均相同，所以兩支路電阻相同，由于A2、A3完全相同，故變阻器R與L2的電阻值相同，所以C正確。[答案]

C[方法規(guī)律]自感現(xiàn)象中燈泡亮度變化分析

與線圈串聯(lián)的燈泡與線圈并聯(lián)的燈泡電路圖通電時電流逐漸增大，燈泡逐漸變亮電流突然增大，然后逐漸減小達(dá)到穩(wěn)定斷電時電流逐漸減小，燈泡逐漸變暗，電流方向不變電路中穩(wěn)態(tài)電流為I1、I2：①若I2≤I1，燈泡逐漸變暗；②若I2＞I1，燈泡“閃亮”后逐漸變暗。兩種情況下燈泡中電流方向均改變考法(二)對渦流的理解[例2]

(多選)如圖所示，在線圈上端放置一盛有冷水的金屬杯，現(xiàn)接通交流電源，過了幾分鐘，杯內(nèi)的水沸騰起來。若要縮短上述加熱時間，下列措施可行的有

(

)A．增加線圈的匝數(shù)B．提高交流電源的頻率C．將金屬杯換為瓷杯D．取走線圈中的鐵芯[解析]

當(dāng)線圈上通交流電時，金屬杯由于發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，杯中有感應(yīng)電流，對水加熱，若要增大感應(yīng)電流，則需要增大感應(yīng)電動勢或者減小杯體的電阻。增加線圈的匝數(shù)，使得穿過金屬杯的磁場增強(qiáng)，感應(yīng)電動勢增大，選項A正確；提高交流電的頻率，使得磁通量的變化率增大，感應(yīng)電動勢增大，選項B正確；若將金屬杯換為瓷杯，則不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，選項C錯誤；取走線圈中的鐵芯，磁場會大大減弱，感應(yīng)電動勢減小，選項D錯誤。[答案]

AB[答案]

D[方法規(guī)律]1．產(chǎn)生渦流的兩種情況(1)塊狀金屬放在變化的磁場中。(2)塊狀金屬進(jìn)出磁場或在非勻強(qiáng)磁場中運動。2．產(chǎn)生渦流時的能量轉(zhuǎn)化伴隨著渦流現(xiàn)象，其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能，最終在金屬塊中轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。(1)金屬塊放在變化的磁場中，則磁場能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。(2)如果是金屬塊進(jìn)出磁場或在非勻強(qiáng)磁場中運動，則由于克服安培力做功，金屬塊的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。

考法(三)電磁阻尼與電磁驅(qū)動問題[例4]

(多選)以下哪些現(xiàn)象利用了電磁阻尼規(guī)律

(

)A．圖甲中線圈能使上下振動的條形磁鐵快速停下來B．圖乙中無缺口的鋁管比有缺口的鋁管能更快使強(qiáng)磁鐵勻速運動

C．圖丙中U形磁鐵可以使高速轉(zhuǎn)動的鋁盤迅速停下來D．圖丁中轉(zhuǎn)動把手時下面的閉合銅線框會隨U形磁鐵同向轉(zhuǎn)動[解析]圖甲中振動的條形磁鐵使線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流對磁鐵的相對運動有阻礙作用能使振動的條形磁鐵快速停下來，這是利用了電磁阻尼規(guī)律，故A正確；圖乙中磁鐵通過無缺口的鋁管，在鋁管中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流對磁鐵的相對運動有阻礙作用能更快使強(qiáng)磁鐵勻速運動，這是利用了電磁阻尼規(guī)律，故B正確；圖丙中U形磁鐵可以在高速轉(zhuǎn)動的鋁盤中產(chǎn)生渦電流，渦電流對鋁盤與磁鐵間的相對運動有阻礙作用，能使鋁盤迅速停下來，這是利用了電磁阻尼規(guī)律，故C正確；圖丁中轉(zhuǎn)動把手時下面的閉合銅線框隨U形磁鐵同向轉(zhuǎn)動，這是利用了電磁驅(qū)動規(guī)律，故D錯誤。[答案]

ABC[方法規(guī)律]電磁阻尼與電磁驅(qū)動的比較

電磁阻尼電磁驅(qū)動不同點成因由于導(dǎo)體在磁場中運動而產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而使導(dǎo)體受到安培力由于磁場運動引起磁通量的變化而產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而使導(dǎo)體受到安培力效果安培力的方向與導(dǎo)體運動方向相反，阻礙導(dǎo)體運動導(dǎo)體受安培力的方向與