第二講 第1課時 法拉第電磁感應定律

開始逐點清(一)法拉第電磁感應定律的理解及應用

(基礎點速過)010203目錄逐點清(二)導體棒切割產(chǎn)生感應電動勢(重難點疏通)

逐點清(三)自感和渦流(迷盲點精研)第二講法拉第電磁感應定律及其應用第1課時法拉第電磁感應定律(系統(tǒng)知能課)|綱舉目張|·|精要回顧|

[微點判斷](1)線圈中磁通量越大，產(chǎn)生的感應電動勢越大。

()(2)線圈中磁通量變化越大，產(chǎn)生的感應電動勢越大。

()(3)線圈中磁通量變化越快，產(chǎn)生的感應電動勢越大。

()(4)線圈中的電流越大，自感系數(shù)也越大。

()(5)對于同一線圈，當電流變化越快時，線圈中的自感電動勢越大。

()(6)自感電動勢總是與原電流的方向相反。

()××√×√×A．通過電阻R的電流方向為b→aB．線圈產(chǎn)生的感應電動勢為5VC．電阻R兩端的電壓為10VD．0～0.1s，通過線圈導線橫截面的電荷量為0.1C答案：D

答案：C(3)電荷量q＝IΔt，代入數(shù)據(jù)得q＝0.1C。答案：(1)0.12V

(2)0.2A(電流方向見解析圖)(3)0.1C逐點清(二)導體棒切割產(chǎn)生感應電動勢(重難點疏通)

1．平動切割(1)E＝Blv的三個特性正交性本公式要求磁場為勻強磁場，而且B、l、v三者互相垂直有效性公式中的l為導體棒切割磁感線的有效長度，如圖中ab相對性E＝Blv中的速度v是導體棒相對磁場的速度，若磁場也在運動，應注意速度間的相對關系(2)當B與l、v垂直但l與v不垂直時E＝Blvsinθ，其中θ為v與l的夾角，如圖甲所示。[典例]

(2021·河北高考)如圖，兩光滑導軌水平放置在豎直向下的勻強磁場中，磁感應強度大小為B。導軌間距最窄處為一狹縫，取狹縫所在處O點為坐標原點。狹縫右側(cè)兩導軌與x軸夾角均為θ，一電容為C的電容器與導軌左端相連。導軌上的金屬棒與x軸垂直，在外力F作用下從O點開始以速度v向右勻速運動，忽略所有電阻。下列說法正確的是(

)A．通過金屬棒的電流為2BCv2tanθB．金屬棒到達x0時，電容器極板上的電荷量為BCvx0tanθC．金屬棒運動過程中，電容器的上極板帶負電D．金屬棒運動過程中，外力F做功的功率恒定[答案]

A1．[平動切割]如圖所示，abcd為水平放置的平行光滑金屬導軌，間距為l。導軌間有垂直于導軌平面的勻強磁場，磁感應強度大小為B，導軌電阻不計。已知金屬桿MN傾斜放置，與導軌成θ角，單位長度的電阻為r。保持金屬桿以速度v沿平行于cd的方向滑動(金屬桿滑動過程中與導軌接觸良好)。則

(

)答案：B

2．[轉(zhuǎn)動切割](2022·山東等級考改編)

如圖所示，xOy平面的第一、三象限內(nèi)以坐標原點O為圓心、半徑為L的扇形區(qū)域充滿方向垂直紙面向外的勻強磁場。邊長為L的正方形金屬框繞其始終在O點的頂點、在xOy平面內(nèi)以角速度ω順時針勻速轉(zhuǎn)動，t＝0時刻，金屬框開始進入第一象限。不考慮自感影響，關于金屬框中感應電動勢E隨時間t變化規(guī)律的描述正確的是

(

)答案：C

逐點清(三)自感和渦流(迷盲點精研)(一)自感現(xiàn)象

通電自感斷電自感電路圖器材要求A1、A2同規(guī)格，R＝RL，L較大L很大(有鐵芯)，RL＜RA現(xiàn)象在開關S閉合瞬間，A2燈立即亮起來，A1燈逐漸變亮，最終一樣亮在開關S斷開時，燈A突然閃亮一下后再漸漸熄滅(當抽鐵芯后，重做實驗，斷開開關S時，會看到燈A馬上熄滅)能量轉(zhuǎn)化情況電能轉(zhuǎn)化為磁場能磁場能轉(zhuǎn)化為電能續(xù)表[例1]如圖，L是自感系數(shù)很大、電阻不計的線圈，a、b是兩個相同的小燈泡，在開關S由斷開到閉合的過程中，下列說法正確的是

(

)A．a(chǎn)先亮b后亮，然后b逐漸變亮B．b先亮a后亮，然后a逐漸變亮C．a(chǎn)、b同時亮后b逐漸變暗至熄滅D．a(chǎn)、b同時亮后a逐漸變暗至熄滅[答案]

C[解析]當S閉合瞬間，兩燈同時獲得電壓，同時發(fā)光，隨著線圈L電流的增加，b逐漸變暗直到熄滅，同時，a電流逐漸增大，變得更亮。故C正確，A、B、D錯誤。[規(guī)律方法]自感線圈在電路中的作用(1)電路突然接通時，自感線圈產(chǎn)生感應電動勢，阻礙電流變化使與之串聯(lián)的燈泡不是立即變亮，而是逐漸變亮。(2)電路突然斷開時，自感線圈產(chǎn)生感應電動勢，在電路中相當于新的電源。若產(chǎn)生的電流比原來的大，則燈泡“閃亮”一下再熄滅；若產(chǎn)生的電流不大于原來的電流，則燈泡不能“閃亮”而逐漸熄滅。(二)渦流兩種情況(1)塊狀金屬放在變化的磁場中會產(chǎn)生渦流(2)塊狀金屬進出磁場或在非勻強磁場中運動會產(chǎn)生渦流能量轉(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)如果是金屬塊進出磁場或在非勻強磁場中運動，則由于克服安培力做功，金屬塊的機械能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能[例2]

(2023·海安模擬)

渦流檢測是工業(yè)上無損檢測的方法之一。如圖所示，線圈中通入一定頻率的正弦交變電流，靠近待測工件時，工件內(nèi)會產(chǎn)生渦流，同時線圈中的電流受渦流影響也會發(fā)生變化。下列說法錯誤的是

(

)A．渦流的磁場總是要阻礙穿過工件磁通量的變化B．渦流的頻率等于通入線圈的交變電流的頻率C．通電線圈和待測工件間存在周期性變化的作用力D．待測工件可以是塑料或橡膠制品[答案]

D[解析]

渦流是感應電流，渦流的磁場總是阻礙穿過工件的磁通量的變化，而且渦流的頻率與線圈中交變電流的頻率相等，A、B正確；因待測工件中的渦流與通電線圈中的電流具有相同頻率，因此二者間必有周期性的作用力，C正確；

渦流只能在金屬制品中產(chǎn)生，故D錯誤。(三)電磁阻尼與電磁驅(qū)動比較電磁阻尼電磁驅(qū)動不同點成因由于導體在磁場中運動而產(chǎn)生感應電流，從而使導體受到安培力由于磁場運動引起磁通量的變化而產(chǎn)生感應電流，從而使導體受到安培力效果安培力的方向與導體運動方向相反，阻礙導體運動導體受安培力的方向與導體運動方向相同，推動導體運動不同點能量轉(zhuǎn)化導體克服安培力做功，其他形式能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能由于電磁感應，磁場能轉(zhuǎn)化為電能，通過安培力做功，電能轉(zhuǎn)化為導體的機械能，而對外做功

相同點都是電磁感應現(xiàn)象，都遵循楞次定律，都是安培力阻礙引起感應電流的導體與磁場間的相對運動續(xù)表[例3]零刻度在表盤正中間的電流計非常靈敏，通入電流后，線圈在安培力和螺旋彈簧的彈力作用下達到平衡時，指針在示數(shù)附近擺動很難停下，讀數(shù)變得困難。在指針轉(zhuǎn)軸上裝上扇形鋁框或扇形鋁板，在合適區(qū)域加上磁場，可以解決此困難。下列方案合理的是

(

)[答案]

D[解析]磁場在鋁框或鋁板邊緣，當指針向左偏轉(zhuǎn)時，鋁框或鋁板可能會離開磁場，產(chǎn)生不了感應電流，起不到電磁阻尼的作用，指針不能很快停下，A、C方案不合理；磁場在鋁框